Методические указания по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов (утв. Министерством здравоохранения СССР 15 апреля 1975 г. N 1296-75) (не действуют)

Методические указания
по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов
(утв. Министерством здравоохранения СССР 15 апреля 1975 г. N 1296-75)

ГАРАНТ:

Взамен настоящих Методических указаний приняты МУ 2.1.5.720-98 2.1.5. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водоемов "Обоснование гигиенических нормативов химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования", утвержденные Главным государственным санитарным врачом РФ 15 октября 1998 г.

Аннотация
к "Методическим указаниям по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов"

Настоящие Методические указания разработаны коллективом кафедры коммунальной гигиены I ММИ им. И.М. Сеченова, учитывают научные достижения и опыт последних лет по разработке и научному обоснованию гигиенических нормативов в области санитарной охраны водоемов. В указаниях изложены общие принципиальные подходы к гигиеническому нормированию вредных веществ в воде водоемов в связи с постановлением Совета Министров СССР от 22 апреля 1960 г. об упорядочении использования и охране водных ресурсов, постановлением ЦК КПСС и СМ СССР от 29 декабря 1972 г. N 898 "Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов".

Специальный раздел указаний посвящен физико-химической характеристике веществ, предполагаемых к изучению в плане гигиенического нормирования, а также оценке стабильности химических веществ в водных растворах.

В других разделах подробно изложены приемы и методы изучения влияния вредных веществ на органолептические свойства воды и на санитарный режим водоемов с определением пороговых концентраций по этим признакам вредности.

Особое внимание уделено методам исследования влияния нормируемых веществ на организм и здоровье населения (санитарно-токсикологический признак вредности), сформулированы основные задачи санитарно-токсикологических исследований на теплокровных животных в плане гигиенического нормирования, дается подробное описание с критической оценкой существующих методов изучения острой токсичности и кумулятивности химических веществ, влияния вредных веществ на организм.

При описании хронических экспериментов приводятся основные требования к выбору вида лабораторных животных, доз, сроков интоксикации, необходимых приемов и методов оценки состояния основных систем и функций организма подопытных животных.

Уделено внимание необходимости изучения специфического действия химических веществ на организм (канцерогенного, мутагенного, гонадотропного, эмбриотропного, аллергенного) с указанием подходов к проведению этих исследований. На конкретных примерах приводятся приемы обработки и формы записей результатов исследований, трактовки окончательных результатов.

Методические указания снабжены списком литературы, имеют 11 таблиц и 5 рисунков.

Предисловие

В условиях убыстряющегося научно-технического прогресса, бурного развития промышленности и роста численности городского населения нарастает загрязнение внешней среды и особенную остроту приобрела охрана от загрязнения водных ресурсов страны. Охрана водоемов от загрязнения в СССР имеет своей целью обеспечить беспрепятственное использование водоемов для различных нужд населения - в этом социальная направленность всей проблемы и полезность всей связанной с нею научной и практической деятельности.

Эти обстоятельства и опыт предшествовавших десятилетий, начиная с 1919 г., привели к разработке и принятию ряда важных законодательных актов. Еще в 1960 г. Советом Министров СССР было принято "Постановление по упорядочению использования и усилению охраны водных ресурсов", которым устанавливается обязательность первоочередного удовлетворения питьевых и культурно-бытовых потребностей населения, а также разработка Министерством здравоохранения СССР гигиенических нормативов качества воды в интересах здоровья населения. В дальнейшем оба эти положения нашли подтверждение в Основах законодательства СССР и Союзных республик о здравоохранении (1969 г.) и в Основах водного законодательства СССР и Союзных республик (1970 г.).

Советским законодательством предусматривается, что сброс сточных вод в водоемы в целях их санитарной охраны допускается только в случаях, если он не приведет к увеличению содержания в водном объекте загрязняющих веществ свыше установленных норм и при условии очистки водопользователем сточных вод до пределов, установленных органами по охране вод.

Пленум Правления Всесоюзного научного общества гигиенистов и санитарных врачей (июнь, 1974), посвященный принципам гигиенического нормирования факторов окружающей среды, отметил, что гигиеническое нормирование является крупнейшим достижением советской гигиенической науки и одним из важных завоеваний советского профилактического здравоохранения. Имеются все основания утверждать, подчеркнул Пленум в своем решении, что гигиеническое нормирование стало по своим результатам органической частью научно-технического прогресса, превратившись из узкоспециальной проблемы в проблему широкого социально-гигиенического значения.

Проблема санитарной охраны водоемов в СССР, развивающаяся на основе научно-теоретической и экспериментальной разработки гигиенических нормативов, способствует расширению и конкретизации современного советского водно-санитарного законодательства. Важность для практики советского водно-санитарного законодательства и содержащихся в нем нормативов (ПДК) определяются тем, что:

- соблюдение этих нормативов создает безопасность для здоровья населения и благоприятные условия санитарно-бытового водопользования;

- позволяет судить, в какой мере вредны и при каких условиях могут быть безвредными промышленные загрязнения водоемов или другие изменения состава и свойств воды, которые могут возникнуть под влиянием природных факторов или под влиянием спуска сточных вод;

- дает возможность обоснованного ответа на вопрос о достаточности осуществленных мероприятий по охране водоемов от загрязнения;

- стимулирует прогресс в области промышленной технологии и санитарной техники для наиболее полного соблюдения нормативных требований, соответствующих благоприятному санитарному состоянию водоемов;

- обеспечивает возможность при предупредительном санитарном надзоре осуществлять экспертизу проектов и пользоваться методами определения условий спуска сточных вод в водоем для прогноза санитарного состояния водоема при проектировании спуска сточных вод в водоемы.

В настоящее время гигиенические нормативы (ПДК) разработаны для большого числа веществ, являющихся промышленными загрязнениями водоемов. Эти нормативы являются органической частью "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами" (1974). Однако быстрые темпы развития и модернизации промышленного производства, непрерывное включение в технологию новых видов сырья и реагентов, обусловленное научно-техническим прогрессом, создают возможность появления в сточных водах все новых промышленных загрязнений, изучение степени опасности которых, как и их гигиеническое нормирование в интересах санитарной охраны водоемов, будет всегда насущной потребностью.

Важность своевременной разработки ПДК возросла и в связи с тем, что в упомянутых Правилах указано, что запрещается сбрасывать в водоемы сточные воды, "содержащие вещества, для которых не установлены предельно допустимые концентрации (ПДК, а п. 31 установлено, что "При отсутствии установленных нормативов к началу проектирования водопользователи должны обеспечить осуществление необходимых исследований для изучения степени вредности содержащихся в сточных водах веществ и обоснования для них ПДК в воде водных объектов".

Начало разработке методических указаний по научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов было положено в 1949 г., и в дальнейшем эти методы непрерывно совершенствовались (в сб. "Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами (1949-1960)" и "Сб. "Промышленные загрязнения водоемов (1967 и 1969 гг.)"). Настоящие методические указания, учитывающие научные достижения и опыт последних лет по обоснованию гигиенических нормативов в области санитарной охраны водоемов, разработаны под руководством члена-корреспондента АМН СССР, заслуженного деятеля науки РСФСР проф. С.Н. Черкинского; в их составлении приняли участие К.И. Акулов, А.А. Королев, Г.Н. Красовский, В.Т. Мазаев, С.А. Фридлянд, Е.В. Файдыш, С.Н. Черкинский.

Общие принципиальные подходы к гигиеническому нормированию

Широко признано значение исследований, дающих представление о тех показателях состава и свойств воды водоемов, по которым можно судить о степени их загрязнения и связанной с этим опасности для здоровья и хозяйственно-бытовых интересов населения. Известные уровни этих показателей состава и свойств воды водоемов по существу могут указывать на предел допустимого загрязнения воды (ПДК), который не должен превышаться, чтобы поддерживались нормальные условия водопользования. Вместе с тем от научной обоснованности нормативных требований и от надежности приемов определения степени необходимого снижения загрязненности воды водоемов зависит и уровень технологических и санитарно-технических мероприятий по сокращению сброса сточных вод в водоемы.

Проблема охраны водоемов от загрязнения вследствие ее широкого народнохозяйственного и культурного значения и вызванные этим различия характера водопользования (для питьевых и культурно-бытовых и весьма многообразных хозяйственных и производственных нужд) сделали необходимой дифференциацию задач и методов научных исследований и практической деятельности применительно к интересам здравоохранения, рыбного, сельского и других отраслей народного хозяйства. Впервые это было признано необходимым на широкой научной конференции в Москве (1944 г.) с участием специалистов всех профилей и нашло официальное признание как в постановлении Совета Министров СССР от 22 апреля 1960 г. "Об упорядочении использования и охране водных ресурсов", так и в постановлении ЦК КПСС и СМ СССР от 29 декабря 1972 г. N 898 "Об усилении охраны природы и улучшении использования природных ресурсов".

Поскольку теоретическая разработка проблемы охраны водоемов и практическая деятельность в этой области убеждали в необходимости рассматривать ее с социальной точки зрения - необходимости обеспечения благоприятных условий водопользования в интересах общественного здоровья и развития народного хозяйства, стало очевидным, что не может быть единого критерия оценки вредного влияния сточных вод на водоем в силу различного характера водопользования (для питьевых, культурно-бытовых и разнообразных народнохозяйственных нужд).

Поэтому положенная в основу гигиенического критерия вредности - степень ограничения водопользования, вызванная загрязнением, создающим опасность для здоровья или ухудшение санитарных условий жизни населения, способствовала и развитию физиолого-гигиенической направленности всех исследований по санитарной охране водоемов. Тем самым максимальные концентрации промышленных загрязнений в воде водоемов, при которых еще обеспечиваются безопасные для здоровья и нормальные условия водопользования населением (питьевого и культурно-бытового) оказалось возможным положить в основу гигиенических нормативов, обоснованных соответствующими гигиеническими исследованиями. В соответствии с изложенным следует иметь в виду, что предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водоемов в качестве гигиенических нормативов позволяют отличать уровни загрязнения, прямо или косвенно влияющие на санитарные условия водопользования и здоровье населения, от уровней загрязнений, затрагивающих не столько интересы здравоохранения, сколько другие народнохозяйственные интересы населения.

Связь между существующим, а тем более возможным загрязнением водоема и необходимой степенью осуществления мероприятий по уменьшению промышленного загрязнения водоемов длительное время оставалась качественной, так как в то время преобладали обследовательские методы изучения состояния водоемов. Но при этих исследованиях не удавалось выявлять закономерности, определяющие связь основных трех звеньев проблемы санитарной охраны водоемов (вредные вещества сточных вод - водоемы, загрязненные в той или иной степени - население, подвергающееся воздействию уровня загрязнения воды водоема), ибо любое местное обследование санитарного состояния выявляет лишь частный случай реально складывающейся обстановки, которая к тому же, как правило, является и следствием трудно контролируемых других природных и производственных факторов.

В одних случаях, когда не отмечалось влияние обнаруженных загрязнений, оставалось неизвестным, насколько этот уровень загрязнений близок к максимально допустимому (ПДК). В других случаях, когда явно неблагоприятная, быть может и вредная для здоровья, обстановка создавалась, трудно было решать, в какой мере это является следствием влияния обнаруженной в воде концентрации. К тому же из такого наблюдения в лучшем случае можно было выявить концентрацию промышленного загрязнения, несомненно вредную, а не безопасную, в которой заинтересована санитарная практика и потому являющуюся основной целью гигиенического изучения. Таким образом, обследовательский метод, т.е. изучение существующего состояния водоема в условиях производимого спуска сточных вод, исключает возможность выявлять заранее опасность и указать необходимые мероприятия в порядке предупредительного надзора до того, как будет начат спуск сточных вод в водоем. Естественно, что при проектировании новых производств и процессов, не имеющих аналогов, вообще исключается возможность использования метода натурных наблюдений, ибо еще отсутствует объект для обследования.

Обобщение практики и теоретический анализ возникавших трудностей, вызванных отставанием науки в области санитарной охраны водоемов от нарастающих запросов санитарной практики, привели к необходимости использования экспериментального метода исследований, особенно в связи со специфическим загрязнением сточных вод новых отраслей промышленности. Признанию целесообразности и широкого применения экспериментальных методов исследований в санитарной охране водоемов способствовали решения XII (1947) и последующих Всесоюзных съездов гигиенистов и санитарных врачей.

Экспериментальные исследования дают возможность организовать и воспроизводить условия, позволяющие выявлять те концентрации, при которых вредное влияние того или иного химического загрязнения сточных вод еще не проявляется. Экспериментальные методы исследования в этих условиях приобретают прогностическое значение, ибо позволяют предвидеть возможную степень вредности промышленных загрязнений до того, когда эти сточные воды начнут поступать в водоемы и наряду с этим определить необходимый уровень безвредных концентраций, которыми определяется характер и объем необходимых оздоровительных мер (технологических, санитарно-технических или др.). Более того, при всех наиболее трудных случаях проектирования новых производств или новых технологических процессов, все чаще возникающих в условиях научно-технического прогресса, когда еще нет в натуре спуска сточных вод и судить об их составе можно лишь по данным технологов - экспериментальный метод является единственно возможным для определения степени опасности и уровня безвредности промышленных загрязнений сточных вод проектируемых предприятий и условий спуска их в водоем.

