Методы анализа и контроля компонентов окружающей среды

Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения  определены Санитарными правилами  и нормами СанПиН 2.1.4.544-96, причем нормируются запах, вкус, цветность, мутность, коли-индекс, а также указывается, что содержание химических веществ не должно превышать значений соответствующих предельно допустимых концентраций (ПДК).

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого  и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для  рыбохозяйственных целей (ПДК_вр) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

При интерпретации результатов  мониторинга состояния водной среды  важно знать, к какому типу водных объектов отнесены река, озеро, водохранилище, и использовать для оценки ситуации соответствующие нормативы.

В гидрохимической практике используется и метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения. В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концентраций рассчитывают баллы кратности превышения ПДК_вр – К_i и повторяемости случаев превышения Н_i, а также общий оценочный балл – B_i:

; ; ,

где С_i – концентрация в воде i-го ингредиента; ПДК_i – предельно допустимая концентрация i-го ингредиента для водоемов рыбохозяйственного назначения; NПДК_i – число случаев превышения ПДК по i-му ингредиенту; N_i – общее число измерений i-го ингредиента.

Ингредиенты, для которых  величина общего оценочного балла больше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели загрязненности (ЛПЗ). Комбинаторный индекс загрязненности рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды.

Также оценка качества воды и сравнение современного состояния  водного объекта с установленными в прошлые годы характеристиками проводятся на основании индекса загрязнения воды по гидрохимическим показателям (ИЗВ). Этот индекс представляет собой формальную характеристику и рассчитывается усреднением как минимум пяти индивидуальных показателей качества воды. Обязательны для учета следующие показатели: концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН и биологическое потребление кислорода БПК₅:

.

Подробный обзор индексов для оценки качества вод дан в  книге В.К. Шитикова, Г.С. Розенберга и Т.Д. Зинченко «Количественная гидроэкология» [55 : 174-206].

2. Контроль качества почвы

В СССР был установлен лишь один норматив, определяющий допустимый уровень загрязнения почвы вредными химическими веществами – ПДК  для пахотного слоя почвы [2, 41]. Принцип  нормирования содержания химических соединений в почве основан на том, что  поступление их в организм происходит преимущественно через контактирующие с почвой среды. Основные понятия, касающиеся химического загрязнения почв, определены ГОСТом 17.4.1.03-84 «Охрана природы. Почвы. Термины и определения химического  загрязнения».

Предельно допустимая концентрация в пахотном слое почвы (ПДК_п) – это концентрация вредного вещества в верхнем пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и на здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы.

Нормативы ПДК_п разработаны для веществ, которые могут мигрировать в атмосферный воздух или грунтовые воды, снижать урожайность или ухудшать качество сельскохозяйственной продукции.

Оценка уровня химического  загрязнения почв населенных пунктов  проводится по показателям, разработанным  при сопряженных геохимических  и гигиенических исследованиях  окружающей среды городов. Такими показателями являются коэффициент концентрации химического элемента К_с и суммарный показатель загрязнения Z_c.

Коэффициент концентрации определяется как отношение реального содержания элемента в почве С к фоновому С_ф:

.

Поскольку часто почвы  загрязнены сразу несколькими элементами, то для них рассчитывают суммарный  показатель загрязнения, отражающий эффект воздействия группы элементов:

,

где К_сi – коэффициент концентрации i-ого элемента в пробе; n – число учитываемых элементов.

Суммарный показатель загрязнения  может быть определен как для  всех элементов в одной пробе, так и для участка территории по геохимической выборке.

Оценка опасности загрязнения  почв комплексом элементов по показателю Z_c проводится по оценочной шкале, градации которой разработаны на основе изучения состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв.

Загрязненность почвы  органическими веществами, в частности  отходами производств химических продуктов  из углеводородов нефти и газа, оценивают по комплексному показателю «санитарное число», представляющему  собой отношение количеств почвенного белкового и органического азота. Т.е. данный показатель указывает органическое загрязнение среды.

Таблица – 1. Характеристика почвы по санитарному числу

Чистая	0,98-1,00
Слабо загрязненная	0,85-0,98
Загрязненная	0,70-0,80
Сильно загрязненная	Менее 0,70

 

Мониторинг почвы тесно  сопряжён с биологическим мониторингом, в частности с фитоаккумуляционными нормативами. Выделяют такие интегральные показатели как фитотоксичность (свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений) и генотоксичность (способность влиять на структурно-функциональное состояние почвенной биоты).

 

3. Контроль качества продуктов питания

При разработке нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в продуктах питания учитываются материалы по токсикологии и гигиеническому нормированию данных веществ в различных объектах природной среды (в воздухе, воде, почве), а также информация о естественном содержании различных химических элементов в пищевых продуктах.

Предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вредного вещества в продуктах питания (ПДК_пр) – это концентрация вредного вещества в продуктах питания, которая в течение неограниченно продолжительного времени (при ежедневном воздействии) не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека.

Санитарно-гигиеническое  нормирование загрязненности пищевых  продуктов касается главным образом  пестицидов, а также тяжелых металлов и некоторых анионов (например, нитратов). Отметим, что при интерпретации  результатов не следует использовать ПДК_пр как стандарт, принятый для любых объектов биоты. Например, описание исследования накопления соединений ртути в тканях чаек не может заканчиваться выводами о превышении ПДК_пр. Целесообразнее обращаться к литературным сведениям о накоплении ртути в аналогичных объектах в фоновых и в хорошо изученных загрязненных районах.

