Нормирование качества воды
Тема 4. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
1. Нормирование качества окружающей среды
2. Недостатки системы ПДК
3. Научно-техническое нормирование
4. Нормирование качества воздуха
Нормирование качества воды
6. Нормирование качества почв
7. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в продуктах питания
8. ПДС и ПДВ
9. Нормирование в области радиационной безопасности
10. Альтернативные подходы к контролю за загрязнениями
1. Нормирование качества окружающей среды
Количества поступающих в окружающую среду загрязняющих веществ неуклонно возрастает. Особенно это заметно на примере водоемов: исчезает рыба (сперва ценные, а затем и обычные виды), исчезают фильтрующие воду организмы, поддерживающие более или менее приемлемое качество воды. Водоемы постепенно превращаются в зловонные лужи.
Для того, чтобы это предотвратить, и за рубежом и в нашей стране использовались разные механизмы. За чрезмерные выбросы загрязняющих веществ предприятия штрафуют. В ряде случаев это стимулирует внедрение технологических новаций, позволяющие снизить объемы выбросов. Или же заставляло переводить грязные производства в страны, где природоохранное законодательство было менее строгим. В результате качество природных вод во многих развитых странах начало изменяться к лучшему, чего, к сожалению, никак нельзя сказать о странах не столь развитых.
Нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности.
При этом под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду.
Определенная таким образом цель подразумевает наложение граничных условий (нормативов) как на само воздействие, так и на факторы среды, отражающие и воздействие, и отклики экосистем. Принцип антропоцентризма верен и в отношении истории развития нормирования: значительно ранее прочих были установлены нормативы приемлемых для человека условий среды (прежде всего, производственной). Тем самым было положено начало работам в
области санитарно-гигиенического нормирования. Однако человек не самый чувствительный из биологических видов, и принцип "Защищен человек ≈ защищены и экосистемы", вообще говоря, неверен.
Экологическое нормирование предполагает учет так называемой допустимой нагрузки на экосистему.
Допустимой считается такая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды.
Таким образом, санитарно-гигиеническое нормирование охватывает все среды, различные пути поступления вредных веществ в организм, хотя редко отражает комбинированное действие (одновременное или последовательное действие нескольких веществ при одном и том же пути поступления) и не учитывает эффектов комплексного (поступления вредных веществ в организм различными путями и с различными средами ≈ с воздухом, водой, пищей, через кожные покровы) и сочетанного воздействия всего многообразия физических, химических и биологических факторов окружающей среды. Существуют лишь ограниченные перечни веществ, обладающих эффектом суммации при их одновременном содержании в атмосферном воздухе.
Анализ того, как изменяются с течением времени значения предельно допустимых концентраций, свидетельствует об их относительности, вернее - об относительности наших знаний о безопасности или опасности тех или иных веществ. Достаточно вспомнить о том, что в пятидесятые годы ДДТ считался одним из безопаснейших для человека инсектицидов и широко рекламировался для использования в быту. Для веществ, о действии которых не накоплено достаточной информации, могут устанавливаться временно допустимые концентрации (ВДК) - полученные расчетным путем нормативы, рекомендованные для использования сроком на 2-3 года.
Чтобы знать, начиная с какого уровня загрязнения следует карать загрязняющее окружающую среду предприятие, вводятся различные нормативы ее качества, т.е. критерии, на основе которых мы судим о том, что такое хорошо и что такое плохо.
Наиболее старыми, действующими в нашей стране еще с 30-х годов, нормативами является Предельно Допустимые Концентрации, (ПДК) т.е. концентрации загрязняющих веществ, превышение которых считается недопустимым по тем или иным причинам.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) это нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.
ПДК определяется для конкретных веществ с помощью лабораторных опытов с живыми организмами. ПДК данного вещества не зависит от специфических особенностей загрязняемого водоема.
Первоначально ПДК определялись из санитарно-гигиенических соображений. Если ПДК по тому или иному веществу превышена, то вода в водоеме считается небезопасной для здоровья человека. На основе этого критерия определялись САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ПДК.
Загрязнение вод наносит немалый ущерб рыбному хозяйству. И поэтому наряду с санитарно-гигиеническими стали вводить и РЫБОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ПДК, превышение которой считается опасным для рыбного хозяйства.
В специальной литературе принято называть вредными все вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям. Кроме того, как правило, все ксенобиотики (чужеродные для живых организмов, искусственно синтезированные вещества) рассматривают как вредные.
Установление нормативов качества окружающей среды и продуктов питания основывается на концепции пороговости воздействия.
Порог вредного действия - это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология. Таким образом, пороговая доза вещества (или пороговое действие вообще) вызывает у биологического организма отклик, который не может быть скомпенсирован за счет гомеостатических механизмов (механизмов поддержания внутреннего равновесия организма).
Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются и утверждаются специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов.