Задачи гигиенического нормирования, особенно в условиях все убыстряющихся темпов научно-технического прогресса, когда требуется быстрое решение вопроса о степени опасности и уровне безвредности новых промышленных загрязнений весьма часто для объектов, которые только проектируются - нельзя решать, не применяя и не развивая экспериментальные методы исследования.

Это обстоятельство приобрело решающее значение в связи с тем, что новыми Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (1974) установлено, что при отсутствии утвержденных нормативов к началу проектирования водопользователи (промышленные и другие предприятия) должны обеспечить осуществление необходимых исследований для изучения степени вредности содержащихся в сточных водах веществ и обоснования для них ПДК в воде водоемов.

Изложенное не противоречит признанию необходимости и местных обследований, которые должны проводиться для других целей - преимущественно в порядке текущего санитарного надзора и при оценке гигиенической эффективности осуществленных мероприятий для санитарной охраны конкретного водоема. Немалое значение приобретают местные обследования санитарного состояния водоемов для определения соответствия требованиям водно-санитарного законодательства существующих спусков сточных вод в водоемы и для проверки того, в какой мере применение действующего законодательства в процессе проектирования оправдывается в натурных условиях. Поэтому натурные наблюдения для оценки санитарного состояния водоема обязательны при приемке новых промышленных объектов для выдачи разрешения на нормальную их эксплуатацию. Однако существенно подчеркнуть, что эти обследования приобретают конкретный смысл и значение лишь тогда, когда при оценке санитарного состояния водоема у первого пункта водопользования можно опираться на результаты предшествующих исследований по гигиеническому нормированию (ПДК).

Важным условием, которое способствует успешному выполнению полноценных исследований по гигиеническому нормированию промышленных загрязнений водоемов, является осуществление их согласно общепринятой в настоящее время методической схемы (С.Н. Черкинский, 1949 г.), которой предусмотрен минимально необходимый круг исследований, соответствующих теоретическим и научно-практическим основам современной советской системы санитарной охраны водоемов.

Методическая схема разработана с учетом основных задач гигиенического изучения влияния поступающих в водоемы промышленных стоков и содержащихся в них специфических вредных веществ. Она выдвигает первоочередной задачей изучение характера и степени опасности промышленных загрязнений и уровней их безвредности в качестве основы для их гигиенического нормирования - научного обоснования ПДК в интересах санитарной охраны водоемов (рис. 1).

Методическая схема изучения вредных веществ для гигиенического нормирования их содержания в воде водоемов

Схема показывает, что разработка гигиенических нормативов рассматривается как многостороннее комплексное исследование, которое должно выявить значение нормируемых веществ в проблеме санитарной охраны водоемов и охарактеризовать нормируемые вещества по основным трем признакам вредности - влиянию на: а) общий санитарный режим водоема; б) органолептические свойства воды и в) на здоровье населения. Ведущими считаются экспериментальные исследования, на которые почти исключительно опираются исследования по гигиеническому нормированию.

Каждое из предусмотренных схемой направлений экспериментальных исследований является обязательным, результаты используются по совокупности с другими, причем взятое в отдельности оно имеет лишь частное значение и недостаточно для обоснования гигиенических нормативов в сугубо профилактическом плане, когда касается веществ, которые будут содержаться в сточных водах еще проектируемых предприятий.

Вместе с тем следует отметить, что после того, как на основе проведенных экспериментальных исследований рекомендованы, установлены и на практике использованы гигиенические нормативы, весьма целесообразны комплексные наблюдения на водоемах, которые могут служить для проверки надежности и эффективности проведенных мероприятий, опирающихся на экспериментально установленные гигиенические нормативы.

Вместе с тем в схему включены и некоторые исследования, результаты которых непосредственно не учитываются при определении величины гигиенического норматива, но не лишены научно-практического значения. Так, изучение стабильности веществ в воде позволяет выделить те из них, которые обладают выраженной стабильностью или, наоборот, изменяют свой состав и свойства в воде водоемов; изучение защитной способности современных приемов очистки и обеззараживания питьевой воды позволяет выделить те из веществ, которые не задерживаются или не обезвреживаются на водопроводных сооружениях. В этих случаях исследования по гигиеническому нормированию должны проводиться с особой осторожностью.

В соответствии с первой частью схемы на основании литературных источников, данных проектных и др. организаций следует выявить значение для санитарной практики исследуемых сточных вод и содержащихся в них специфических загрязнений, а также важнейшие химические соединения и ингредиенты, выделяющиеся по коцентрации или по ожидаемой степени их токсичности; как часто, в каких концентрациях изучаемые ингредиенты встречаются в природе или применяются в промышленности. Большое значение имеет физическая и химическая характеристика ингредиентов (и их соединений), в частности, растворимость в воде, способность к диссоциации на ионы, изменения валентности и другие превращения, возможные в воде.

Следует иметь в виду, что обычная химическая и технологическая характеристика веществ, мало или вовсе не растворимых в воде, не должна механически переноситься в область гигиенических исследований, где, как правило, приходится часто встречаться с малыми концентрациями этих веществ в водоемах.

Изучение стабильности раствора изучаемого вещества может подсказать, в какой мере можно ожидать самоочищение воды от вредных веществ промышленных сточных вод, что существенно при определении условий спуска сточных вод в водоем. Вода может освобождаться от вредных ингредиентов промышленных сточных вод в результате различных физических и химических процессов (испарения, химического или биохимического окисления, гидролиза, обменной реакции с веществами, растворенными в воде, и т.д.); от природы испытуемых вредных веществ зависит, какие из этих процессов должны стать предметом изучения.

Чтобы приблизить лабораторный эксперимент к природным условиям водоема, в схеме предусматривается выявление значения тех физических, химических и биологических факторов естественных водоемов, которые встречаются в природе и которые способны определить степень стабильности химических загрязнений (взвешенные и органические растворенные вещества; жесткость, температура и движение воды; бактериальная флора и т.д.).

Нужно иметь в виду, что сведения и данные о физико-химических свойствах изучаемых ингредиентов, как и степень стабильности и характер трансформации в воде изучаемых вредных веществ, может оказать влияние на постановку других опытов и наблюдений, которые предусмотрены остальными разделами методической схемы исследований.

Во второй части схемы рассматривается влияние вредных веществ промышленных сточных вод на санитарный режим водоемов, т.е. на процессы их естественного самоочищения от органического загрязнения преимущественно бытовых сточных вод. Под влиянием промышленных стоков нередко нарушаются процессы самоочищения водоемов от бытовых сточных вод, что, конечно, неблагоприятно отражается на санитарном режиме водоема. В результате наблюдается образование поверхностных пленок, всплывание осадков, появление грибковых обрастаний и других признаков развития гнилостных процессов, которые нередко изменяют и внешний вид водоемов. Это может быть следствием тормозящего влияния бактерицидных свойств промышленных стоков или в результате нарушения кислородного режима из-за чрезмерного загрязнения воды водоема интенсивно окисляющимися веществами. Такой водоем становится непригоден для купания, водного спорта и прочих культурно-бытовых целей. В этой области исследований скрещиваются задачи многих отраслей науки и практики, и поэтому требуется особенно четкое определение научных и практических подходов к собственно гигиеническому исследованию.

Естественное самоочищение водоема от органического загрязнения является в основном биохимическим процессом и неразрывно связано с жизнедеятельностью разнообразной сапрофитной бактериальной флоры. Поэтому изучение влияния вредных веществ промышленных сточных вод на процессы естественного самоочищения водоема от органического загрязнения ведется главным образом в двух направлениях: учет изменения интенсивности биохимического потребления кислорода под влиянием различных концентраций этих веществ; учет продуктов нитрификации при тех же условиях. Что касается бактерий, как основных агентов в процессе самоочищения, то изучение влияния на них вредных веществ намечено лишь путем наблюдения за динамикой развития общей бактериальной флоры. Конечной целью этих исследований является обнаружение концентраций изучаемых промышленных загрязнений в воде, при которых не будут нарушены основные процессы самоочищения от органического загрязнения, тем самым и санитарный режим водоема.

С гигиенической точки зрения наиболее существенным, конечно, является процесс, связанный с разрушением органического загрязнения, как такового, т.е. его минерализацией. Это отвечает первой фазе распада органического вещества, когда завершается окисление углерода и водорода, а в процессе распада белков выделяется аммиак или образуются аммонийные соли. В большинстве случаев азот, выделившийся в этой форме, окисляется нитрифицирующими бактериями, в этом виде он уже усваивается фитопланктоном и высшей водной растительностью. Поэтому при постановке опытов и обобщении данных исследования наибольшее значение придается первой фазе минерализации органического вещества, ход которой хорошо контролируется показателем биохимического потребления кислорода (БПК). Поддержание "нормальной" жизни в водоеме, с которой ассоциируется возможность развития в нем разнообразных низших и высших водных организмов, зависит от других и более общих биологических закономерностей. Исходя из современных взглядов водной микро- и гидробиологии, можно утверждать, что санитарное состояние водоемов удается сохранить при нормальном течении основных процессов самоочищения в них.

В третьей части схемы рассматривается влияние промышленных сточных вод и содержащихся в них вредных веществ на органолептические свойства воды водоемов. Речь идет о качестве воды при разнообразном санитарно-бытовом использовании водоема, и не только для питьевого водоснабжения. Это сильно повышает значение нарушений органолептических свойств воды, вызываемых многими веществами промышленных сточных вод. Например, наличие в воде минеральных масел (нефть) в определенных концентрациях может не оказывать влияния на качество воды, забираемой водопроводом со значительной глубины, но, вследствие образования поверхностной пленки, ограничивает пользование водоемом для культурно-бытовых и физкультурных целей.

Взгляд на запах, привкус, окраску и др. свойства как на физические свойства воды, что до сих пор еще имеет место, а не как на ее органолептические свойства, имеет принципиальное значение для гигиенических исследований и для санитарной практики. Поэтому определение характера, интенсивности и значения происходящих под влиянием промышленных стоков изменений органолептических свойств воды, естественно, должно производиться только людьми. И только то ощущение изменений органолептических свойств воды, которое воспринято человеком, может иметь значение и может служить мерилом при окончательном решении вопроса санитарной охраны водоемов от загрязнения промышленными стоками.

Гигиеническая оценка результатов исследования будет зависеть от степени допустимого изменения органолептических свойств воды или от концентрации веществ способных придать воде посторонний запах и привкус.

Как правило, необходимо учитывать и роль факторов, в частности, температуры, жесткости воды, хлорирования и других, способных влиять на органолептические свойства воды, способствуя их ослаблению или усилению. Это нашло отражение в рассматриваемой методической схеме исследования.

Четвертая часть методической схемы касается исследования вредных веществ промышленных сточных вод на здоровье населения, главным образом в связи с использованием водоема в качестве источника питьевого водоснабжения.

Схемой исследования предусматривается составление биохимической и токсикологической характеристик исследуемых вредных веществ, в первую очередь по литературным источникам. Во многих случаях имеющиеся данные достаточны для того, чтобы различать вредные вещества промышленных сточных вод по характеру и интенсивности их действия на человека или на организм животных, что весьма важно для первичной гигиенической оценки степени опасности наличия этих веществ в водоеме. В области санитарной охраны водоемов от вредных веществ промышленных сточных вод внимание сосредоточено на последствиях длительного воздействия малых концентраций вредных веществ на организм. Поэтому изучение влияния на организм больших доз или концентраций в острых опытах (токсикологические исследования) рассматриваются лишь как ориентировочные и проводятся по потребности: основное внимание сосредотачивается на санитарно-токсикологических исследованиях, имеющих целью обнаружение пороговых и подпороговых (недействующих) доз или концентраций в воде водоемов специфических веществ промышленных сточных вод.

Санитарно-токсикологические исследования проводятся на теплокровных животных в длительных хронических опытах. Эти исследования являются наиболее ответственными, трудоемкими и характерными для исследований по гигиеническому нормированию в области санитарной охраны водоемов. Этим путем учитывается возможность непосредственного неблагоприятного влияния на здоровье населения вредных веществ, поступающих в водоемы с промышленными сточными водами, ибо известно, что прямым экспериментом на людях выяснить такие вопросы нельзя*. К тому же непосредственное изучение состояния здоровья населения оказывается малоэффективным в силу ограниченных возможностей клинической диагностики, которая пока еще не может улавливать самые ранние признаки заболеваний и фиксирует лишь сравнительно выраженные клинические симптомы при далеко зашедших патологических процессах в организме. Это особенно относится ко всем случаям, когда касаются факторов малой интенсивности (по биологической активности или по концентрации), даже длительно действующих.

