CC BY
17
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИГИЕНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ ВОДОЕМОВ НЕСКОЛЬКИМИ ВРЕДНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Член-корреспондент АМН СССР С. Н. Черкинский
По мере того, как обозначился успех в области научной разработки и установления предельно допустимой концентрации в водоемах отдельных вредных вешеств промышленных сточных вод, все чаще поднимался вопрос об условиях применения этих гигиенических нормативов при одновременном загрязнении водоемов несколькими вредными веществами. Актуальность этого вопроса определялась запросами санитарной практики, весьма часто имеющей дело с промышленными сточными водами сложного состава. Конечно, этот вопрос не был обойден на первом этапе научной разработки принципов и методов гигиенического нормирования в области санитарной охраны водоемов, но на том этапе, во-первых, представлялось необходимым в интересах практики сосредоточить основное внимание на отдельных веществах и ингредиентах промышленных стоков, и, во-вторых, еще не было сколько-нибудь достаточных научных предпосылок для успешного разрешения столь трудного вопроса, как нормирование комбинированного действия комплекса вредных веществ.
Хотя проблема комбинированного действия различных факторов внешней среды, особенно химических, поставлена и освещается давно в физиологии, фармакологии и токсикологии, она не достигла того научного развития, которое позволило бы наметить линию ее практического разрешения в гигиеническом плане. В значительной степени это происходило потому, что вопрос о комбинированном действии вредных веществ рассматривался в слишком обшей форме, в силу чего задача выбора комбинации веществ и в особенности сочетания их концентраций становилась неопределенной и практически трудно разрешимой (Н. В. Лазарев).
Однако опыт работы по гигиеническому нормированию в области санитарной охраны водоемов позволяет в настоящее время значительно ограничить условия рассмотрения вопроса о комбинированном действии вредных веществ при их совместном поступлении в водоемы с промышленными стоками.
Гигиеническое нормирование в этой области имеет ряд особенностей, учет которых облегчает решение данного вопроса.
Первой особенностью является то, что при гигиеническом нормировании в области санитарной охраны водоемов влияние вредных веществ сточных вод не ограничивается только непосредственным воздействием на организм человека и здоровье населения. Вредные вещества сточных вод весьма часто ухудшают органолептические свойства воды, а также общий санитарный режим водоема в такой степени, что наступает резкое ограничение возможности водопользования. Поэтому гигиеническое нормирование в санитарной охране водоемов учитывает три главных показателя вредности по влиянию:
1) на общий санитарный режим водоемов, завиеящий в основном от условий, определяющих развитие процессов минерализации и ликвидации органического и бактериального загрязнения, попавшего в водоемы;
2) на органолептические свойства воды (запах, привкус, окраску) как важнейшее условие, определяющее возможность использования во-
доемов для санитарно-бытовых целей, особенно для питьевого водоснабжения;
3) на здоровье населения, что обнаруживается не прямым наблюдением, а главным образом в санитарно-токсикологическом хроническом эксперименте на животных для выявления подпороговых доз (концентраций) вредных веществ.
Как показывает опыт последних лет, такой подход предопределил весьма широкий круг наблюдений и весьма разнообразные методы и приемы исследований, которые привлекаются для научного обоснования предельно допустимых концентраций вредных веществ в водоемах.
Второй наиболее характерной чертой гигиенического нормирования в области санитарной охраны водоемов является то, что предельно допустимая концентрация того или иного вещества в водоеме устанавливается по тому показателю вредного действия (влияние на здоровье населения, на органолептические свойства воды или на общесанитарное состояние водоема), который характеризуется наименьшей пороговой или под-пороговой («для санитарно-токсикологического» показателя) концентрацией. Этот показатель получил название лимитирующего показателя вредности. Представление о лимитирующем показателе вредности, как будет изложено ниже, послужило в известной мере ключом, позволившим предложить сравнительно простую и достаточно надежную схему изучения и приближенного решения проблемы комбинированного действия вредных веществ применительно к санитарной охране водоемов. Однако изложенные выше особенности гигиенического нормирования в области санитарной охраны водоемов, достаточные в качестве теоретической основы, все же не позволяют еще наметить приемы конкретного решения вопросов комбинированного действия вредных веществ. Применительно к практическим запросам гигиенического нормирования должны быть рассмотрены конкретные условия нормирования при загрязнении водоемов комплексами вредных веществ.
