15.1. Гигиеническое нормирование содержания экзогенных химических веществ в почве

Гигиеническое нормирование химического фактора в среде оби­тания человека в XX веке успешно развивалось относительно многих элементов среды обитания человека — воды, атмосферного воздуха, воздуха рабочей зоны производственных помещений. Освоение кос­мического и подводного пространства привело к нормированию хи­мического состава и физических свойств воздуха космических и под­водных аппаратов. Подобные исследования оказались актуальными и в области гигиены питания.

Однако в области гигиены почвы гигиенического нормирования долго не было. Почва является узловым моментом природного кру­говорота веществ, в ней в разнообразных комбинациях присутству­ют все элементы Периодической системы Д.И. Менделеева и многие соединения и комплексы, присущие «живому веществу» (выражение В.И. Вернадского). Почва не потребляется человеком непосредствен­но, как воздух и вода, а ее опосредованное влияние на человека че­рез другие элементы среды обитания контролируется гигиеничес­кими нормативами в этих элементах. Однако в условиях широкой химизации сельскохозяйственного производства допустимое оста­точное количество (ДОК) ядохимиката в продуктах питания не мог­ло полностью исполнить свою профилактическую роль, поскольку отражало содержание опасного вещества в уже произведенном про­дукте. С появлением такого продукта цивилизации, как городские сточные воды, использование в сельскохозяйственном производстве самих сточных вод или осадков, образующихся при их очистке, при­водило к накоплению в почве тяжелых металлов, которые перехо­дили (транслоцировались) из почвы в выращиваемые на ней про­дукты питания в концентрациях, опасных для человека. В каких пределах можно использовать в агротехнике городские сточные воды или их осадки, было неизвестно. Таким образом, возникли пред-

Глава 15 -о- Методы гигиенической регламентации состояния... -о* 249

посылки для гигиенического нормирования химического фактора не только в пищевых продуктах, непосредственно потребляемых че­ловеком, но и на «дальних подступах», т.е. в почве. Проф. Е.И. Гон-чарук предложил методическую схему гигиенического нормирова­ния содержания в почве экзогенных (преднамеренно вносимых в по­чву человеком) веществ и дал определение ПДК экзогенного вещест­ва в почве.

ПДК экзогенного химического вещества в почве — максимальная концентрация (в миллиграммах на 1 кг абсолютно сухой почвы), при которой опосредованно при любых путях его миграции по экологичес­ким цепочкам гарантируется отсутствие прямого или косвенного отрицательного воздействия на здоровье человека, его потомство и санитарные условия жизни населения.

Гигиеническое нормирование экзогенных химических веществ в почве — это многостадийное, разноплановое экспериментальное ис­следование с использованием широкого круга физических, физико-химических, химико-аналитических и агрономических методов. Эк­сперименты осуществляются на оригинальных лабораторных уста­новках, позволяющих моделировать процессы межсредового перехода исследуемого вещества. Длительность исследования даже при его ра­циональной организации занимает 1—2 года.

На первом этапе изучают физико-химические свойства вещества и его стабильность в почве, главными характеристиками которой является время разрушения 50% вещества (Т_5о) или практически все­го вещества (Т₉₉).

Вторым этапом является обоснование объема экспериментальных исследований и ориентировочных пороговых концентраций по каж­дому показателю вредности при помощи математических моделей процессов миграции в водные объекты и атмосферный воздух, фито-аккумуляции (транслокации в растения) и деструкции исследуемого вещества в почве.

На третьем этапе исследований осуществляют лабораторные экс­перименты по обоснованию подпороговых (недействующих) концен­траций по 4 показателям вредности (фитоаккумуляционный, или транслокационный, миграционный водный, миграционный воздуш­ный, общесанитарный) с целью установления лимитирующего пока­зателя вредности и ПДК вещества в почве.

Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель вреднос­ти характеризует способность нормируемого химического вещества

переходить из почвы через корневую систему в растение и накапли­ваться в его зеленой массе и плодах. Пороговой концентрацией по этому показателю вредности является та максимальная концентра­ция химического вещества в почве (в миллиграммах на 1 кг абсолют­но сухой почвы), при которой накопление вещества в плодах сель­скохозяйственных растений к моменту сбора урожая не превысит допустимых остаточных количеств, установленных для продуктов питания. Пороговаяконцентрация по этому показателю устанавли­вается в эксперименте с использованием фитоклиматической каме­ры (рис. 15.1).

М играционный водный показатель вредности отражает мигра­цию изучаемого вещества в подземные (грунтовые) воды. Недейст­вующей концентрацией по этому показателю вредности являет­ся максимальная концентрация вещества в почве (в миллиграммах на 1 кг абсолютно сухой почвы), при которой поступление химичес­кого вещества в грунтовые воды не превышает ПДК нормируемо­го вещества в воде водных объектов. Изучение вещества по этому показателю вредности проводится на фильтрационной установке (рис. 15.2).

Миграционный воздушный показатель вредности отражает про­цессы поступления вещества из почвы в атмосферный воздух путем испарения и соиспарения с водой. Под недействующей концентра­цией по этому показателю понимается максимальная концентрация вещества в почве (в миллиграммах на 1 кг абсолютно сухой почвы), при которой его поступление в атмосферный воздух не превышает установленной для него ПДК. Недействующая концентрация устанавливается экспериментальным путем в микроклиматичес­кой камере.

Общесанитарный показатель вредности характеризует влияние экзогенного химического вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность. Недействующей концентра­цией по этому показателю является та максимальная концентрация вещества в почве (в миллиграммах на 1 кг абсолютно сухой почвы), которая не вызывает в течение 5—7 сут изменений общей численнос­ти основных физиологических групп почвенных микроорганизмов (спо'рообразующие бактерии, грибы, актиномицеты и др.) более чем на 50%, а также ферментативной активности почвы (инвертазная, дегидрогеназная, нитрифицирующая и пр.) более чем на 25% отно­сительно контроля.

После проведения комплекса исследований по описанной мето­дической схеме сравнивают результаты исследований (величины не­действующих концентраций); наименьшая из четырех определенных концентраций представляется для утверждения в качестве предельно допустимой, а показатель, по которому она установлена, называется лимитирующим показателем вредности.

Согласно методическим указаниям по экспериментальному уста­новлению ПДК экзогенных химических веществ в почве, все экс­перименты проводятся с эталонными образцами песчаной почвы. Однако разные виды почв в значительной мере различаются по фи­зико-химическим свойствам (сорбционная способность, биохимичес­кая активность, влагосохраняющая способность и пр.). Само по себе превышение утвержденной ПДК не является полной характеристи­кой загрязнения почвы в конкретном почвенно-климатическом ре­гионе. Для того чтобы оценить степень загрязнения почвы в конк­ретной санитарной ситуации, необходимо рассчитать показатели, которые отражали бы эти конкретные региональные почвенно-кли-матические особенности. Такими величинами, которые рассчиты­ваются на основании утвержденных ПДК химических веществ в почве, являются предельно допустимые уровни внесения (ПДУВ) экзо­генных химических веществ в почву и их безопасные остаточные ко­личества (БОК).

ПДУВ - безопасное для здоровья людей количество пестицида или агрохимиката (в килограммах на 1 га), вносимое в почву при ее химической обработке; БОК — безопасное для здоровья людей коли­чество пестицида или агрохимиката (в миллиграммах на 1 кг почвы), оставшееся в почве ко времени выхода рабочих на сельскохозяйствен­ные поля после их химической обработки и в конце вегетационного периода растений.

ПДУВ и БОК рассчитывают по формулам:

БОК =

мг/га,

ПДК-2сН0² ПДУВ = = кг/га;

nflK-F(t_k) 100

где d — удельная масса почвы; F — остаточное количество норми­руемого вещества для конкретных почвенно-климатических условий; t — контрольное время, сут.