Вместе с тем профилактические цели гигиенического нормирования делают необходимым обязательное выявление подпороговых концентраций, при которых не должно наблюдаться сколько-нибудь заметного изменения функционального состояния организма, регистрируемого возможно более тонкими физиологическими биохимическими и патогистологическими методами, принятыми в современных эксперментальных медико-биологических исследованиях.

В санитарно-токсикологическом методе, предусматривающем изучение вредных веществ в хроническом опыте на животных, сохраняют свое значение все обычные приемы клинического и патоморфологического наблюдений, в том числе патогистологических исследований. Однако для суждения о характере и интенсивности действия вредного вещества в разных дозах (концентрациях) большое значение приобретают минимальные изменения физиологических функций организма или отдельных его систем, для характеристики которых целесообразно пользоваться многими, в том числе интегральными методами. К последним можно отнести методы учета показателей состояния высшей нервной деятельности, иммунологических реакций, ферментативных процессов и пр., которые нашли большое применение в санитарно-токсикологических исследованиях.

Для оценки данных санитарно-токсикологических исследований следует пользоваться как сравнением опытных данных с данными функционального состояния и морфологических изменений органов и тканей организма контрольных животных, так и аналогичными данными экспериментальных (опытных) животных за период до начала затравки.

Существенно, особенно при изучении новых промышленных загрязнений и отсутствия литературных данных, проведение острых и подострых токсикологических опытов до постановки хронических санитарно-токсикологических исследований. Эти исследования позволяют получить представление о среднесмертельных дозах (), о видовой чувствительности, токсикодинамике изучаемого вещества. С учетом этих данных можно правильно и эффективно поставить основные санитарно-токсикологические исследования (выбор подопытных животных, доз, близких к недействующим, необходимых методов контроля состояния организма и пр.), а также более обоснованно интерпретировать результаты исследований при определении уровня безвредности, т.е. подпороговую дозу (концентрацию) вещества по санитарно-токсикологическому признаку вредности.

Комплексный характер изложенной выше общей программы гигиенических исследований вполне соответствует задаче гигиенического нормирования предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов, как этого требует гигиеническая наука и санитарное законодательство. Поэтому исследования по всем трем признакам вредности (общесанитарному, органолептическому и санитарно-токсикологическому) являются обязательными и лишь в совокупности могут служить достаточной базой для гигиенического нормирования. Это привело к общепринятому в настоящее время методическому приему (С.Н. Черкинский), который заключается в том, что предельно допустимая концентрация того или иного вещества (загрязнения производственных сточных вод) в воде водоема устанавливается по тому признаку вредного действия (влияние на здоровье населения, на органолептические свойства воды или на общесанитарное состояние водоема), которому соответствует наименьший показатель пороговой или подпороговой (для санитарно-токсикологического признака) концентрации. Так как этот признак вредности определяет характер наиболее вероятного неблагоприятного действия наименьших концентраций изучаемого вещества, он называется лимитирующим признаком вредности.

Отсюда вытекает важная особенность предельно допустимых концентраций вредных веществ в санитарной охране водоемов, ибо они определяются по пороговой и подпороговой концентрации лимитирующего признака вредности. Этим создается известный запас надежности по двум остальным признакам вредности.

Основы гигиенического нормирования в санитарной охране водоемов, рассмотренные выше, касались только разработки предельно допустимых концентраций для каждого вредного вещества, поступающего в водоемы со сточными водами в отдельности. Однако санитарная практика часто имеет дело с несколькими вредными веществами, одновременно загрязняющими водоемы. В настоящее время принято следующее решение вопроса о гигиеническом нормировании в условиях одновременного (комбинированного) загрязнения водоемов несколькими вредными веществами (С.Н. Черкинский и др.). Оно основано на том, что нормирование с учетом комбинированного действия возможно только в отношении тех вредных веществ, для каждого из которых уже разработана и обоснована предельно допустимая концентрация и что эффект суммарного действия вредных веществ одной и той же группы по лимитирующему признаку вредности и находящихся на уровне, близком к ПДК, суммируется по простой схеме нумерического сложения. Результаты исследований многих авторов (М.Н. Рублева, С.А. Фридлянд и др.) неизменно приводили к такому выводу. Отечественные экспериментальные исследования, осуществленные в других областях гигиенической науки (санитарной охраны атмосферного воздуха и гигиены труда), также подтверждают правильность применения принципа суммации (аддитивного действия) к условиям комбинированного действия.

Таким образом, во всех случаях загрязнения водоема производственными сточными водами, содержащими одно или несколько вредных веществ, интересы санитарно-бытового водопользования защищаются гигиеническими нормативами - предельно допустимыми концентрациями (ПДК) для воды водоемов в ближайших пунктах водопользования, но они должны быть применены с учетом изложенных выше указаний об учете эффекта комбинированного действия.

К изложенному следует добавить, что в отдельных случаях закономерность суммации действия одновременно находящихся в воде веществ нарушается, но, как правило, в сторону понижения эффекта действия.

В отношении веществ, которые лимитируются по органолептическому признаку вредности и по влиянию на санитарный режим водоема, это положение неоспоримо. Более сложной представляется ситуация при комбинированном действии веществ, лимитируемых по санитарно-токсикологическому признаку, вредности, особенно в силу возможного своеобразного действия на организм новых синтетических веществ. Поэтому продолжение исследований закономерности комбинированного действия этих веществ представляется целесообразным, однако при строгом учете методических особенностей этих исследований:

1. В отличие от токсикологических и фармакологических исследований, для которых характерно изучение действия больших доз и потому закономерен различный эффект комбинированного действия химических веществ на организм, в гигиенических исследованиях теоретически и экспериментально принимается наиболее закономерным лишь эффект суммации действия, поскольку касается весьма малых доз (или концентрации) на уровне пороговых или недействующих. Большее содержание хотя бы одного из веществ не допускается водно-санитарным законодательством и потому лишено научного и практического смысла.

2. Исследования по комбинированному действию следует проводить только с веществами, ПДК и лимитирующие тесты которых известны и не вызывают сомнений. В противном случае методически оправдано сначала проверить величины ПДК и лимитирующие тесты, которые должны быть применены и при изучении комбинированного действия испытуемой группы веществ.

3. При изучении комбинированного действия веществ следует иметь в виду, что ПДК этих веществ различны по величине доз (или концентраций), но практически одинаковы по биологическому эффекту (во всех случаях подпороговому), который принимается за единицу (1). В соответствии с этим при выборе доз в эксперименте следует обязательно предусматривать один из следующих вариантов: а) - дозы относительно друг друга равновеликие (т.е. они должны составлять одинаковые доли от ПДК каждого вещества, уменьшенные во столько раз, сколько участвует веществ) или б) - сумма отношений доз к ПДК каждого вещества не должна превышать единицы (1). Остальные варианты могут быть и с несколько большими дозами.

4. При интерпретации полученных результатов важно учитывать не только надежность полученных данных, но и пределы физиологических колебаний показателей тех функций организма, которые приняты в эксперименте.

Таким образом, согласно современным теоретическим представлениям и опыту экспериментальных исследований по гигиеническому нормированию содержания вредных веществ в воде водоемов, исследования, конечной целью которых является научное обоснование максимально допустимой концентрации загрязнений, поступающих в водоемы со сточными водами, должны отвечать следующим требованиям:

а) в основе этих исследований должно лежать представление, что химические и биологические особенности водного фактора, возникшие в силу промышленного загрязнения воды, могут оказать влияние на здоровье населения непосредственно или косвенно путем ухудшения санитарных условий водопользования;

б) в этих исследованиях обязательным является учет возможного неблагоприятного влияния химического загрязнения на органолептические свойства воды, на общий санитарный режим водоемов и особенно в санитарно-токсикологическом отношении;

в) эти исследования должны отвечать профилактическим целям гигиенического нормирования - созданию условий внешней среды, при которых исключена возможность изменений в функциональном состоянии организма, поскольку длительное напряжение его защитно-приспособительного аппарата может привести к более тяжелым изменениям и стойким органическим нарушениям;

г) тщательный учет функциональных изменений в организме и отдельных органах и системах должен осуществляться путем все более широкого применения наиболее совершенных физиологических и биохимических методов и, в особенности, интегрального характера;

д) санитарно-токсикологические исследования должны проводиться в условиях длительного воздействия малых концентраций испытуемых загрязнений и при обязательном обнаружении подпороговых (недействующих) концентраций;

е) методы контроля функционального состояния организма или отдельных его систем должны выбираться соответственно токсикодинамическим особенностям вредных веществ (по литературным данным и на основе предварительного подострого опыта);

ж) при систематизации и обобщении результатов исследований должны быть использованы статистические методы для проверки достоверности экспериментальных данных, а их интерпретация должна проводиться по строго физиологической оценке обнаруживаемых отклонений в функциональном состоянии организма и его органов и систем (т.е. с учетом уровня их физиологических колебаний);

з) выводы относительно уровня ПДК должны делаться по тому признаку вредности, который характеризуется наименьшей пороговой (подпороговой для санитарно-токсикологического признака) концентрации.

Исследования по гигиеническому нормированию меняются по своему характеру потому, что состояние самой внешней среды и факторы, ее загрязняющие, не отличаются стабильностью или возникают вновь в процессе индустриального развития. Так, уже сейчас по мере разработки и освоения новых химико-технологических процессов все больше подвергаются изучению с целью гигиенического нормирования вещества, характер биологического действия и гигиеническое значение которых не только неизвестны, но и весьма необычны и своеобразны. Поэтому обязательным оказывается различный подход при исследовании: то ли стабильности и особенности поведения нормируемых веществ в водной среде (гидролиз, окисление или иное химическое превращение) и возможность изменения токсических свойств, то ли своеобразного по характеру и времени воздействия их на органолептические свойства воды, то ли весьма различного влияния испытуемых веществ на течение процесса биохимического потребления кислорода в водной среде. Еще более разнообразными оказываются токсические свойства нормируемых веществ: даже среди ядохимикатов одни обладают такой выраженной токсичностью, что практически следовало считать целесообразным не допускать присутствия этих веществ в воде водоемов, другие, наоборот, оказывались столь нетоксичными, что их присутствие в воде могло быть приравнено к инертным террогенным взвесям. Все чаще стали встречаться вещества, обладающие бластомогенными свойствами или являющиеся аллергенами. Все это затрудняет исследования, обязывает к поиску новых подходов для выявления своеобразия биологической активности и вредного влияния нормируемых веществ. Но это же придаст каждому исследованию в области гигиенического нормирования новые характерные черты, а их результатам - большой научный и практический интерес.

Развитие гигиенического нормирования в области санитарной охраны водоемов, успешные теоретические и экспериментальные исследования в этой области обеспечили возможность неизвестного прежде развития водно-санитарного законодательства. Это является благоприятной предпосылкой для дальнейших исследований в ответ на предстоящий рост запросов по гигиеническому нормированию быстро развивающейся химической промышленности и химизации народного хозяйства.

Физико-химическая характеристика вещества, его стабильность в водных растворах

Приступая к исследованиям по гигиеническому нормированию вещества, как возможного химического загрязнения воды водоема, следует оценить значение этого вещества в санитарной практике - как часто и в каких производствах сточные воды могут быть загрязнены этим веществом, связаны ли соответствующие сточные воды с производством по получению этого вещества или с производствами, где это вещество применяется; в каких концентрациях подлежащее изучению вещество встречается в сточных водах действующих предприятий; каковы условия отведения сточных вод этих предприятий в водоем. Если изучаемое вещество предполагается в сточных водах вновь проектируемого производства или технологического процесса, следует ознакомиться с разработанной технологией, данными технологического регламента о предполагаемом количестве сточных вод и концентрации изучаемого вещества и выяснить наличие действующей полупроизводственной (или лабораторной) установки, на которой опробован технологический процесс и данные о количестве и составе сточных вод.

Для исследования с целью гигиенического нормирования должны использоваться лишь такие образцы вещества, физико-химические свойства которого соответствуют показателям для химически чистого вещества. Использование в исследованиях образцов технического продукта или вещества, не имеющего паспортных данных не должно иметь места, так как результаты исследования и соответствующие нормативы не могут быть приняты для официального утверждения. Это оправдано и опытом, так как присутствие примесей в ничтожных количествах (даже на уровне 0,01%) может привести к ошибочным результатам, как это было с некалем, который рекомендовано было нормировать по органолептическому признаку вредности, в то время как химически чистый некаль, как оказалось впоследствии, вовсе не обладает такими свойствами. Еще более опасным может быть присутствие токсических примесей в количествах, которые технологически оценивают на уровне следов, а биологическая активность оказывается значительной. В тех случаях, когда в виде исключения приходится вести исследования с небезупречно чистыми образцами вещества, совершенно необходимо иметь достаточно точные сведения о действительном содержании и свойствах примесей и о постоянстве их, чтобы принять необходимое решение о целесообразности проведения исследований в целях гигиенического нормирования.