Первое условие вытекает из того обстоятельства, что гигиеническое нормирование при совместном поступлении в водоемы ряда вредных веществ может быть научно обоснованным лишь в тех случаях, когда характер и интенсивность вредного действия каждого из отдельных веществ, входящих в комплекс, известны. Но так как характер и интенсивность вредного действия (при поступлении в водоемы) известны почти исключительно в отношении тех веществ, для которых разработаны предельно допустимые концентрации, тем самым оказывается, что вопрос о комбинированном действии может быть научно освещен и разрешен только для этих веществ. Таким образом, постановка вопроса о комбинированном действии вредных веществ, поступающих в водоемы, не только не уменьшает, но, наоборот, еще более усиливает значение исследований по обоснованию предельно допустимых концентраций отдельных вредных веществ.
Второе условие вытекает из сущности проблемы гигиенического нормирования, которая позволяет иметь в виду не любые концентрации отдельных вредных веществ, а лишь не превышающие предельно допустимые, установленные для каждого из вредных веществ в отдельности.
Третье условие учитывает лимитирующий показатель вредности. В настоящее время, например, имеется группа из 6 веществ и ингредиентов (свинец, мышьяк, фтор, ртуть, тетраэтилсвинец, гексаген), которые характеризуются санитарно-токсикологическим показателем вредности; группа из 17 веществ (медь, цинк, никель, шестивалентный хром, кобальт, хлор, сульфиды, гликоли, органические кислоты и др.), для которых лимитирующим является показатель влияния на санитарный режим водоема, и группа из 18 веществ (нефть, нафтеновые кислоты, сероуглерод, дихлорэтан, хлорбензол, динитробензол, динитрохлорбензол, гексахлоран и др.), для которых характерен органолептический показатель вредности.
Имеется достаточно оснований принять, что в случае совместного присутствия в воде разных вредных веществ, усиления вредного действия можно ожидать, как правило, и прежде всего от веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности.
Так, усиление токсичности можно ожидать от комплекса соединений свинца и ртути, поскольку оба вещества в наименьших, т. е. предельно допустимых концентрациях, лимитируются одним и тем же токсикологическим показателем вредности. Вместе с тем такое усиление может практически не иметь места при комплексе свинца и трехвалентного хрома, так как предельно допустимая концентрация последнего почти в 2000 раз меньше его подпороговой концентрации по токсикологическому признаку вредности. Само собой разумеется, что, например, комплекс веществ, нормируемых по органолептическому признаку вредности, должен проявить себя в первую очередь по усилению неблагоприятного влияния на органо-лептические свойства воды. Это будет иметь место и в том случае, если эти вещества будут содержаться в воде в предельно допустимых концентрациях, так как сумма предельно допустимых концентраций разных химических веществ, обладающих одинаковым характером действия, может привести к такому увеличению общего их содержания в воде, которое способно вызвать ухудшение ее органолептических свойств.
Поэтому как при изучении совместного действия комплекса веществ, так и при оценке возможного их влияния на практике в плане текущего или предупредительного санитарного надзора следует в первую очередь иметь в виду возможность усиления вредного влияния комплекса веществ, относящихся к одной и той же группе по лимитирующему показателю вредности.
Четвертое условие заключается в том, что применительно к гигиеническому нормированию в воде водоемов вредных веществ предельно допустимые их концентрации выражают собой совершенно определенную степень активности нормируемых веществ, соответствующую уровню безвредности в санитарно-гигиеническом отношении.
Поэтому, чтобы по степени активности все вещества в совокупности при совместном присутствии в воде не превышали активности всех веществ в отдельности на уровне их предельно допустимых концентраций, последние, очевидно, должны быть соответственно уменьшены.
Из всего сказанного вытекает, что изучение комбинированного действия можно ограничить исследованиями в одном, наиболее характерном для данной группы веществ направлении, т. е. в направлении лимитирующего показателя вредности. Например, если имеется в виду группа веществ, лимитирующим показателем вредности которых является влияние на общий санитарный режим водоемов, то достаточно определить результат их комбинированного действия в отношении общего санитарного режима водоемов. При этом, вообще говоря, нет необходимости изучать этот вопрос в отношении характера влияния на органолептические свойства воды и в санитарно-токсикологическом отношении, ибо концентрации, отвечающие лимитирующему показателю вредности, всегда ниже.
К изложенному выше следует добавить, что в качестве общей закономерности комбинированного действия вредных веществ, поступающих в водоем с промышленными стоками, мы принимаем, что эффект суммарного действия вредных веществ одной и той же группы по лимитирующему показателю суммируется по простой схеме нумерического сложения.