Контроль качества продуктов  питания имеет продолжительную  историю и хорошо разработанную  методику, т.к. напрямую связан с санитарным состоянием среды обитания человека.

 

 

 

4. Контроль воздействия физических факторов

С физическими воздействиями  человек сталкивается обычно в процессе своей трудовой деятельности. Метеорологические  условия, или микроклимат помещений, складываются из температуры воздуха  в помещении, вентиляции, влажности, освещённости и наличия излучений. Большинство стандартов ориентировано  на рабочие помещения, но с определёнными  допущениями их можно также экстраполировать на случай жилых помещений.

Нормы производственного  микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические  требования к воздуху рабочей  зоны» и СанПиН 2.24.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений». Они едины для всех производств и всех климатических  зон с некоторыми незначительными  отступлениями.

Температура. Согласно ГОСТ 12.1.005-88.ССБТ температура воздуха в рабочем помещении должна быть 18-24^oС. Человек может переносить колебания температур воздуха в весьма широких пределах от (-40^oС) или (-50^oС) и ниже до +100^oС и выше. Организм человека приспосабливается к столь широкому диапазону колебаний температур окружающей среды посредством регулирования теплопродукции и теплоотдачи человеческого организма, Этот процесс называется терморегуляцией.

При низких температурах окружающей среды в организме усиливаются окислительные процессы, увеличивается внутренняя теплопродукция, за счет чего и сохраняется постоянная температура тела. На холоде люди стараются больше двигаться или работать, т.к. работа мышц ведет к усилению окислительных процессов и увеличению теплопродукции. Дрожь, появляющаяся при длительном нахождении человека на холоде, есть не что иное, как мелкие подергивания мышц, что также сопровождается усилением окислительных процессов и, следовательно, повышением теплопродукции.

Действие высоких температур почти всегда сопровождается повышенным потоотделением. В неблагоприятных метеорологических условиях рефлекторное потоотделение часто достигает таких размеров, что пот не успевает испаряться с поверхности кожи. В этих случаях дальнейшее увеличение потоотделения ведет не к увеличению охлаждения организма, а к сокращению его, т.к. водяной слой препятствует снятию тепла непосредственно с кожного покрова. Такое профузное потоотделение называют неэффективным. Величина потоотделения у рабочих горячих цехов достигает 3-5 л за смену, а при более неблагоприятных условиях она может достигать 8-9 л за смену. Обильное потение ведет к значительной потере влаги организмом.

Высокая температура окружающего  воздуха оказывает большое влияние  на сердечно-сосудистую систему. Повышение температуры воздуха выше определенных пределов дает учащение пульса, понижение кровяного давления, изменяется химический состав крови (увеличивается удельный вес, остаточный азот, уменьшается содержание хлоридов и углекислоты – значительные нарушения водно-солевого обмена могут привести к так называемой судорожной болезни). Высокая температура воздуха неблагоприятно действует на функции органов пищеварения и на витаминный обмен.

Существенную роль в оздоровлении условий труда играют механизация  и автоматизация технологических  процессов. Эта позволяет удалить  рабочее место от источников тепловыделений, а нередко и значительно сократить  их воздействие. Рабочие освобождаются  от тяжелой физической работы.

Вентиляция. В соответствии со СНиП 2.09.04-87 объем производственного помещения, который приходится на каждого работающего, должен составлять не менее 40 м³. В противном случае для нормальной работы в помещении необходимо обеспечить постоянный воздухообмен при помощи вентиляции не менее L¹=30 м³/ч на каждого работающего.

Фактический воздухообмен в  отделе происходит с помощью природной  вентиляции (аэрации) как неорганизованно через разные щели в оконных и дверных проемах, так и организованно через форточку в оконном проеме или специальные вентиляционные каналы.

В некоторых случаях применяют  увлажнение воздуха, дезодорацию.

Освещённость. Виды освещённости рабочих мест:

1. Естественное. Освещение помещений светом неба (прямым и отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.

Условия естественного освещения  характеризуются коэффициентом  естественной освещенности (КЕО):

(%),

где Е_вн – освещенность внутри помещения; Е_нар – освещенность снаружи здания. Нормированные значения КЕО определяются с учетом характера зрительной работы по нормам СНиП 23-05-95.

2. Искусственное освещение.
•   Эвакуационное – освещение для эвакуации людей из помещений при аварийном отключении нормального освещения. Предусматривается в проходах и лестницах служащих путями эвакуации людей, (не менее 0,5 лк в помещениях и 0,2 лк – на территории).
•   Освещение безопасности – освещение для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Предусматривается в помещениях, где отсутствие рабочего освещения может вызвать взрыв, пожар, нарушение технологического процесса и т.д. (2 лк внутри зданий, 1 лк на территории).
•   Общее – равномерное распределение светильников по всей площади помещения;
•   Локализованное – освещение с учетом размещения оборудования и рабочих мест.
•   Комбинированное – смешанное освещение (к общему освещению добавляется местное).
•   Местное освещение – освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах. Применение одного местного освещения недопустимо.
3. Совмещенное освещение – освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным. Совмещенное освещение помещений производственных зданий следует предусматривать: для производственных помещений, в которых выполняются работы I-III разрядов (разряды высокой точности); если не обеспечивается нормированное значение КЕО; в соответствии с нормативными требованиями отдельных отраслей промышленности.