Из физико-химических констант изучаемого вещества должны быть приведены в первую очередь данные о растворимости вещества (и его соединений), а также способности его к диссоциации на ионы, об изменении валентности, которые иногда приводят и к изменению токсичности (например, хрома, мышьяка, марганца и др.).

Касаясь важности возможно более полных данных о физико-химических свойствах вещества, подлежащего изучению, следует иметь в виду возможные изменения его свойств и состава в водной среде в результате гидролиза, способности к полимеризации или химическому или биохимическому окислению. Преобладание в последние годы органических соединений среди загрязнений производственных сточных вод требует выяснения возможности изомерии и гомологии. Использование соответствующих данных также важно при определении плана дальнейших исследований.

Изучение стабильности в водной среде химических веществ производственных сточных вод позволяет судить о длительности сохранения изучаемого вещества в неизменном виде в воде (водоеме или подземном горизонте) и в то же время имеет целью определить возможный характер, скорость и полноту изменения состава и свойств вещества в водной среде и влияние на этот процесс различных факторов, встречающихся в натурных условиях. В известной мере эти данные позволяют судить о возможном естественном процессе освобождения воды от изучаемого химического загрязнения (самоочищения в природных условиях), а также о степени опасности этого вещества. Так, например, высокая стабильность токсичных хлорорганических соединений и связанное с этим их накопление в окружающей среде явилось основанием для законодательного ограничения применения ДДТ, а поверхностно активные вещества (алкилбензосульфонаты), не поддающиеся естественным биохимическим процессам разрушения (окисления), побудили к производству новых ПАВ, значительно более легко и полно поддающихся биохимическому окислению.

Однако в настоящее время подавляющая часть нормируемых веществ относится к органическим соединениям, зачастую весьма сложного состава, которые могут отличаться своеобразным поведением в воде. Имеются наблюдения, свидетельствующие об образовании высокотоксичных веществ при гидролизе различных соединений в обычных условиях, например из малотоксичного уротропина - формальдегида, особенно при кислых значениях активной реакции среды, в том числе и при рН 6,5; из токсичного ацетон-циангидрина при щелочных значениях рН (8,5) при гидролизе образуется более токсичная свободная синильная кислота. В водных растворах высокомолекулярного флокулянта полиакриламида при его "старении" могут выделяться более токсичные низкомолекулярные соединения. На скорость разрушения химических соединений может влиять не только рН, но и температура, солевой состав воды, исходная концентрация, содержание микрофлоры и т.д. Ферроцианиды, как показали наблюдения, активно разлагаются с образованием высокотоксичных свободных цианидов при воздействии инсоляции. Запах растворов карбатиона при стоянии в обычных условиях усиливается в 120-150 раз, а подогревание и хлорирование еще более способствуют усилению запаха. Растворы парахинондиоксима в концентрациях 0,2-1 мг/л при стоянии начинают приобретать окраску, интенсивность которой постепенно усиливается к 4-му дню. Аналогичное изменение окраски отмечено при поступлении в воду гидрохинона, причем кипячение резко усиливает цветность растворов.

Установлено, что некоторые нитрилы (ацетонитрил, малононитрил, лактонитрил) при щелочных значениях рН воды могут гидролизоваться с образованием высокотоксичного свободного циан-йона. Полимеры на основе этоксиакрилата способны при рН воды 7,4 выделять в контактирующую с ними воду весьма токсичные формальдегид и муравьиную кислоту. Декаборан в воде разлагается на несколько промежуточных продуктов, часть которых обладает более высокой токсичностью, чем сам декаборан. Продукты гидролиза и окисления ряда фосфорорганических и карбаматных пестицидов также нередко являются более токсичными, чем исходные вещества (параоксон, ацетоксон, р-нитрофенол и т.д.).

Более токсичные продукты или продукты, способные резко изменять органолептические свойства воды, могут образовываться не только в процессе хлорирования (например, хлорфенол), но и при облучении УФ, обработке перманганатом калия, ультразвуком, ионизирующей радиацией. При воздействии микроорганизмов металлическая ртуть превращается в метилртутные соединения, способные аккумулироваться фитозоопланктоном и включаться в пищевые цепочки.

Эти примеры показывают, что при изучении стабильности и возможности трансформации веществ в водных растворах должно быть предусмотрено выявление значения тех физических, химических и биологических факторов, которые могут встречаться хотя бы эпизодически в природе и при использовании воды населением для приготовления пищи и хозяйственно-бытовых целей.

Следует подчеркнуть, что выяснение этих условий является основой для постановки последующих экспериментов, которые предусмотрены схемой исследований (например, оценку органолептических свойств воды следует проводить после воздействия на растворы наиболее активно действующих деструктивных факторов; аналогичным образом подготовленные растворы вещества должны использоваться в санитарно-токсикологических экспериментах и т.д.). Следует при этом иметь в виду, что именно ориентация на возможное действие этих факторов оказалась решающей (лимитирующей) при нормировании ряда веществ в воде водоемов (уротропин, парахинондиоксим, карбатион, гидрохинон и др.).

При изучении стабильности вещества в воде лучше всего пользоваться прямым аналитическим методом его определения в воде. Однако исследования проводятся в большинстве случаев с весьма малыми концентрациями изучаемого вещества, которые не всегда могут быть определены обычными аналитическими методами, или с вновь синтезированными веществами, для которых прямой аналитический метод еще не разработан. Поэтому в этих условиях большое значение приобретает использование таких методов, которые дают хотя бы косвенное указание на степень стабильности вещества в воде. Одним из косвенных методов, широко применяющимся в практике гигиенического нормирования, является изучение стабильности вещества по изменению интенсивности запаха, окраски (реже привкуса), если изучаемое вещество придает воде эти органолептические свойства.

В качестве косвенных методов могут быть использованы и некоторые биологические тесты, позволяющие в ряде случаев обнаружить ослабление токсичности воды или появление новых токсических продуктов в результате деструкции изучаемого вещества. К этим тестам следует отнести развитие и отмирание дафний, влияние на культуры тканей, резистентность эритроцитов крови в опытах in vitro и др. Однако интерпретация этих данных требует осторожности.

Изучение стабильности вещества следует проводить, моделируя различные физические, химические и биохимические факторы, которые могут иметь место в натурных условиях - температура воды, влияние солнечного облучения, рН воды (6,5-8,5). Опыты следует проводить как с растворами вещества в водопроводной, так и в речной воде, а также с добавлением к воде донного ила (для выяснения возможности сорбции вещества донными отложениями).

В отношении большинства неорганических и многих несложных по структуре органических соединений обычно нет оснований ожидать накопления продуктов их распада в водных растворах, но встречающиеся процессы гидролиза должны учитываться. Тактика исследований для этих веществ должна преследовать изучение их стабильности в обычных условиях, а также при действии таких факторов, как низкая температура, темнота, условия затрудненной реаэрации и т.д., т.е. факторов, способствующих стабильности вещества в воде и моделирующих природные условия водоемов в наименее благоприятный зимний период.

Опыты по изучению стабильности вещества ставятся одновременно с несколькими концентрациями в 2-3-литровых сосудах на срок 7-10 суток; при высокой стабильности вещества сроки наблюдения увеличиваются. Если в этот срок выявляется нестабильность вещества в воде, то это должно быть учтено при организации последующих исследований по гигиеническому нормированию. Особенно следует обращать внимание на трансформацию веществ в первые часы наблюдения.

Большое значение приобретает методика оценки данных исследования стабильности с точки зрения возможного расчета на самоочищение воды от изучаемого химического загрязнения. Могут быть использованы два показателя: скорость процесса в виде константы уменьшения концентрации (подобно известной для органического загрязнения бытовых сточных вод) или по проценту снижения концентрации (или интенсивности проявления при косвенных методах) во времени. Однако важно, во-первых, чтобы оценка была подчинена запросам санитарной практики, с точки зрения которой слишком медленно протекающий процесс уменьшения концентрации (или интенсивности), рассматриваемый как возможный процесс самоочищения воды, теряет свое значение. Во-вторых, следует учитывать, что с гигиенической точки зрения в конечном счете решает вопрос не столько степень снижения концентрации (или интенсивности), сколько абсолютная концентрация (или интенсивность), до которой доходит изучаемое вещество в течение времени, редко более недельного срока.

Необходимость осторожности при переносе экспериментальных данных по изучению стабильности в воде химических загрязнений производственных сточных вод подсказывается и Правилами по охране поверхностных вод от загрязнения сточными водами (1974), в которых указано, что при определении условий спуска сточных вод в водоемы учет процессов естественного самоочищения вод от поступающих веществ допускается, если процесс самоочищения достаточно выражен и его закономерности достаточно изучены (п. 10).

Изучение влияния вредных веществ на органолептические свойства воды

Исследования этого раздела имеют своей целью установление пороговых концентраций изучаемого вещества по органолептическим признакам.

Обширный опыт гигиенического нормирования химических загрязнений, поступающих в водоемы с производственными сточными водами, показывает, что для преобладающей их части лимитирующим признаком вредности является неблагоприятное влияние на органолептические свойства воды водоемов. К тому же ухудшение органолептических свойств воды легко обнаруживается населением и, как правило, редко устраняется методами обработки воды на современных водопроводах. Поэтому надежному проведению исследований для выявления пороговых концентраций по органолептическому признаку вредности следует уделить большое внимание.

Наиболее часто вещества придают воде запах, но может наблюдаться также появление привкуса воды и окраски. Кроме того, опыт исследований по гигиеническому нормированию показал, что вещества из группы поверхностно-активных (ПАВ) в сравнительно небольших концентрациях вызывают в водных растворах образование пены, кремнийорганические соединения вызывают появление бесцветных пленок, малорастворимые соединения типа симазина, альтакса, каптакса плавают на поверхности воды, ряд веществ вызывает появление мути за счет образования стойких малодисперсных взвесей. Поэтому кроме обычных и обязательных определений влияния изучаемых веществ на запах, привкус и цветность воды в случае необходимости проводятся дополнительные исследования других возможных изменений органолептических свойств воды.

а) Установление пороговых концентраций по влиянию на запах и привкус воды

Для установления пороговых концентраций веществ, придающих запах и привкус воде, могут быть использованы 2 метода - массовый и бригадный.

При первом - массовом - методе информацию о степени изменения органолептических свойств воды под влиянием различных концентраций веществ получают от большого числа (несколько десятков) одораторов (дегустаторов), не имеющих специальной подготовки к опыту и к пользованию системой баллов интенсивности запахов и привкусов.

Второй метод предусматривает предварительный отбор испытателей по способности к восприятию запахов (привкусов), тренированных в подобных исследованиях и которые предварительно за несколько часов до опыта ознакомлены с характером запаха (привкуса). Второй метод предпочтительнее, так как дает более достоверные результаты и экономию времени в постановке эксперимента.

При проведении исследования необходимо соблюдение некоторых правил, обеспечивающих максимально возможную объективность полученных данных. Исследования следует проводить в хорошо проветриваемом помещении, где отсутствуют посторонние запахи; через 1,5-2 часа (не менее) после приема пищи и курения. Посуда для приготовления растворов должна быть тщательно вымыта и свободна от каких-либо запахов. Во время проведения исследования не допускаются посторонние разговоры, отвлекающие внимание одоратора (дегустатора).

В качестве разбавляющей воды используется водопроводная дехлорированная вода.

Для эксперимента готовится водный раствор вещества такой концентрации, чтобы он имел отчетливый запах (привкус). При выборе исходных концентраций следует иметь в виду лишь получение истинных растворов, ибо концентрации, превышающие пределы растворимости, в органолептических исследованиях приводят к ошибочным результатам.

Приготовленным раствором, соответственно разбавленным, наполняются специальные колбы (широкогорлые, с притертой пробкой, объем 250 мл) для получения серии разведений (5-6) исходного раствора объемом 100 мл с условием, что каждое последующее разведение имеет концентрацию вещества в 2 раза меньшую предыдущей. В одну колбу наливается только дехлорированная вода, служащая контролем.

Определение начинают с контрольной пробы и продолжают в направлении увеличения концентрации. Перед определением запаха колба с раствором встряхивается, приближается к носу и быстро открывается. Одоратор делает несколько глубоких вдохов и отмечает наличие или отсутствие запаха, его характер и интенсивность в единицах известной 5-балльной шкалы, включающей нулевой балл - соответствующий полному отсутствию запаха.

