Что такое ПДК, измерения в воздухе, воде и почве

ПДК (Предельно допустимая концентрация) – это величина, характеризующая максимальное количество вещества, которое может находиться в определенном объеме измерений и не причинять ущерба живым организмам (в том числе, и человеку). Чтобы выяснить, что такое ПДК, необходимо определить, какие виды ее измеряются в разных средах и каковы их максимально допустимые уровни.

Установление значений ПДК

Не так давно в научной среде было принято определять предельно допустимую концентрацию какого-либо химиката в зависимости от степени его влияния на организм человека. Однако такой подход был упразднен, поскольку не учитывал генетических мутаций и долговременного воздействия некоторых химикатов. Например, канцерогены изначально не вызывают явных негативных реакций, результат их проникновения в человеческое тело проявляется только через несколько лет.

Для определения оптимальных показателей ПДК вредных веществ применяется сразу несколько источников:

• расчетные методы;
• результаты биологических экспериментов;
• материалы динамических наблюдений за людьми, подвергшимися воздействию опасных химикатов;
• компьютерное моделирование.

Подход EPA (оценка риска)

Понятие «EPA» возникло в США и означает «Министерство по охране окружающей среды (этот орган занимается контролем ПДК в Америке). Такой подход к измерению предельно допустимой концентрации может быть охарактеризован как вероятностный. Он начал применяться на практике с 1980-х годов, когда начались активные исследования о воздействии угольной пыли на здоровье шахтеров.

Такое наименование объясняется тем, что при оценке вредности учитывается возможность параллельного воздействия на человека сразу нескольких факторов. В результате получаются не статические, а динамические коэффициенты (диапазоны), конкретное значение которых употребляется в определенной ситуации с учетом множества дополнительных показателей. Среди учитываемых при оценке рисков параметров выделяются:

• возрастные и половые характеристики;
• состояние здоровья испытуемых;
• генетические особенности популяции.

Поскольку исследователям приходится учитывать характеристики, они не могут обозначить четкие границы ПДК, как это было принято ранее. Вместо этого употребляется более гибкая единица – оценка рисков. Она более информативна и легче поддается научному и статистическому обоснованию. Чтобы определить конкретные показатели, нужно обратиться к случаям предельного риска. Именно обозначенный в них уровень и будет максимально допустимым для определенного химиката.

Нормативные документы, содержащие нормы ПДК

Допустимые нормы ПДК содержатся в различных ГОСТах и актах, выпущенных органами санитарно-эпидемиологического надзора. Некоторые из них были созданы еще в советское время и с того момента не пересматривались, другие корректировались и издавались в ходе последних 20 лет.

Среди наиболее важных документальных источников стоит упомянуть следующие:

• ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».
• ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны».
• ГН 2.2.5.1827-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны (Дополнение №1 к ГН 2.2.5.1313-03)».
• ГОСТ 12.1.005-88 «ПДК вредных газов, паров и аэрозолей в воздухе рабочей зоны».
• ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».
• ГН 2.3.3.972-00 «Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами».

Существуют также дополнительные нормативные акты, регламентирующие ПДК конкретных типов веществ (например, дибензоидоксинов). Они имеют более узкую направленность и применяются при взятии проб на определенных промышленных объектах.

Классы опасности веществ

В соответствии со стандартами, регламентирующими ПДК, все вредные вещества относятся к 4 класса опасности. Каждый из них выделяется в зависимости от степени влияния на человека.

Классификация веществ по характеру воздействияПри этом под вредными веществами, согласно ГОСТу, понимаются такие химикаты, которые могут вызвать у человека при непосредственном контакте травмы, заболевания разной степени сложности и серьезные отклонения здоровья.

В зависимости от того, какие именно системы и органы поражает конкретный химический элемент или соединение, выделяются такие виды опасных веществ:

• Общего токсического действия. Создают опасность, поскольку нарушают большинство жизненно важных функций тела человека и подвергают риску здоровье в целом.
• Канцерогенного действия. Химические соединения, которые становятся причиной возникновения рака (например, табачный дым или асбестовая пыль).
• Раздражающего действия. Сюда можно отнести щелочи и кислоты, которые приводят к воспалению слизистых оболочек организма.
• Мутагенного характера. Приводят к генетическим сбоям и формированиям уродств как у человека, подвергшегося вредному воздействию, так и у его потомства (например, формальдегид или радиоактивные вещества).
• Сенсибилизирующего действия. Становятся причиной аллергических реакций разной степени выраженности.
• Нарушающие репродуктивную функцию. Приводят к бесплодию и невозможности дать потомство (в числе таких веществ – бензол, алкоголь, никотин и другие).