Отметим, что утвержденные в СССР нормативы были весьма жесткими, но редко соблюдались на практике. В основе санитарно-гигиенического нормирования лежит понятие предельно допустимой концентрации.
По действующему экологическому законодательству нормативы качества окружающей среды устанавливаются в форме нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ, а также вредных микроорганизмов и других биологических веществ, загрязняющих окружающую среду, и нормативов предельно допустимых уровней (ПДУ) вредных физических воздействий на нее.
Нормативы качества окружающей среды выполняют ряд функций.
1. Устанавливают предельные величины вредных химических, физических и биологических воздействий на природную среду. К примеру, предельно допустимая концентрация двуокиси азота (NO2) (максимальная разовая и среднесуточная) в атмосферном воздухе не должна превышать 0,085 мг/куб.м; свинца и его соединений – 0,0007 мг/куб.м; сернистого ангидрида – 0,5 (максимальная разовая) и 0,05 (среднесуточная) мг/куб.м; соляной кислоты – 0,2 мг/куб.м.
2. Служат для оценки состояния атмосферного воздуха, вод, почв по химическим, физическим и биологическим характеристикам.
3. Являются одним из юридических критериев для определения благоприятного состояния окружающей среды. На практике это важно иметь в виду в случае необходимости, к примеру, защиты права граждан на благоприятную окружающую среду.
4. Состояние вод, почв, атмосферного воздуха, соответствующее нормативам качества, свидетельствует либо об отсутствии антропогенной нагрузки на природу, либо о высокой эффективности действия механизма по охране окружающей среды.
Иной подход предлагает экономист Международного банка реконструкции и развития Герман Дейли. По его мнению, предельная интенсивность выбросов загрязняющих веществ не должна превышать темпов, с которыми эти вещества перерабатываются, поглощаются или теряют вредные для окружающей среды свойства (например, канализационные стоки можно спускать в реки или озера со скоростью, при которой природные экосистемы имеют возможность их переработать).
Нормативы качества окружающей среды учитываются также при оценке воздействия планируемой хозяйственной деятельности, реализация которой будет связана с отрицательным воздействием на природу, при развитии городов и иных населенных пунктов. Соблюдение этих нормативов и других экологических требований, когда разрабатываются природоохранные меры при проектировании предприятий и иных объектов, может рассматриваться как критерий экологической обоснованности соответствующих проектных решений.
Рассматриваемые нормативы качества образуют основу для регулирования охраны окружающей среды от химических, физических и биологических воздействий на природную среду отдельными источниками – предприятиями, транспортными средствами и т.п.
При установлении этих нормативов и с экономической, и с экологической точек зрения важно исходить из их научной обоснованности. Соблюдение завышенных даже на мизерные доли нормативов оборачивается для государства огромными финансовыми и материальными затратами. В то же время занижение их сопряжено с риском причинения ущерба здоровью людей и окружающей среде.
Поэтому в законодательстве определены юридические критерии, с учетом и на основе которых устанавливаются нормативы качества окружающей среды. Под критериями в данном случае понимаются те общественные интересы, которые учитываются при разработке нормативов.
К настоящему времени установлен значительный массив нормативов ПДК вредных веществ в окружающей среде и ориентировочно-безопасных уровней воздействия (ОБУВ): для атмосферного воздуха – ПДК более 500 вредных веществ и ОБУВ более 1100 веществ; для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения – ПДК более 1600 вредных веществ и ОБУВ более 200 веществ; для почв – более 100 ПДК вредных веществ и около 70 ориентировочно допустимых концентраций. Законами не предусмотрено установление ОБУВ, хотя их полезность для практики несомненна: как и нормативы, они используются при проектировании и экологической экспертизе проектов строительства новых и реконструкции действующих предприятий, а также для экологического мониторинга.
Иногда быстро, иногда не слишком быстро, но мы приходим к осознанию того, что чисто прагматический подход к охране природы по большому счету непрактичен. И стремимся охранять природу, не задавая предварительно вопроса "что мы будем с этого иметь". А это означает, что на повестку дня встает вопрос о разработке экологических нормативов, ориентированных на сохранение природных объектов.
2. Недостатки системы ПДК
Прежде всего, отмечу, что ПДК, как норматив, имеет немало серьезных недостатков.
Первый недостаток: ПДК ориентирует загрязняющее воду предприятие на повышение водоемкости производства: если сточные воды разбавить большими количествами чистой воды, то с ПДК будет все в порядке.
Второй недостаток связан с тем, что число разных загрязняющих веществ превышает 100 тысяч. ПДК реально определены где то для одного процента из этих 100 тыс. веществ. А если для вещества не определена ПДК, то сбрасывающее это вещество предприятие наказать трудно, ибо современное законодательство основывается на принципе "разрешено то, что не запрещено". Разумеется, что для сверхтоксичных веществ недопустимым является уже само их появление в водоеме в количествах, определяемых химическим анализом, но таких веществ немного.