Следует проводить несколько серий опытов с различными исходными концентрациями вещества. Результаты определения заносятся в рабочую таблицу:

Таблица 1

Рабочая таблица для записи эксперимента

N пробы

Концентрация вещества, мг/л

Интенсивность запаха в баллах по показаниям одораторов

Опыт N 1

Опыт N 2

А

Б

В

Г

Д

Е

А

Б

В

Г

Д

Е

После того, как число наблюдений на уровне 1 и 2 балла будет 30-50, результаты опытов обобщаются в виде сводной таблицы:

Таблица 2

Сводная таблица распределения показателей интенсивности запаха в зависимости от концентрации М-81 в воде при температуре 20°C

Концентрация М-81 в мг/л	Интенсивность запаха в баллах
	0	1	2	3	4	5	Средние ариф. величины	Выравненные величины
	Число наблюдений
0,00050	12	-	-	-	-	-	0	0
0,00100	1	11	-	-	-	-	0,92	0,79
0,00125	13	1	6	-	-	-	0,65	1,24
0,00250	-	11	6	3	-	-	1,60	1,70
0,00300	-	1	5	-	-	-	1,80	2,16
0,00500	-	-	3	9	-	-	2,75	2,71
0,00625	-	-	7	7	-	-	2,50	3,24
0,00750	-	-	-	2	3	1	3,80	3,62
0,01250	-	-	-	5	12	3	3,90	4,20
0,01500	-	-	-	-	4	2	4,30	4,50
0,02500	-	-	-	-	6	14	4,70	4,70
0,03000	-	-	-	-	-	6	5,00	5,00

Анализ таблицы позволяет сделать выводы о максимальной концентрации, соответствующей порогу восприятия (1 балл) и практическому порогу (2 балла). Для получения более объективных результатов рекомендуется статистическая обработка результатов исследования с вычислением среднеарифметических величин пороговых концентраций, а также ошибок средней величины и процента ошибки. Результаты обработки могут быть обобщены в следующей таблице:

Таблица 3

Влияние М-81 на органолептические свойства воды (запах)

Интенсивность запаха в баллах	Статистические параметры
	n	М			Р	М-2m
1 балл	24	0,00180	0,00090	0,00019	10	0,0014
2 балла	27	0,00356	0,00194	0,00037	10	0,0028

Гигиеническая оценка органолептических свойств воды предусматривает, что интенсивность запаха (и привкуса) воды водоисточников, используемых для питьевого водоснабжения, не должна превышать 2 баллов (практический предел, не привлекающий внимание потребителей, но поддающийся обнаружению, если обратить на него внимание потребителя). Этот критерий применим для веществ, придающих воде неспецифический запах (или привкус), в какой-то степени напоминающий природные воды. Как показывает опыт, для стабильных веществ, придающих воде специфические органолептические свойства, например, нефтяные, хлорфенольные и др. запахи, целесообразно нормировать на уровне порога восприятия, соответствующего 1 баллу, т.е. когда органолептические свойства воды вовсе не поддаются обнаружению потребителем, но обнаруживаются в лаборатории опытным одоратором (дегустатором).

Достоверность полученных результатов может быть проверена графически по степени их соответствия психофизиологическому закону Вебера и Фехнера о пропорциональной зависимости интенсивности восприятия от логарифма концентраций запаховых веществ. Результаты такой проверки показаны на рис. 2 (К.И. Акулов, 1964).

В качестве ориентировочной, простой проверки результатов исследований можно принять, что отношение концентраций практического порога к порогу восприятия должно составлять примерно .

За пороговую концентрацию рекомендуется принимать нижнюю доверительную границу средней величины, которая обеспечивает 95%-ную вероятность прогнозирования.

Изложенная методика исследования не исключает известной степени субъективности оценки запаха. С целью проверки полученных величин рекомендуется проведение дополнительного проверочного, так называемого "закрытого опыта" (Г.Н. Красовский).

Для проведения этого опыта в интервале ранее найденных пороговых концентраций, соответствующих оценке 1-2-х баллов, выбирается 4-5 концентраций, отличающихся одна от другой в 1,5-2 раза**. Каждая опытная проба с одной из концентраций вещества группируется (но не в линию) с 4 контрольными пробами. Испытателям предлагается найти опытную пробу в каждой группе проб: предварительно испытатели должны быть ознакомлены с характером запаха или привкуса вещества.

Последовательность поиска опытной пробы проводится от группы с меньшей концентрацией вещества к большей. Общее число наблюдений по каждой концентрации должно быть не менее 30-50. Подсчитывается процент правильных обнаружений опытных проб из всего числа лиц, принимающих участие в опыте. Если процент правильных ответов на изученные концентрации вещества выражается величинами как больше, так и меньше 50 - опыт следует считать законченным. В противном случае необходимо продолжить исследования, проверив соответственно еще более или менее высокие концентрации вещества. Запись результатов опыта должна проводиться как показано в таблице 4.

Таблица 4

Влияние дифениламина на органолептические свойства воды (по результатам "закрытого" опыта)

NN п/п	Концентрации дифениламина в мг/л	Количество наблюдений	Число положительных ответов	% положительных ответов
1	0,300	36	36	100,0
2	0,150	35	30	85,7
3	0,120	40	25	62,5
4	0,060	40	20	50,0
5	0,045	40	10	25,0
6	0,030	40	5	12,5
7	Контроль	40	5	12,5

Анализ полученных данных проводится методом пробит-анализа точно так же, как оцениваются и результаты острых опытов в токсикологических исследованиях. Проценты правильных (положительных) ответов или их пробиты от каждой испытанной концентрации вещества наносятся на график в двойном логарифмическом масштабе и результаты обрабатываются любым приемлемым для исследователя методом пробит-анализа с вычислением величины средне-эффективной концентрации и ее ошибок (). является порогом ощущения, соответствующим 1 баллу по 5-балльной шкале оценок интенсивности органолептических свойств воды. При необходимости определения практического порога, соответствующего 2-м баллам, на который в ряде случаев целесообразно ориентироваться при гигиеническом нормировании, проводятся аналогичные опыты с концентрациями вещества, соответствующими 2-м баллам по показанию дегустаторов. В известной мере оправдан и такой прием, как простое умножение величины на коэффициент 1,5 для получения практического порога по запаху и на коэффициент 2 - для нахождения аналогичной величины по привкусу.

При обработке полученных результатов органолептических исследований в закрытом опыте следует иметь в виду особенность метода, которая заключается в том, что существует определенная вероятность случайного правильного ответа. Теоретически допускается, что процент таких ответов может достигать 20. Для получения более точных результатов исследований можно исключить эту ошибку, используя формулу Шнейдер-Орелли:

,

где - стандартизованный процент правильных ответов;

- экспериментально полученный процент правильных ответов;

- процент ошибочных ответов, находящихся в данной группировке проб (на одну контрольную пробу).

Методика установления пороговых концентраций по привкусу аналогична описанной для исследования по запаху. Определение привкуса производится при полоскании рта примерно 5 мл испытуемого раствора в течение 3-5 секунд с последующим ополаскиванием контрольной дехлорированной водой. Интервал между определениями должен быть не менее 2-3 минут.

Опыт должен проводиться с концентрациями, безопасными по токсичности (по данным литературы и проведенных собственных острых опытов).

Для выявления возможности ухудшения органолептических свойств воды под влиянием хлорирования с образованием хлорфенольных запахов проводятся специальные исследования. Для этой цели вода, содержащая химические вещества в концентрациях, сообщающих ей запах интенсивностью 1-2 балла, обрабатывается хлором в дозах, обеспечивающих наличие остаточного хлора в воде в количестве не более 0,3-0,5 мг/л. Определение запаха проводится через 30 мин, 1, 12 и 24 часа после внесения хлора. Исследование проводится при температуре воды 18-20° и 60°С.

В случае появления хлорфенольного запаха или усиления интенсивности запаха при хлорировании воды проводится разбавление до интенсивности запаха в 1 балл (как это принято для специфических запахов). Степень произведенного разбавления позволяет определить пороговую концентрацию по хлорфенольному запаху.

б) Установление пороговых концентраций по влиянию на окраску воды

Опыт проводится с растворимыми в воде веществами, придающими ей окраску, путем последовательных разведений исходных растворов с различными концентрациями вещества. Разведением устанавливаются концентрации, не придающие воде окраски, видимой в столбе высотой 10 и 20 см (пользуясь цилиндром Генера, поставленным на белую бумагу). Для избежания ошибки необходимо, чтобы определение производилось по сравнению с таким же столбиком контрольной водопроводной воды, с цветностью не более 20°. В опыте должно участвовать не менее пяти человек.

в) Установление пороговых концентраций по пенообразованию

Для определения пороговых концентраций по пенообразованию рекомендуется цилиндровый метод Г. Штюпеля, модернизированный Е.А. Можаевым. Метод состоит в следующем. В два градуированных цилиндра емкостью 1000 мл с притертыми пробками наливается по 500 мл воды с исследуемой концентрацией вещества и с контрольной водой. В течение 15 секунд производится 15 умеренно резких опрокидываний цилиндра сначала контрольного, затем опытного и отмечается интенсивность пенообразования. За пороговую принимается концентрация, при которой отсутствует стабильная крупнопузырчатая пена, а высота мелкопузырчатой у стенок цилиндра не превышает 1 мм. Увеличение пороговой концентрации в 2 раза существенно увеличивает как количество пены, так и ее стабильность. Опыты следует проводить с водой при температуре 20° и 60°С.

Изучение влияния вредных веществ на общий санитарный режим водоема

Исследования по нормированию вредных веществ в воде водоема по влиянию на общий санитарный режим водоемов имеют своей целью предупреждение нарушения процессов самоочищения воды водоема от органического загрязнения бытовых сточных вод.

Так как естественное самоочищение водоема от органического загрязнения в основном является биохимическим процессом, влияние химического загрязнения воды определяется в опытах, позволяющих учесть изменения:

а) интенсивности процессов биохимического потребления кислорода (БПК);

б) интенсивности процессов минерализации азотсодержащих органических веществ;

в) интенсивности развития и отмирания водной сапрофитной микрофлоры.

1) Влияние вещества на динамику биохимического потребления кислорода

Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (1974 г.) в качестве основного показателя общего санитарного состояния водоемов принимают показатель биохимического потребления кислорода (БПК), причем имеется в виду т.н. полное биохимическое потребление кислорода (БПКпол) органическим загрязнением за период примерно 20 суток (аналитически до начала процесса нитрофикации).

Однако необходимость определения полной биохимической потребности в кислороде (БПКпол) обусловлена и оправдана требованиями к качеству воды водоема в первом пункте водопользования и соответственно этому к эффективности проектируемых сооружений биологической очистки.

При постановке экспериментальных исследований для определения характера влияния на динамику БПК изучаемого вещества следует иметь в виду, что длительность наблюдения может быть уменьшена в зависимости от особенности влияния вещества на процесс окисления органического загрязнения воды.

По характеру влияния на этот процесс вещества могут быть разбиты на три группы:

1) вещества, инертные по их влиянию на процесс БПК;

2) вещества, угнетающие процессы БПК;

3) вещества, повышающие уровень БПК.

Наибольший интерес связан с последними двумя группами.

Когда влияние изучаемого вещества выражается в угнетении процесса БПК, можно ограничиться определением динамики БПК в течение примерно 5 суток. Как известно, с торможением процесса самоочищения воды от органических загрязнений даже в течение первых суток связано представление о распространении зоны загрязнения водоема на значительное расстояние, поэтому достаточен сравнительно короткий 5-7-дневный срок наблюдения, в течение которого установлено торможение процесса биохимического потребления кислорода.

Изучение влияния химических загрязнений на динамику процесса биохимического окисления проводится на специально подготовленной воде, помещаемой в кислородные склянки, обычно используемые для определения степени органического загрязнения природных или сточных вод, то есть величины их БПК. Отличием является то, что к испытуемой воде добавляется вещество, влияние которого на процесс биохимического окисления является целью исследования, а для наблюдения ожидаемого влияния во время (динамики) на каждую концентрацию приготовляется несколько кислородных склянок в зависимости от частоты контроля и намечаемой общей длительности наблюдения.

Чтобы наблюдения были возможны в течение достаточного периода времени, а изменения в процессе БПК достаточно заметны, рекомендуется, чтобы вода, динамика БПК которой будет наблюдаться, в пробном опыте показала величину БПК за первые сутки примерно на уровне 0,7-1,2 мг/л. Что касается концентрации изучаемого вещества, то обычно в числе 3-4 они выбираются, ориентируясь на данные исследования по стабильности и по влиянию на органолептические свойства, предусматривая концентрации как выше пороговых, так иногда и ниже пороговых по органолептическому признаку вредности. Уточнение производится при повторных опытах.