Поэтому особенно важно измерять ПДК вредных веществ в продуктах питания и атмосферном воздухе, поскольку именно подвергается воздействию основная часть населения.

Виды ПДК

Все выделяемые виды ПДК приняты для конкретных веществ при их изолированном действии (то есть для случаев, когда в среде имеется только один конкретный химикат). Фактически, такая ситуация невозможна, поскольку только в атмосферном воздухе содержится огромное количество примесей, в числе которых всегда есть вредоносные соединения. Поэтому на практике используется принцип гигиенического нормирования. Например, при взятии проб городского воздуха в лаборатории учитывают коэффициенты параллельного воздействия 36 смесей из 2 компонентов и 20 смесей из 3-5 составляющих.

Чтобы оценить санитарное состояние различных сред, приходится определять следующие типы ПДК:

• для воздушной среды;
• для водной среды;
• для почвы;
• для продуктов питания.

Для воздушной среды

Для того чтобы определить, насколько велика ПДК вредных веществ в воздухе, нужно измерить сразу несколько показателей:

• Максимально разовая ПДК (ПДКм.р.). Концентрация, не приносящая вреда организму человека, которые дышит воздухом городской атмосферы на протяжении 22-35 минут.
• Среднесуточная ПДК (ПДКс.с.). Концентрация, не оказывающая негативного влияния на самочувствие горожан, дышащих воздухом в течение неопределенно долгого времени.
• ПДК в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.). Это концентрация, которая не станет причиной проблем со здоровьем у людей, вдыхающим воздух в здании в течение 7,5-8 часов в сутки. Регламентируется ГОСТом 12.1.005-88 (включает нормы для 445 загрязняющих соединений).

Основной документ, регламентирующий предельно допустимую концентрацию токсинов в атмосферном воздухе – это ГОСТ 2.1.6.3492-17. Ниже приведена таблица с показателями для наиболее распространенных типов химических соединений.

Тип загрязнителя	Класс опасности	ПДКс.с.	ПДКм.р.
Аммиак (нитрид водорода)	IV	0,4 мг/м3	0,2 мг/м3 мг/м3
Азота диоксид	II	0,04 мг/м3	0,085 мг/м3
Бензол	II	0,1 мг/м3	1,5 мг/м3
Углерода оксид	IV	3 мг/м3	5 мг/м3
Серы диоксид	III	0,05 мг/м3	0,5 мг/м3
Неорганическая пыль	III	0,05 мг/м3	0,15 мг/м3
Свинец	I	0,0003 мг/м3	-

Для рабочих помещений нормативы предполагают следующую предельно допустимую концентрацию некоторых веществ.

Тип загрязнителя	Класс опасности	ПДК
Диоксид азота	III	2 мг/м3
Бензол +	II	2 мг/м3
Фтороводород	I	0,5-0,1 мг/м3
Свинец (+ его неорганические соединения)	I	0,01/0,005 мг/м3
Карбонил никеля	I	0,0005 мг/м3
Медь	II	1/0,5 мг/м3
Металлическая ртуть	I	0,01/0,005 мг/м3

Отдельно оценивается уровень содержания в атмосферном воздухе радиоактивных изотопов. Их ПДК зафиксированы в «Нормах радиационной безопасности» и должны измеряться в обязательном порядке не только для атмосферного воздуха, но и на производственных объектах, где используются такие типы химических соединений.

Для водной среды

В этом случае нормы ПДК будут зависеть от того, с какой целью используется водоем. Различают варианты предельно допустимых концентраций веществ для объектов следующих типов водопользования:

• культурно-бытового (ПДК_кб);
• хозяйственно-питьевого (ПДК_хп);
• рыбохозяйственного (ПДК_рх).

Уровень концентрации конкретных химикатов определяется при помощи лабораторных тестов, которые оценивают разные варианты вредного воздействия на человека и природу. В результате вода оценивается по 3 показателям:

• Общесанитарный. Определяет возможность влияния вещества на процессы самоочищения водоемов.
• Органолептический. Показывает, насколько сильно химикаты изменяют вкус, цвет и запах воды.
• Санитарно-токсикологический. Оценивает, как влияет на здоровье или обитателей водоема (в случае с рыбохозяйственными объектами), конкретный токсин или металл.

Как и в случае с ПДК атмосферного воздуха, строгие рамки по уровню содержания в воде устанавливают «Нормы радиационной безопасности» для соответствующих химических веществ. Нормативные показатели представлены в таблице ниже.