В первую очередь это подкрепляется данными физиологии органов вкуса, обоняния и зрения и, в частности, относительно восприятия вкуса и запаха смесей, а также сочетаний окраски (А. И. Бронштейн). Они дают основание считать, что принцип простого суммирования эффекта действия вредных веществ в отношении изменения органолептических свойств воды вполне оправдан. Этот факт тем более важен, что он относится к наиболее многочисленной группе 18 вредных веществ, для которых лимитирую-
щим является органолептический признак, и что, вероятно, эта группа нормируемых веществ останется наиболее многочисленной и в дальнейшем. Явления маскировки и подавления вкуса и запаха в смеси вкусовых и пахучих веществ, некоторая возможность физиологической компенсации ощущений, особенно зрительных, могут только ослабить суммарный эффект изменения органолептических свойств воды, содержащей смесь веществ, для которых лимитирующим является органолептический показатель вредности.
Что это действительно так, мы могли убедиться по результатам опытов, поставленных нами в Московском научно-исследовательском институте санитарии и гигиены имени Эрисмана (С. Д. Замыслова) и на кафедре коммунальной гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института имени И. М. Сеченова (М. Н. Рублева) в отношении веществ, лимитирующим показателем вредности которых является запах воды (нефть, сероуглерод, четыреххлористый углерод, хлорбензол, дихлорэтан и др.). Во всех опытах отмечено появление запаха разной интенсивности в зависимости от того, сколько было в растворе веществ, взятых в их предельно допустимых концентрациях, т. е. имело место усиление эффекта действия. Однако когда растворы разбавлялись в 2—3—4 и более раз соответственно числу веществ в комплексе, т. е. когда в растворе оставалась лишь половина, треть, четверть и т. д. от предельно допустимой концентрации каждого из веществ комплекса, то запах вовсе исчезал или был интенсивностью в 1 балл, т. е. был на уровне, соответствующем предельно допустимой концентрации каждого из веществ комплекса в отдельности.
В опытах А. И. Купер и Р. Д. Смирновой (Московский научно-исследовательский институт санитарии и гигиены имени Эрисмана) с веществами, которые в малых концентрациях придают воде привкус или окраску, также подтвердилось явление простой суммации эффекта действия с той лишь разницей, что в этих опытах в зависимости от сочетания веществ, участвующих в комплексе, чаще наблюдались случаи маскировки и физиологической компенсации ощущений, т. е. когда эффект действия был слабее, чем можно было ожидать по сумме предельно допустимых концентраций комплекса.
Суммация эффекта действия имеет место и при загрязнении воды водоема веществами, лимитирующим признаком вредности которых является влияние на общий санитарный режим водоема (т. е. на процессы самоочищения водоема от органического загрязнения). Как известно, возможны два направления этого влияния. Одни вещества промышленных сточных вод как соединения тяжелых металлов тормозят биохимические процессы в воде водоемов, другие, к которым относятся органические вещества, могут подвергаться процессу биохимического окисления, следствием чего создается дефицит кислорода в водоеме.
Закономерность простой суммации эффекта действия веществ второй группы приставлялась естественной, ибо как для каждого органического вещества, подвергающегося биохимическому окислению, так и для комплекса таких веществ количество потребленного кислорода (величина БПК) будет находиться в прямой зависимости от концентрации этих веществ. Это нашло подтверждение в опытах С. Д. Замысловой, показавшей, что комплекс ацетона, метилового спирта и этиленгликоля, взятых в предельно допустимых концентрациях, заметно повышает БПК воды, но это влияние не было обнаружено, когда эти вещества были взяты в !/з от их предельно допустимых концентраций.
Что касается веществ первой группы, которые в силу бактерицидных свойств тормозят естественные биохимические процессы в водоемах, то для выяснения характера их комбинированного действия были поставлены специальные исследования в отношении комплекса тяжелых металлов (соединения меди, кадмия, хрома и никеля) на кафедре коммунальной гигиены I Московского ордена Ленина медицинского института имени
а
И. М. Сеченова (С. А. Фридлянд). Эти исследования показали, что во всех случаях, когда испытуемые вещества были взяты в их предельно допустимых концентрациях, наблюдалось торможение биохимического процесса потребления кислорода (БПК). Но в параллельных опытах, в которых эти вещества брались во столько раз меньших концентрациях, сколько веществ участвовало в комплексе, торможения биохимического процесса не наблюдалось.
Конечно, возможны случаи, когда эффект действия комплекса веществ . окажется сильнее, чем при простом суммировании, но они являются скорее исключением из общей закономерности. Так, известно, что бывают случаи обострения вкусового или обонятельного ощущения при некоторых сочетаниях вредных веществ, но эти случаи весьма редки и могут быть легко предупреждены экспериментальной проверкой.