При постановке исследований необходимо обеспечить создание стандартных (одинаковых) условий проведения опытов. Важным для обеспечения результативности исследования является выбор разводящей воды (речной, артезианской или водопроводной дехлорированной) и определение количества бытовой сточной жидкости, которое необходимо добавить к воде для создания оптимальной концентрации органических веществ (в пределах 0,7-1,2 мг/л БПК) и обогащения сапрофитной микрофлорой. При недостатке биохимический процесс будет протекать слишком слабо и нельзя будет обнаружить влияние изучаемого вредного вещества; при избытке потребление кислорода будет столь интенсивным, что запас растворенного кислорода в склянке слишком скоро окажется недостаточным и опыт приходится прекратить. Поэтому рекомендуют в порядке предварительного опыта ориентироваться на то, чтобы после всего периода инкубации концентрация кислорода в воде была не меньше 2-3 мг/л. Для соблюдения этого условия к разводящей воде добавляют примерно 1,0-1,5 мл/л бытовой сточной жидкости, которая не должна содержать примеси промышленных сточных вод, взвешенных веществ (после 2-хчасового отстоя) и нитритов. Инкубация всех проб должна проводиться при температуре в пределах 20-22°С.

При соблюдении указанных выше условий процесс БПК протекает близко к логарифмической зависимости, что является одним из критериев правильности постановки опытов. Если при нанесении данных проведенных опытов на график кривые получаются незакономерного характера, имеет место смена подъемов кривой с ее понижениями, опыт следует считать неудачным. Причинами могут быть преимущественно технические неполадки и колебания температуры инкубации; не исключено и влияние восстановительных или окислительных свойств изучаемого вещества или продуктов его гидролиза.

Первые ориентировочные опыты по изучению влияния вещества на динамику биохимических процессов окисления органических веществ бытовых сточных вод целесообразно ставить на короткие сроки (6-8 суток) одновременно для всех 3-4 серий соответственно выбранным концентрациям при одной добавочной серии - контрольной, отражающей ход процесса БПК при отсутствии влияния изучаемого вещества. Сроки проверки количества использованного растворенного кислорода примерно такие: 1, 2, 4, 8 или 1, 2, 3, 6 сутки. Таким образом, в каждой серии число определений не менее 4-х. Результаты исследований заносятся в таблицу.

Таблица 5

Влияние изучаемого вещества на динамику БПК

Сутки наблюдения (инкубации)	БПК в мг/л
	Контроль	Серии опытов по концентрации испытуемого вещества (мг/л)
		1-я	2-я	3-я	4-я
1
2
3
4

По данным табл. 3 легко строят графики, на которых по оси абсцисс обозначают сутки наблюдений, на оси ординат обозначают количество потребленного кислорода. Контроль и каждая серия представляются на графике отдельной кривой. При проведении исследований возможны три случая:

а) Если в результате первой серии опытов сравнение данных контроля и опытных проб не обнаружило влияния испытанных концентраций изучаемого вещества и можно предполагать, что оно оказалось практически инертным по влиянию на динамику БПК, все же можно рекомендовать повторить исследование с большими концентрациями изучаемого вещества. Обнаружение аналогичного результата, особенно если максимально испытанная концентрация более чем на порядок превышает пороговую по органолептичекому признаку вредности, позволяет исследование прекратить, не стремясь к дальнейшему повышению испытуемых концентраций;

б) Весьма часто уже в первой серии опытов обнаруживается угнетение процесса БПК - для одних и тех же сроков инкубации величина БПК при одной или нескольких концентрациях изучаемого вещества меньше величины БПК в контроле. Если хотя бы для одной из испытанных концентраций уменьшение величины БПК превысило 10-15%, можно считать выраженным торможение процесса биохимического окисления. Подобный результат исследования показан на рис. 3.

С обнаружением торможения в течение первых 6-8 суток уже связано представление о возможном распространении зоны органического загрязнения воды водоема на значительном расстоянии. Поэтому следует повторить исследование 2-3 раза, а при аналогичных результатах можно сделать вывод, что для изучаемого вещества характерна способность влиять неблагоприятно на общий санитарный режим водоема в силу торможения биохимических процессов самоочищения воды.

Максимальная испытанная концентрация изучаемого вещества, при которой это влияние не превышает 10-15% против контроля, может быть принята за пороговую концентрацию.

в) В связи с развитием нефтехимической промышленности и промышленности синтетической органической химии все чаще среди промышленных загрязнений водоемов встречаются вещества, не только не тормозящие биохимические процессы окисления органических веществ, но способные сами окисляться при воздействии биохимических процессов. Эти вещества при поступлении в водоем увеличивают количество потребляемого кислорода и при известных концентрациях создают дефицит растворенного кислорода, тем самым опасность анаэробных условий в водоеме. Такое влияние на санитарный режим водоема является столь же неблагоприятным.

Влияние на динамику БПК подобных веществ требует постановки опытов на более продолжительные сроки наблюдения до завершения углеродистой фазы окисления органических веществ (и до начала фазы нитрификации). Расход кислорода на дальнейший процесс окисления аммонийных солей не включается в БПК.

Выбор концентраций и их число производится как указано было выше, а срок наблюдений принимается в пределах 15-20 суток, но под контролем аналитического определения начала процесса нитрификации. Учет развития процесса БПК проводится в первые 6-8 суток как указано выше, а затем на 10, 15, 20 сутки. Таким образом, число определений будет не менее семи.

Данные заносятся в таблицу и по ним составляются графики (рис. 4). Эти исследования должны быть повторены 2-3 раза.

Нетрудно видеть, что все опытные кривые потребления кислорода располагаются выше кривой контроля, подтверждая более значительное потребление кислорода, вызванное присутствием в воде той или иной концентрации изучаемого вещества. Причем влияние это нарастает во времени и может быть выражено более в летнее время, когда биохимические процессы ускоряются.

Таблица 6

Влияние дибутилдилаурата олова на динамику биохимического потребления кислорода в течение 6 суток

Концентр. ДБДЛО мг/л	1 сутки		2 сутки		3 сутки		4 сутки		6 сутки
	мг/л	% к конт.	мг/л	% к конт.	мг/л	% к конт.	мг/л	% к конт.	мг/л	% к конт.
Контроль	1,17	100	2,08	100	3,10	103	3,20	103	3,34	101
1,0	1,20	102	2,10	100	3,0	100	3,10	100	3,31	100
2,0	1,18	100	2,09	100	3,30	110	3,48	112	3,59	108
5,0	1,30	111	2,41	115	3,50	116	4,01	129	4,30	129

По разности уровней опытных кривых по отношению к кривой контроля можно определить в последние сроки наблюдения (15-20 суток), какое количество кислорода было использовано на окисление только каждой из введенных концентраций изучаемого вещества. Это позволяет определить, сколько в процессах биохимического окисления приходится кислорода на 1 мг изучаемого вещества:

Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами предусматривается, что вода водоема должна содержать растворенного кислорода не менее 4-6 мг/л. Отсюда применительно к натурным условиям и при благоприятном санитарном режиме водоема оказывается возможным использование без ущерба для общего санитарного режима водоема не более 1-2 мг/л кислорода. Поделив это количество кислорода на количество кислорода, приходящееся на 1 мг изучаемого вещества, можно определить пороговую величину в мг изучаемого вещества, выше которой в водоеме не должно быть.

Наряду с таким методом использования экспериментальных данных для выявления порога по влиянию на санитарный режим использовался в практике гигиенического нормирования и другой метод. Как видно из рис. 4, опытные кривые располагаются на разном расстоянии от кривой контроля соответственно влиянию той концентрации изучаемого вещества, которую они представляют. Поэтому существенно, чтобы при подборе доз для повторных опытов были получены кривые, которые бы на последние сроки наблюдений соответствовали БПК, не более чем на 10-15% превышающему величину БПК контроля. Эта опытная кривая будет соответствовать концентрации изучаемого вещества, которая не сможет существенно повлиять на баланс растворенного кислорода, тем самым и на общий санитарный режим водоема.

Очевидно, что концентрация изучаемого вещества, соответствующая этой кривой БПК, может быть принята в качестве пороговой концентрации.

Накопление данных по обоим методам нормирования позволит подойти к их сравнительной оценке.

В случаях, когда лимитирующим признаком вредности химического загрязнения оказывается влияние на общий санитарный режим, при решении вопросов спуска сточных вод в водоемы для прогнозных расчетов важно определение константы скорости биохимического окисления. Значение константы особенно важно, когда решаются вопросы, касающиеся синтетических органических веществ. Если изучаемое вещество потребляет кислород и по характеру кривых динамики БПК выявляется их логарифмический характер, то константа скорости биохимического окисления органических веществ (К) может быть рассчитана по формуле

,

где и - биохимическая потребность в кислороде для 2-х сроков инкубации, кратных между собою;

- искомая константа;

- время в сутках (t и 2t, которым соответствует и ).

Чтобы была возможность расчета К, выше были указаны желательные кратные сроки наблюдения. Для расчета константы и определения БПК предложен ряд графических методов, в известной мере совпадающих с расчетами по экспериментальным данным.

В последнее время стали встречаться химические соединения, имеющие в своем составе аммонийную, аминную или нитро-группу, влияние которых проявляется в своеобразном направлении кривых БПК. Поэтому в опытах на динамику БПК на 5-10 или 15 сутки наблюдается необычный подъем кривой потребления кислорода в результате начинающегося процесса нитрификации этих соединений. Для этих соединений целесообразно проводить определение БПК параллельно с определением продуктов нитрификации. Результаты исследований позволяют учитывать возможность снижения растворенного кислорода в воде за счет совместного влияния углеродистой фазы окисления органических веществ и фазы нитрификации. При этом следует иметь в виду возможность накопления в воде нитратов, более чем ПДК.

2) Изучение влияния на динамику процесса нитрификации азотсодержащих органических веществ показано в тех случаях, когда по влиянию на динамику БПК определение пороговых концентраций оказывается затруднительным.

Исследования в этом направлении проводятся в экспериментальных модельных водоемах, в качестве которых используются широкогорлые сосуды емкостью до 10 литров. Для исследования берется дехлорированная вода, в которую добавляется хозяйственно-фекальная сточная жидкость с таким расчетом, чтобы окисляемость воды была на уровне 10 - 15 не более.

Приготовленная таким образом вода разливается в ряд модельных водоемов, из которых один контрольный, а в другие добавляется вещество, влияние которого подлежит изучению, в концентрациях, уже принятых при изучении влияния на динамику ВПК. Контроль динамики процесса нитрификации в модельных водоемах проводится за активной реакцией воды (рН), растворенным кислородом; определяется динамика содержания азотсодержащих соединений - аммонийного азота, азота нитритов и нитратов. Наблюдения за всеми перечисленными показателями проводятся в 1, 3, 5, 7, 10, 15, 20 и 30 сутки.

3) Изучение влияния на интенсивность развития водной сапрофитной микрофлоры. Параллельно с исследованием биохимического потребления кислорода, а также при изучении процессов минерализации в модельных водоемах проводится бактериологический контроль, который самостоятельного значения не имеет и, как правило, непосредственно не использовался в целях гигиенического нормирования. Однако, проведение наблюдений за развитием и отмиранием сапрофитной микрофлоры (по общему счету колоний) в отдельных случаях помогает выявить наличие бактериостатического действия изучаемых веществ, не всегда обнаруживаемого в опытах по динамике БПК. Поэтому бактериологические исследования позволяют правильней интерпретировать результаты экспериментального изучения влияния испытуемых веществ на биохимические процессы минерализации органического загрязнения и тем самым и на общий санитарный режим водоема.

Для этого при постановке опытов по изучению влияния на динамику БПК параллельно в аналогичных условиях ставятся пробы для бактериологического исследования. Все пробы сохраняются при одинаковых сроках и температуре инкубации как при контроле динамики БПК, а исследования проводятся в те же сроки, которые приняты для контроля динамики БПК. В модельных водоемах бактериологический контроль проводится в дни наблюдений, принятые при изучении динамики процесса нитрофикации.

Результаты изложенных выше методов изучения влияния на динамику биохимических процессов потребления кислорода органическими веществами и процессов их нитрификации (на процессы самоочищения воды главным образом от загрязнения бытовыми сточными водами) по совокупности позволяют выявить пороговую концентрацию по влиянию на общий санитарный режим водоемов, как одному из признаков вредности специфических химических веществ, поступающих в водоемы с производственными сточными водами.

Исследования по влиянию нормируемых веществ на здоровье населения (санитарно-токсикологические исследования)

Как было отмечено выше, изучению возможного влияния нормируемого вещества на здоровье населения должно предшествовать возможно более полное ознакомление с соответствующей медико-биологической и гигиенической литературой широкого профиля и составление обзора, в том числе по всем экспериментальным исследованиям, результаты которых в той или иной мере могут быть полезны для предварительной токсикодинамической характеристики этого вещества. Однако, как показывает опыт, особенно последних лет, когда ставятся задачи нормирования мало или вовсе неизвестных веществ, для определения условий предупреждения их неблагоприятного влияния на здоровье населения должны проводиться специальные санитарно-токсикологические исследования.

Задачей санитарно-токсикологических исследований является обнаружение максимальной недействующей дозы (концентрации) вредного вещества в условиях длительного воздействия на организм животных (хронического эксперимента). Эта задача, как правило, выполняется с предварительным изучением характера и степени действия вредных веществ на организм в остром и подостром опытах.