Вид радиоактивного изотопа	Предел содержания в открытых водоемах
Кобальт-60	185 Бк/л
Уран	19х108 Бк/л
Сера-35	18,5х104 Бк/л
Фосфор-32	3,7х102 Бк/л
Стронций-90	18,5 Бк/л

Относительно воды, предназначенной для питья, применяется также ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества».

Для почвы

Почва – достаточно сложная среда с точки зрения измерения предельно допустимой концентрации вредных веществ. Это связано с 2 факторами:

1. Химикаты накапливаются в земле достаточно долго, поэтому показатели могут достигать критического уровня только с течением определенного времени.
2. Из-за наличия бактерий и других микроорганизмов, в почве происходит процесс разложения и переработки токсических соединений.

Также пробы, взятые из разных мест, будут значительно различаться по химическому составу. Поэтому при взятии анализа обязательно нужно учитывать тип почвы. Нормирование вредных соединений в земле связано с 3 показателями:

• степень накопления токсических веществ на территориях промышленных предприятий;
• количество ядохимикатов в пахотном слое сельскохозяйственных угодий;
• уровень загрязнения земель в жилых районах (преимущественно, на территориях свалок бытовых отходов).

Последний показатель регламентируется ГОСТами 17.4.2.03-86 и 17.4.1.02-83. В таблице ниже, например, представлены нормативы ПДК для нескольких типов ядохимикатов и тяжелых металлов.

Тип вещества	Название	ПДК для почвы
Пестицид	Сивин	0,05 мг/кг
ДДТ	0,1 мг/кг
Прометрин	0,5 мг/кг
Хлорофос	0,5 мг/кг
Хлорамп	0,05 мг/кг
Тяжелый металл	Свинец	32,0 мг/кг
Ртуть	2,1 мг/кг
Мышьяк	2,0 мг/кг
Ванадий	150 мг/кг
Цинк	23,0 мг/кг

Предельно допустимая концентрация тяжелых металлов в земле регламентируется Гигиеническими нормативами от 1995 года, выпущенными Госкомсанэкпидемнадзором РФ, ГН 2.1.7.020-94 «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах».

Для продуктов питания

Впервые этот норматив был разработан еще в СССР. Предельная допустимая концентрация веществ в продуктах питания должна измеряться в обязательном порядке. Список таких веществ был значительно расширен. Сейчас этот перечень включает более 2 500 наименований. Дополнительно при замерах используются международные нормативы, принятые ООН при поддержке Всемирной организации здравоохранения.

Когда речь идет о продуктах питания, в первую очередь, измеряют ПДК следующих типов химических соединений:

• пестицидов;
• нитратов (и некоторых других анионов);
• хлорорганических соединений;
• тяжелых металлов (в особенности, ртути и свинца).

Наименование вещества	ПДК в мясных продуктах (мг/кг)	ПДК в рыбных продуктах (мг/кг)	ПДК в хлебе и зерновых продуктах (мг/кг)	ПДК в молочных продуктах (мг/кг)	ПДК во фруктах (мг/кг)	ПДК в овощах (мг/кг)	ПДК в соках (мг/кг)
Ртуть	0,03	0,5	0,01	0,005	0,01	002	0,005
Свинец	0,5	1,0	0,2	0,05	0,4	0,5	0,4
Йод	1,0	2,0	1,0	0,3	1,0	1,0	1,0
Мышьяк	0,5	0,1	0,2	0,05	0,2	0,2	0,2
Медь	5,0	10,0	5,0	0,5
Олово	200,0	200,0	-	100,0	100,0	200,0	100,0
Никель	0,5	0,5	0,1	0,5	0,5	0,5	0,3

Помимо этого, нормы содержания установлены для таких химических элементов, как алюминий, железо, кадмий, сурьма, селен, фтор, цинк и хром.

Особое положение в перечне потенциально опасных веществ, содержащихся в продуктах, имеют пищевые добавки. Их существует достаточно много, при этом некоторые варианты изготавливаются из синтетического сырья, с которым наука раньше не сталкивалась. Поэтому степень негативного воздействия добавок на организм обычно определяется экспериментальным путем.

Отслеживание концентрации веществ

За состоянием атмосферного воздуха и других сред в Российской Федерации следят особые службы. Это экспертные центры, которые могут быть государственными или частными. Для того, чтобы получить право на забор проб, коммерческая организация должна пройти предварительную сертификацию и получить соответствующую лицензию.

Контролем за показателями занимаются также органы Санэпидемнадзор.

Измеряться все показатели должны в соответствии с нормативными документами и ГОСТами, актуальными на текущий момент. Отчеты государственных и частных лабораторий оформляются в форме таблиц, где указывается обнаруженный уровень содержания химиката в среде и установленная законодательством норма ПДК.