Изложенные выше теоретические положения, подтвержденные в известной мере проведенными экспериментальными исследованиями, подводят к общему и весьма простому выводу относительно принципа нормирования основной массы вредных веществ при их совместном поступлении в водоемы с промышленными сточными водами.
Для каждой группы с одинаковым лимитирующим показателем вредности (органолептический или по влиянию на санитарный режим водоемов) величина предельно допустимой концентрации каждого вещества должна быть уменьшена во столько раз, сколько веществ участвует в комплексе веществ, загрязняющих водоемы.
Может возникнуть вопрос, не будет ли при таком подходе нормирования нарастать опасность в санитарно-токсикологическом отношении, поскольку многие вещества, содержание которых в водоеме лимитируется по органолептическому показателю вредности или по общесанитарному, вместе с тем обладают известной степенью токсичности.
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно вспомнить, что концентрации по лимитирующему признаку вредности всегда наименьшие и потому предельно допустимые концентрации для веществ, лимитирующим показателем вредности которых являются другие признаки, будут всегда ниже пороговой (или подпороговой) концентрации по санитарно-токсикологиче-скому признаку. Но так как гигиеническое нормирование при совместном поступлении в водоем комплекса веществ, как было показано, требует, чтобы их предельно допустимые концентрации уменьшались с целью ослабления эффекта действия каждого из веществ, то соответственно будет уменьшаться эффект действия веществ и в токсикологическом отношении.
Изложенное означает, что соотношения между показателями вредности, характерные для каждого из веществ комплекса, остаются такими же, как и для их комплекса. Так, если взять комплекс таких веществ, как хлорбензол, динитробензол и динитрохлорбензол, для которых предельно допустимая концентрация (по органолептическому признаку вредности) составляет соответственно 0,1, 0,5 и 0,5 мг/л, а подпороговая концентрация по санитарно-токсикологическому признаку соответственно 100, 10 и 10 мг/л, то соотношения 0,1 < 100; 0,5 < 10; 0,5 < 10 не изменятся, если
0,1 Л00 0,5 10 0,5 10 примут вид — з "^-^-! , соответствующий условию умень-
шения предельно допустимой концентрации во столько раз, сколько веществ участвует в комплексе.
Сложнее обстоит дело с той группой вредных веществ, содержание ■которых в водоемах лимитируется токсилогическим показателем вредности. Чтобы учесть или исключить возможность эффекта взаимного потенцирования, конечно, необходимы специальные санитарно-токсикологиче-ские исследования. Однако и эта задача не представляется непреодолимой, если иметь в виду, что речь идет о весьма небольшом числе веществ и ингредиентов (всего 6 из 41, для которых разработаны предельно допусти-
мые концентрации), подлежащих изучению. Весьма вероятно, что и в дальнейшем, судя по преимущественному развитию промышленности органической химии, перечень веществ, комбинированное действие которых нуждается в экспериментальном санитарно-токсикологическом изучении, будет сравнительно небольшим.
Поскольку в данном случае речь идет о комбинированном действии веществ, характеризующихся санитарно-токсикологическим признаком вредности, следует учесть и взгляды, складывающиеся в области промышленной токсикологии. Так, Н. В. Лазарев, отмечая, что проблема комбинированного действия промышленных ядов сложна, вместе с тем подчеркивает, что эта сложность во многом переоценена и что отношения (между веществами комплекса), наблюдаемые во многих случаях, проще, чем принято думать. Он ссылается и на такого крупного исследователя, как Шторм ван Леувен, который держался того взгляда, что случаи, когда при совместном действии ядов эффект количественно совершенно не соответствует действию компонентов, в общем редки и что чаще наблюдаются более простые соотношения. Т. А. Штессель экспериментально доказала, что комбинированное действие большой группы органических ядов, относящихся к наркотическим веществам, развивается по типу простого нуме-рического сложения, и на этой основе она предложила вошедший в практику способ нормирования при поступлении в воздух рабочих помещений комплекса ядовитых веществ этой группы.