Проведение и оценка результатов острого опыта

Санитарно-токсикологические исследования в интересах большей достоверности всегда следует начинать с проведения острых опытов. Задачей острого опыта является определение верхних параметров токсичности веществ и, в первую очередь, установление величины среднесмертельной дозы ().

В условиях острого опыта представляется возможным:

1. Определить степень токсичности, диапазон токсического действия и получить первичную информацию о токсикодинамике изучаемого вещества.

2. Определить видовую и половую чувствительность лабораторных животных к действию изучаемого вещества.

3. Выяснить ориентировочные уровни доз (концентраций) для проведения хронического санитарно-токсикологического эксперимента, в известной мере и возможность отказа от него для отдельных веществ, обладающих низкими пороговыми величинами по органолептическому признаку вредности.

Если неизвестна степень токсичности изучаемого вещества, острые опыты рекомендуется начинать с предварительного опыта, задачей которого является ориентировочное определение уровней смертельных доз. С этой целью на 1-2 белых мышах или крысах испытываются дозы, отличающиеся на порядок (например: 10, 100 и 1000 мг/кг). Допустим, что в результате однократного введения вещества животные погибали в течение 1-3 суток от дозы 1000 мг/кг. Тогда для уточнения порядка токсичности вещества на группе мышей изучается 5-6 последовательных доз, каждая из которых больше предыдущей на 50% и испытывается на одном животном. При этом доза, найденная в предварительном опыте (в нашем случае 1000 мг/кг) должна по возможности занимать в такой шкале промежуточное положение, (например: 400; 600, 900; 1350; 2000 мг/кг). Наименьшая доза, после введения которой животное погибло, может рассматриваться как ориентировочная среднесмертельная.

После нахождения ориентировочной среднесмертельной дозы ставится развернутый опыт на белых мышах и белых крысах, в котором испытывается 5-6 доз вещества. Учитывая возможную индивидуальную чувствительность животных к действию токсического вещества, нужно подобрать шкалу испытуемых доз с таким расчетом, чтобы предварительно найденная среднесмертельная доза занимала в ней по возможности среднее положение. Каждая выбранная доза испытывается на 6-10 животных.

Число животных в группе, а также интервал между дозами в значительной степени зависит от используемого в дальнейшем метода статистического расчета. Для вычисления среднесмертельной дозы и ее ошибки предложены разнообразные статистические методы, которые отличаются друг от друга по трудоемкости, но дают весьма близкие результаты (табл. 7).

Таблица 7

Величины (мг/кг) полихлорпинена, рассчитанные различными статистическими методами
(по Г.Н. Красовскому, 1965)

Название метода	Крысы			Мыши
			доверительные границы			доверительные границы
Беренса	462	60		363	32
Рида и Мэнча	461	60		350	32
Кербера	450	60		362	32
Першина	471	60		340	32
Наименьших квадратов	480	60		370	32
Беренса и Шлоссера	450	99		362	81
Пробит-анализ Миллера и Тейнтера	430	58		350	38
Пробит-анализ Литчфилда и Уилкоксона	430	-		375	-

Так как по точности и возможности извлечения информации все сравнительные статистические методы являются аналогичными, предпочтение следует отдать менее трудоемким методам обработки результатов острого опыта и, в первую очередь, методу Беренса и Беренса-Шлоссера. Условия проведения опыта и техника расчетов по этим методам описаны в литературе (М.Л. Беленький, 1963).

Если возникает необходимость в проведении сравнительной оценки токсичности нескольких близких по механизму своего действия химических веществ, более рационально применение метода пробит-анализа Литчфилда и Уилкоксона (М.Л. Беленький, 1963). Этот метод позволяет математически оценивать сравнительную токсичность веществ при параллельности прямых эффекта наносимых на графике.

Для определения сравнительной видовой чувствительности лабораторных животных к действию химического вещества в целях экономии количества животных (особенно таких, как морские свинки, кролики, кошки) рекомендуется пользоваться методами Deichmann a. Le Blanc (1943), а также методом одной точки Wan der Warden (1940). Сущность этих приемов, а также техника проведения расчета описана в литературе (Г.Н. Красовский, 1965). Величины , определенные с помощью этих методов, оказываются, как правило, довольно близкими к результатам развернутых опытов. Для получения сопоставимых результатов и нивелирования возрастной чувствительности в опыт следует брать молодых половозрелых животных (самцов или самок): мышей весом 16-20 г; крыс весом 150-250 г; морских свинок весом 350-500 г; кроликов 1,5-3 кг.

Исследуемые вещества вводятся в желудок натощак в водных растворах или в растительном масле, а также в виде масляных эмульсий или крахмальных суспензий. При этом разные дозы вещества следует вводить животным в растворах одинаковой концентрации и желательно в оптимальных объемах, составляющих 1-1,5% от веса тела, т.е. 0,2-0,3 мл для мышей; 2-3 мл для крыс; 4-6 мл для морских свинок и 25-40 мл для кроликов.

В острых опытах следует избегать введения веществ или растворов веществ, обладающих раздражающими, а также выраженными кислотными или щелочными свойствами. Это может привести к ошибочному заключению при сравнительной оценке токсичности нескольких веществ и определении видовой чувствительности, а также неправильному выбору доз для проведения последующих санитарно-токсикологических экспериментов. Поэтому в ряде случаев целесообразно вводить такие вещества в 1-2% растворе крахмала или в масле.

В отдельных случаях можно испытывать нейтрализованные растворы, при том условии, если в процессе нейтрализации не будет разрушаться или изменяться структурная часть молекулы, определяющая токсичность вещества.

Контрольная группа во всех опытах должна получать эквивалентные объемы растворителя.

В острых опытах иногда приходится испытывать малотоксичные вещества, которые при однократном введении в максимально возможных дозах не вызывают гибели животных. В этих случаях может быть рекомендован следующий прием. Вещество вводится в максимально возможной концентрации в объеме, составляющем до 5%, а для масляных растворов до 2% от веса тела, с интервалом между введениями не менее 1,5 часа. При таком дробном введении в течение 6-9 часов можно ввести вещество в количестве нескольких десятков граммов на 1 кг веса.

Срок наблюдения за животными в остром опыте должен составлять не менее 14-15 дней.

Для регистрации результатов острого опыта составляется рабочая таблица, в которой отмечаются сроки гибели и число погибших животных в зависимости от величины испытанной дозы вещества. Может быть рекомендована в качестве примера следующая форма рабочей таблицы.

Таблица 8

Динамика гибели животных после однократного введения различных доз пара-крезола

Дозы вещества в мг/кг	Число животных в группе	Сроки наблюдения в сут (час)					Число погибших животных	% гибели
		1	2	3	4	15
100	10	0/10	0/10	0/10	0/10	0/10	0	0
200	10	2/10	4/10	4/10	4/10	4/10	4	40
400	10	3/10	5/10	5/10	5/10	5/10	5	50
600	10	6/10	7/10	7/10	7/10	7/10	7	70
800	10	5/10	7/10	8/10	8/10	8/10	8	80
1000	10	8/10	10/10	10/10	10/10	10/10	10	100

При наблюдении за подопытными животными нужно обращать внимание на поведение, состояние, внешний вид, наличие аппетита, реакцию на внешние раздражители. Следует отмечать наличие рвоты, слюнотечения, видимые кровоизлияния, частоту дыхания, мышечные подергивания, тремор, судороги, парезы, параличи, температуру тела, окраску ушей, лапок, глаз, развитие наркотического и коматозного состояния. Описывается частота мочеиспускания и дефекации, а также цвет мочи и кала. Регистрируется время наступления бокового положения и развитие других симптомов интоксикации. Особое внимание обращают на сроки гибели животных. Погибших и выживших животных следует подвергать патоморфологическому исследованию. При этом нужно иметь в виду, что отбираются только те животные, гибель которых наступила не более чем за 3-5 часов до момента вскрытия; оправдано также вскрытие животных, находящихся в агональном состоянии.

Полученная в остром опыте информация может дать первичное представление о характере действия вещества. Например, быстрое наступление бокового положения, развитие судорог и гибель животных от доз, близких к , в первые часы и сутки после введения свидетельствуют о преимущественном влиянии вещества на центральную нервную систему. Отсроченная гибель позволяет предположить поражение паренхиматозных органов. Цианоз хвостов, лапок, ушей, изменение цвета глаз свидетельствует о возможном нарушении транспорта кислорода или угнетания тканевого дыхания.

Наблюдения за сроками гибели животных позволяют в некоторых случаях получить определенную информацию о степени кумулятивности изучаемого вещества. Например, после однократного введения некоторых хлорорганических и в особенности оловоорганических соединений гибель животных наблюдалась на 4-10 сутки от момента введения. Как показали последующие исследования, эти вещества обладали выраженными кумулятивными свойствами (В.Т. Мазаев, А.А. Королев, 1969). Наоборот, введение малокумулятивных фосфороорганических соединений, как правило, вызывает острую картину отравления, и гибель животных наблюдается в течение нескольких часов, реже 1-х суток (К.И. Акулов, 1964).

Дополнительную информацию о кумулятивных свойствах веществ, исходя из результатов острого опыта, можно получить, если применить прием, предложенный Б.М. Штабским (1973). Для этого проводится обычный развернутый острый опыт, но рассчитывается дважды:

1) по результатам гибели животных в течение 1-х суток ();

2) по результатам гибели животных в течение всего опыта ().

Исходя из этих показателей рассчитывается индекс кумуляции (Ik):

.

При можно считать, что вещество обладает сверхкумулятивностью, при 0,5 > Ik > 0 - сильной кумулятивностью, при Ik = 0 - средней кумулятивностью. Если гибель животных в острых опытах вообще не имеет место или же наступает в пределах только первого часа после введения вещества, то изучаемое вещество обладает слабой кумуляцией. При этом Ik также будет равняться нулю.

В отдельных случаях при изучении малотоксичных веществ можно рекомендовать при однократном введении максимально возможного количества вещества животным проведение некоторых биохимических исследований. Эти данные могут быть использованы для оценки токсичности при планировании хронического эксперимента, при выборе наиболее чувствительного вида лабораторных животных.

Соблюдение всех рекомендованных условий дает возможность получить достаточные и сопоставимые данные о степени острой токсичности и видовой чувствительности животных к токсическому веществу, что позволяет более рационально спланировать последующие санитарно-токсикологические хронические эксперименты.

Нужно отметить, что в случае необходимости быстрого установления ориентировочной величины токсического вещества, для которого имеются сведения о величине (среднесмертельных концентраций при ингаляционном введении вещества) можно воспользоваться уравнением, предложенным Г.Н. Красовским (1969).

Найденная расчетным путем величина нуждается в последующей экспериментальной проверке.

Изучение кумулятивных свойств и характера действия вещества на организм в условиях подострого эксперимента

Имеются в виду проведение опытов, направленных на изучение характера действия вредного вещества на организм животных и установление степени кумулятивности при повторном поступлении его в организм. Проведение подострого опыта позволяет получить информацию для решения следующих вопросов:

1. Изучение выраженности кумулятивных свойств веществ.

2. Выявление наиболее поражаемых изучаемым веществом функций, органов и систем организма и уточнение механизма токсического действия изучаемого вещества.

3. Получение данных, необходимых для обоснования условий проведения хронического санитарно-токсикологического эксперимента (выбор доз, тестов).

В отдельных случаях при известной токсикодинамике вещества вместо подострого опыта можно ограничиться проведением кратковременных опытов для установления степени выраженности кумулятивных свойств вещества. В опыте по изучению кумуляции большое значение приобретает правильность выбора вида животных, величины вводимой дозы, сроков эксперимента, способа выражения кумулятивных свойств вещества. Исследования лучше проводить на том виде животных, на котором планируется проведение хронического эксперимента.

Существуют различные подходы к оценке кумулятивного эффекта, трудоемкость и информативная ценность которых далеко не одинакова.

Из всех предложенных к настоящему времени методов для изучения кумулятивных свойств вещества можно использовать два метода: метод Ю.С. Кагана и В.В. Станкевича (1964) и метод Lim с соавт. (1961). Подробный анализ этих методов, а также целого ряда других приводится в работах К.К. Сидорова (1967) и Ю.С. Кагана (1970). Достоинством этих двух методов по сравнению с другими является то, что в них используется наиболее статистически определенный показатель и, как правило, испытывается несколько доз вещества. Что касается других методов оценки кумулятивных свойств веществ, то одним из основных недостатков, не позволяющих рекомендовать их для широкого использования в практике, является применение в расчетах не имеющих вероятностного значения показателей и .