Величину F, необходимую для расчета ПДУВ и БОК, можно определить экспериментально или с помощью известной величи­ны F для одного из наиболее стабильных экзогенных химических веществ — ДДТ. В этом случае поправочный коэффициент (вели­чина F) определяется отношением периода полураспада ДДТ (Т₅₀) к периоду полураспада изучаемого экзогенного вещества в конк­ретных условиях. Рассчитанные таким способом нормативы и слу­жат критерием загрязненности почвы в конкретных санитарных условиях.

Автор методической схемы проф. Е.И. Гончарук предложил и пя­тый этап исследований — изучение влияния загрязненной экзоген­ными химическими веществами почвы на состояние здоровья насе­ления с целью корректировки гигиенических нормативов содержа­ния в ней экзогенных химических веществ (ПДК, ПДУВ, БОК). Однако, несмотря на теоретическую доказанность влияния химичес­кого состава почвы на здоровье населения, в прямых наблюдениях доказать влияние конкретной почвы на конкретную группу людей невозможно. Это обусловлено двумя причинами: многозвенностью и опосредованностью путей воздействия состава почвы на здоровье человека и разнообразием путей формирования пищевого рациона конкретных людей как по временному, так и по пространственному критерию. Тем не менее профилактическое значение ПДК экзоген­ных веществ в почве несомненно, поскольку дает в руки санитарного врача инструмент контроля антропогенного вмешательства при аг­ротехнических и агрохимических мероприятиях в процессе как их планирования, так и проведения.

Как видно из изложенного, методология гигиенического норми­рования химических веществ в почве имеет принципиальные отли­чия от нормирования в воде и атмосферном воздухе. Как в том, так и в другом случае конечный результат исследования — ПДК — обосно­вывается экспериментальным путем. Однако при нормировании в воде и атмосферном воздухе проводятся токсикологические и сани-тарно-токсикологические эксперименты на теплокровных животных, а результаты эксперимента экстраполируются на человека и выража­ются в виде гигиенического норматива. При гигиеническом норми­ровании химического фактора в почве, опосредованно влияющей на человека, в эксперименте моделируются условия межсредовой мигра­ции исследуемого вещества в культурные растения, в воду или в ат­мосферный воздух, а суждение о величине норматива (ПДК_поч) осно­вывается на непревышении нормативов этого вещества в воде, воз­духе или в продуктах растениеводства. Таким образом, гигиеническая цель исследования достигается экспериментально, но с помощью химических, физико-химических и агротехнических, а не санитар-но-токсикологических методов, а гигиенический норматив (ПДК или ПДУВ) выражает не влияние содержащегося в почве вещества на здо­ровье человека, а условия безопасности для здоровья межсредовых пе­реходов нормируемого вещества.

ПДК в почве обоснованы и утверждены для 13 анионов металлов и нескольких десятков пестицидов и агрохимикатов. Большинство нормативов установлено по транслокационному показателю вредно­сти; для 8 веществ лимитирующий показатель — миграционный вод­ный, для 9 — общесанитарный. Миграционный воздушный показа­тель оказался наименее актуальным — по нему нормируются только 5 веществ.

В связи с потребностями санитарной практики на основе расчет­ных и экспериментальных экспресс-методов разработаны временные гигиенические нормативы — (ОДУ) для 50 пестицидов, как правило, по транслокационному показателю вредности. Таким образом, опыт гигиенического нормирования экзогенных химических веществ в по­чве свидетельствует, что культурные растения активно поглощают пе­стициды, которые сохраняются в них достаточно долго и анионы ток-сичных металлов, которые накапливаются в продуктивных частях растений. Это нужно учитывать в практике государственного сани­тарно-эпидемиологического надзора в области химизации сельско­хозяйственного производства.