Третье. Сточные воды предприятий - это не отдельные вещества, это достаточно сложные многокомпонентные смеси. Использование ПДК требует от контролирующих органов, чтобы они определили содержание в воде КАЖДОГО ВЕЩЕСТВА, что немыслимо, особенно в наших условиях. А дальше придется думать, как суммировать вредоносное действие всех компонентов смеси. Если в загрязняющей смеси 3 вещества, концентрация каждого из которых равна половине ПДК, то что мы имеем в сумме 0.5 ПДК и благополучную ситуацию или 1.5 ПДК и неблагополучную ситуацию? Для разных наборов веществ ответ будет разным: в одних случаях вредоносное воздействие суммируется, а в других случаях достаточно оценить самый опасный компонент.
Четвертое. ПДК данного вещества универсальна для любого водоема. Когда мы оцениваем вредность сточных вод для человека, подобный подход можно понять. Однако идея введения единых экологических ПДК для разных водоемов с разной живностью в них обитающих, очень напоминает стремление центральных планирующих органов предписывать всей стране единые сроки посева. Невозможно это!
Пятое. Понятие "вредности" очень неоднозначно и зависит от того, что именно мы хотим сохранить в данном водоеме: воду, которую мы можем пить без неприятных последствий для здоровья, общую рыбопродуктивность, ценный промысловый вид, или какой-то занесенный в Красную книгу редкий вид водных организмов. В каждом из этих случаев ограничения на концентрации загрязняющих веществ должны быть разными.
Шестое. На практике ПДК определяются в лабораторных опытах с живущими в аквариуме организмами. Это оправдано в том случае, если мы хотим предотвратить вредное воздействие на здоровье человека. Но если мы хотим предотвратить нежелательные изменения видового состава, то аквариумные опыты в общем случае не могут предсказать, при каких концентрациях это произойдет.
Седьмое. Наверное, самое главное. ПДК освобождает администрацию предприятия от каких бы то ни было размышлений об экологических последствиях своей деятельности.
3. Научно-техническое нормирование
Широко распространены и другие характеристики загрязняющих веществ. Под токсичностью понимают способность веществ вызывать нарушения физиологических функций организма, что в свою очередь приводит к заболеваниям (интоксикациям, отравлениям) или, в тяжелых случаях, к гибели. Фактически токсичность - это мера несовместимости вещества с жизнью.
Степень токсичности веществ принято характеризовать величиной токсической дозы - количеством вещества (отнесенным, как правило, к единице массы животного или человека), вызывающим определенный токсический эффект. Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность.
Летальной дозой ЛД50 или ЛД100 называют среднюю дозу вещества в миллиграммах на 1 килограмм живой массы, вызывающей гибель, соответственно, 50% или 100 % подопытных животных. Этот показатель используется при характеристике острой токсичности ядовитых веществ, а также при оценке степени токсичности химических или лекарственных препаратов.
Различают среднесмертельные (ЛД50), абсолютно смертельные (ЛД100), минимально смертельные (ЛД0-10) и др. дозы. Цифры в индексе отражают вероятность (%) появления определенного токсического эффекта - в данном случае, смерти, в группе подопытных животных. Следует иметь в виду, что величины токсических доз зависят от путей поступления вещества в организм. Доза ЛД50 (гибель половины подопытных животных) дает значительно более определенную в количественном отношении характеристику токсичности, чем ЛД100 или ЛД0. В зависимости от типа дозы, вида животных и пути поступления, выбранных для оценки, порядок расположения веществ на шкале токсичности может меняться. Величина токсической дозы не используется в системе нормирования.
Санитарно-гигиенические и экологические нормативы определяют качество окружающей среды по отношению к здоровью человека и состоянию экосистем, но не указывают на источник воздействия и не регулируют его деятельность. Требования, предъявляемые собственно к источникам воздействия, отражают научно-технические нормативы. К научно-техническим нормативам относятся нормативы выбросов и сбросов вредных веществ (ПДВ и ПДС), а также технологические, строительные, градостроительные нормы и правила, содержащие требования по охране окружающей природной среды. В основу установления научно-технических нормативов положен следующий принцип: при условии соблюдения этих нормативов предприятиями региона содержание любой примеси в воде, воздухе и почве должно удовлетворять требованиям санитарно-гигиенического нормирования.
Научно-техническое нормирование предполагает введение ограничений деятельности хозяйственных объектов в отношении загрязнения окружающей среды, иными словами, определяет предельно допустимые потоки вредных веществ, которые могут поступать от источников воздействия в воздух, воду, почву. Таким образом, от предприятий требуется не собственно обеспечение тех или иных ПДК, а соблюдение пределов выбросов и сбросов вредных веществ, установленных для объекта в целом или конкретных источников, входящих в его состав. Зафиксированное превышение величин ПДКв или ПДКмр в окружающей среде само по себе не является нарушением со стороны предприятия, хотя, как правило, служит сигналом невыполнения установленных научно-технических нормативов (или свидетельством необходимости их пересмотра).