Таким образом, не потенцирование, а простое суммирование эффекта действия веществ, входящих в комплекс, считается наиболее распространенным и в промышленной токсикологии. Это обстоятельство позволяет нам высказаться в том смысле, что впредь до уточнения вопроса на основе специальных санитарно-токсикологических исследований целесообразно временно принять и для упомянутой небольшой группы вредных веществ, лимитируемых по санитарно-токсикологическому признаку, что при определении условий их совместного поступления в водоем можно также исходить из простого суммирования эффекта их действия. В пользу такого временного решения говорит то, что при таком подходе к гигиеническому нормированию комплекса веществ с санитарно-токсикологическим показателем вредности величина их предельно допустимых концентраций будет также уменьшаться во столько раз, сколько веществ в комплексе. Тем самым создается возможность уже в настоящее время обеспечивать большую санитарную надежность гигиенического нормирования в условиях одновременного загрязнения водоемов несколькими веществами с выраженным токсическим действием. По мере накопления новых данных подход к гигиеническому нормированию при поступлении комплекса таких веществ в водоемы может быть уточнен.
Конечно, все изложенное выше представляет собой теоретическую схему, которая лишь недавно стала предметом обсуждения в гигиенических кругах. XIII Всесоюзный съезд гигиенистов, эпидемиологов, микробиологов и инфекционистов в своей резолюции с удовлетворением отметил начавшиеся теоретические и экспериментальные исследования для решения вопросов о принципах гигиенического нормирования при одновременном загрязнении водоемов несколькими вредными веществами промышленных сточных вод и признал необходимыми дальнейшие исследования в этом направлении.
Однако накопленный уже экспериментальный материал с учетом результатов исследований, проведенных в течение 1956 г., позволяет говорить а наличии не только ясного направления и перспективы для дальнейшего изучения вопроса о комбинированном действии, но и рекомендовать на ближайшее время метод практического использования предельно допустимых концентраций для отдельных веществ в условиях загрязнения водоемов комплексом этих веществ.
Кратко это сводится к следующему:
1. Гигиеническое нормирование при одновременном загрязнении водоемов несколькими вредными веществами промышленных сточных вод возможно лишь на основе научно обоснованных предельно допустимых концентраций для отдельных веществ и с учетом особенностей и конкретных условий, характерных для гигиенического нормирования в области санитарной охраны водоемов.
2. Изучать характер комбинированного действия вредных веществ промышленных сточных вод, так же как и решать аналогичные практические вопросы в порядке предупредительного или текущего санитарного надзора, следует раздельно для групп веществ, характеризующихся одинаковым лимитирующим показателем вредности.
3. В основу нормирования комплекса веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности (органолептический, по влиянию на санитарный режим водоемов, по санитарно-токсикологическому показателю) применительно к различным запросам рекомендуется положить один из следующих приемов: а) величина предельно допустимой концентрации каждого вещества, входящего в комплекс, должна быть уменьшена во столько раз, сколько веществ предполагается к спуску или содержится в воде водоемов; б) сумма концентраций всех веществ, выраженных в процентах от соответствующих предельно допустимых концентраций для каждого вещества в отдельности, не должна превышать 100; в) необходимы дальнейшие исследования, особенно в отношении вредных веществ, характеризующихся санитарно-токсикологическим показателем вредности..
ЛИТЕРАТУРА
Бронштейн А. И. Вкус и обоняние. М.—Л., 1950. — XII! Всес. съезд гигиенистов, эпидемиологов, микробиологов и инфекционистов. Резолюции съезда. М., 1956. — Лазарев Н. В. Общие основы промышленной токсикологии. М.—Л., 1938. — Летавет А. А. (ред.). Курс гигиены труда. Свердловск, 1946, стр. 162.— М итере в Г. А., Черкинский С. Н. (ред.). Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1954.—Черкинский С. Н. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М.. 1949, в. 1, стр. 52—116.
Поступила 22/1 1957 г.
THE THEORETICAL BASES OF HYGIENIC STANDARDIZATION IN CASE OF SIMULTANEOUS POLLUTION OF WATERCOURSES WITH SEVERAL HARMFUL
SUBSTANCES
S. N. Cherkinsky, professor and member of the Academy of Medical Sciences
The article contains theoretical dases for hygienic standardization in case of a simultaneous pollution of watercourses with several harmful substances from the industrial sewage. Previous investigations and subsequent determination of the maximum allowable concentration of separate harmful substances in water, make it possible to work out standards for simultaneous pollution with several substances in accordance with the requirements of the sanitary control of watercourses.
The standards for a complex of substances with similar harmful properties (smell, taste, physical properties, effect on the sanitary regime of the watercourse or sanitary-toxicological properties) can be determined on the basis of one of the following principles: a) The value of the maximum allowable concentration of each substance, contained in the complex, should be diminished as many times as there are different harmful substances in the sewage to be discharged or in the water of the reservoir.
b) The sum of concentrations of all the substances, expressed in percentage of the corresponding maximum allowable concentration for each separate substance, should not exceed 100%.