Недостатком метода Lim является применение сравнительно больших доз вещества и оценки кумулятивного эффекта с учетом грубого альтернативного показателя - гибели животных. Известно, что эффект кумуляции во многом зависит от величины использованных в опыте доз. Поэтому не случайно для некоторых веществ (например ДДТ) обнаруживается несоответствие между проявлением кумулятивности малых доз по сравнению с большими. В методе Ю.С. Кагана в известной мере учитывается это обстоятельство, однако для определения кумулятивности вещества по этому методу требуется не менее 4-х месяцев, что, безусловно, значительно удлиняет санитарно-токсикологический эксперимент, приближая его по времени к более важному хроническому санитарно-токсикологическому эксперименту. Поэтому более правильным было бы судить о кумулятивных свойствах сравнительно небольших доз вещества не только по явным признакам нарушения жизнедеятельности организма, но и с учетом степени изменения функциональных показателей.

Такой прием оценки кумулятивных свойств веществ был предложен Г.Н. Красовским с соавт. (1970). В опыте испытывается не менее 3-х доз вещества с интервалом между ними в 5-10 раз (например, 1/10, 1/50, 1/250 от ). Длительность проведения эксперимента должна быть не менее 20-30 суток. У животных всех групп, включая контрольную, после снятия фоновых показателей и введения выбранных доз вещества проводятся наблюдения за изменением этих показателей на 5-10-20 и 30 дни интоксикации. Каждое исследование целесообразно проводить через 2-4 часа после очередного введения вещества.

По окончании опыта устанавливается минимально действующая (пороговая) доза вещества для условий этого подострого опыта. Для проведения количественной оценки кумуляции по этому методу и для суждения о степени опасности вещества можно пользоваться шкалой: 1) малокумулятивными следует считать вещества, имеющие отношение к найденной минимально действующей дозе - до 10; 2) среднекумулятивными- до 100; 3) высококумулятивными - до 1000 и 4) сверхкумулятивными - до 10000.

Достоинством такого приема оценки кумулятивности вещества является возможность с большей точностью осуществить выбор доз, подлежащих изучению в хроническом эксперименте и, в частности, ориентировочную величину пороговой дозы. Минимальная действующая доза, которая может оказаться близкой к пороговой в хроническом эксперименте для мало- и среднекумулятивных веществ, будет примерно на порядок ниже пороговой дозы, установленной в опыте по кумуляции.

В тех случаях, когда подлежит изучению новое вещество и о характере действия его мало или практически ничего не известно из литературы, длительность подострого опыта должна быть увеличена до 1,5-2 месяцев, при этом, наряду с выявлением кумулятивности вещества, путем введения большего количества и разнообразия изучаемых тестов удается в большей мере выяснить особенности токсикодинамики вещества. Это позволяет облегчить отбор наиболее чувствительных тестов для применения в хроническом эксперименте.

Выбор тестов в подострый опыт производится на основании литературных данных о токсикодинамике близких к изучаемому веществу по физико-химическим свойствам соединений. В отдельных случаях приходится ориентироваться на данные острого опыта (картина интоксикации, результаты патоморфологических исследований и т.д.).

Проведение хронического санитарно-токсического#

Хронический эксперимент является основным и главным этапом санитарно-токсикологических исследований по гигиеническому нормированию вредных веществ в воде водоемов. Конечной задачей хронического эксперимента является выявление максимальной недействующей дозы изучаемого вещества, с учетом которой рекомендуется предельно допустимая концентрация (ПДК).

Эксперимент следует проводить на наиболее чувствительном к изучаемому веществу виду лабораторных животных. В случаях резких межвидовых различий в чувствительности лабораторных животных (более 5 раз), а также в случаях, когда биологические особенности животных препятствуют или затрудняют использование тестов для изучения какой-либо функции (например, определение витамина С у белых крыс, изучение условно-рефлекторной деятельности у морских свинок и кроликов), целесообразно проводить хронический эксперимент на двух видах лабораторных животных.

При выборе доз в хронический эксперимент следует ориентироваться только на результаты предшествующих токсикологических исследований. В качестве дополнительного ориентира при выборе доз следует учитывать величины пороговых концентраций, установленных по органолептическому или общесанитарному признаку вредности.

Анализ работ по гигиеническому нормированию вредных веществ в воде водоемов показал, что отношение к максимальной недействующей дозе, установленной в хроническом эксперименте, в подавляющем большинстве случаев не превышало 10000, а для веществ с выраженными кумулятивными свойствами - 50 000 (С.Н. Черкинский с соавт., 1964). Кроме того, большое значение для правильного выбора доз в хроническом эксперименте имеют результаты опыта по кумуляции, проведенного по Г.Н. Красовскому с соавт. (1970). При выборе доз для хронического эксперимента рекомендуется пользоваться расчетным методом прогнозирования параметров хронической токсичности (см. стр. 60).

Имея такие ориентиры, в зависимости от степени выраженности кумулятивных свойств вещества следует испытать 3-4 дозы (концентрации), отличающиеся друг от друга в 5-10 раз.

Продолжительность хронического опыта должна составлять: на крысах не менее 6 месяцев, на морских свинках и кроликах не менее 8 месяцев (С.Н. Черкинский с соавт., 1964).

Выбор методов исследования в хроническом эксперименте должен производиться с учетом литературных данных о токсикодинамике изучаемого вещества, а также результатов подострого опыта. При этом целесообразно использовать тесты, оказавшиеся чувствительными в подостром эксперименте. Наряду с этим важно использование тестов, интегрально отражающих функциональное состояние организма (изучение условнорефлекторной деятельности, иммунобиологической реактивности организма, функциональной деятельности эндокринной системы, содержания витамина С во внутренних органах и т.д.). Необходимо также применение тестов, позволяющих исследовать функции организма, специфически поражаемые изучаемым веществом. Стандартный подход к выбору тестов в хроническом эксперименте недопустим.

Для наиболее раннего выявления нарушений физиологических функций организма на низких уровнях важное значение имеет обоснование показателей (тестов) воздействия. Несомненно, интегральные показатели, как-то: вес тела, потребление целым животным, ректальная температура, ориентировочные реакции, спонтанная двигательная активность и т.п. хотя и применяются для оценки действия вещества в хроническом эксперименте, но зачастую оказываются малочувствительными.

Для выявления минимальных эффектов загрязнителей среди неспецифических показателей особое место занимает метод условных рефлексов. В исследованиях по гигиеническому нормированию вредных веществ в воде водоемов метод условных рефлексов занимает до сих пор одно из первых мест в методическом арсенале санитарно-токсикологических исследований. С помощью метода условных рефлексов удается выявить действие на организм животных таких малых доз вредных веществ, которые не вызывают изменений по другим показателям. Сравнение чувствительности данного метода с другими тестами, также в какой-то мере отражающими функциональное состояние центральной нервной системы (хронаксия, сгибательный рефлекс, время безусловного рефлекса), всегда оказывалось в пользу метода изучения условнорефлекторной деятельности. Как показал С.Н. Черкинский и др. (1974), метод условных рефлексов по своей чувствительности ничем не уступал даже весьма сложному и трудоемкому методу электроэнцефалографии, которому ранее отводилась основная роль в оценке функционального состояния коры головного мозга. Анализ работ по гигиеническому нормированию около 400 вредных веществ в воде водоемов показал, что 60% рекомендованных ПДК, в том числе почти все установленные нормативы по санитарно-токсикологическому признаку вредности, были обоснованы с использованием метода условных рефлексов, причем в большинстве случаев (в 70% исследований) именно этот метод оказался одним из наиболее чувствительных для нахождения пороговых и недействующих доз в хроническом эксперименте.

В качестве неспецифических показателей в практике токсикологических исследований полезно использовать методы выявления изменений гипофизадреналовой системы, иммунобиологической реактивности организма, приемы изучения неспецифических изменений протоплазмы клеток и др. Большое внимание следует уделять исследованию действия химических соединений на ферментные системы; особенно на ферментные системы, занимающие ведущее положение в основных метаболических циклах организма. Целесообразно исследовать также неспецифические ферменты, обеспечивающие функционирование регуляторных систем организма или проникающие в кровь из-за неспецифического изменения проницаемости клеточных мембран органов и тканей (Л.А. Тиунов, В.В. Кустов, 1970).

В тех случаях, когда известен механизм действия веществ, наряду с интегральными тестами для определения порогов действия необходимо применять специфические показатели на уровне систем (органов), клеток, субклеточных структур. Так, например, для суждения о функциональном состоянии печени при воздействии гепатотропных ядов наиболее показательными являются изменения активности печеночных ферментов, проба с бромсульфалеином, определение холевой кислоты в желчи, определение гиппуровой кислоты и копропорфирина в моче, SH-групп в крови (табл. 9).

Таблица 9

Сравнительная оценка тестов на различные функции печени в исследованиях по гигиеническому нормированию отдельных веществ в воде водоемов*
(по Г.Н. Красовскому с соавт., 1974)

Тесты	Были более чувствительными по сравнению с другими тестами при оценке функций печени, %	Были ведущими при определении пороговых и недействующих доз по сравнению с др., использованными в работах тестами, %
1	2	3
1. Проба с бромсульфалеином	100	67
2. Трансаминазы крови и печени	78	33
3. Щелочная фосфатаза крови	78	18
4. Витамин С печени	73	56
5. Гистология	70	35
6. Проба с бенгальским розовым ()	60	36
7. Гликемические кривые	47	27
8. SH-группы крови	40	25
9. Проба Квика	30	0
10. Гексеналовая проба	0	0
11. Лента Вельтмана	0	0

______________________________

* Оценка проводилась при условии применения в работе не менее 3 тестов.

Однако, следует всегда помнить, что при воздействии гепатотропных соединений могут быть выявлены особенности поражения различных функций печени, поэтому при определении пороговых эффектов воздействия на печень всегда следует стремиться к разностороннему исследованию.

Необходимо подчеркнуть, что в большинстве случаев только сочетанное применение комплекса интегральных и специфических показателей, направленных на всестороннее изучение реакций организма на разных уровнях его организации позволяет с надежностью устанавливать пороговые и подпороговые концентрации (дозы) в хроническом токсикологическом эксперименте.

Показатели состояния организма и отдельных его функций определяют не реже 1 раза в месяц, утром, натощак, через 1 час после введения исследуемых доз вещества. Частота контрольных определений зависит и от особенностей контролируемой функции организма. Например, условнорефлекторную деятельность животных следует изучать через 3-4 месяца после начала затравки изучаемым веществом.

В тех случаях, когда хронический эксперимент практически завершается и остается неясной степень токсического действия или когда ранее наблюдавшиеся изменения в процессе затравки исчезли, можно рекомендовать применение тестов, основанных на функциональных нагрузках. Среди функциональных нагрузок, направленных на изучение "константных" показателей, чаще всего используется проба с введением галактозы, бензойнокислого натрия, бенгалроз, вегетотропных веществ, изучение кривых реактивности ЭКГ и ЭЭГ и т.д.

Однако большинство рекомендуемых функциональных нагрузок являются неспецифическими, вызывающими функциональное напряжение ряда систем или органов организма. Даже нагрузки на отдельные звенья обмена (сахарная и водная нагрузки, нагрузка бромсульфалеином и т.д.) во многом неспецифичны. Поэтому подобного рода пробы наряду с влиянием на возможно пораженную функцию одновременно активизируют различные, зачастую отдаленно связанные системы обмена, что может, напротив, способствовать усилению компенсации пораженной функции.

Многих перечисленных выше недостатков лишена специфическая нагрузка самим изучаемым веществом (Г.Н. Красовский, А.А. Королев, 1969). Нагрузку веществом следует применять в конце хронического эксперимента у всех подопытных животных, подвергшихся интоксикации различными дозами изучаемого вещества, включая контроль.

Одним из наиболее важных условий успешного применения нагрузки является правильный выбор дозы вещества. Эта доза должна оказывать эффект только в первые часы после ее введения. Рекомендуемая нагрузочная доза может приблизительно составлять от 1/5 до 1/100 изучаемого вещества в зависимости от степени его кумулятивности. Действие выбранной нагрузочной дозы следует регистрировать через каждый час в течение 3-4 часов, обращая внимание на глубину, стойкость, направленность изменений прежде всего тех показателей, которые оказались наиболее чувствительными в хроническом эксперименте или относительно изменений которых в предшествующие сроки эксперимента имелись сомнения.

Полезным оказывается изучение активности ферментов крови, уровня содержания SH-групп, метгемоглобина и других относительно быстро меняющихся показателей под влиянием токсических веществ.

Полученные в хроническом эксперименте данные должны подвергаться статистической обработке. Это необходимо для установления достоверности полученных изменений исследуемых функций. Методика проведения статистической обработки экспериментальных данных описана в литературе (Л.С. Каминский, 1964; Н.А. Плохинский, 1970; А.Н. Кудрин и Г.Т. Пономарева, 1967).

Следует тщательно проанализировать полученный цифровой материал, обращая внимание на степень и направленность колебаний вариантов в совокупности, величины среднеарифметических (М), на так называемые "выскакивающие" варианты, которые, как правило, являются следствием какой-либо ошибки в проведении исследований, оставшейся не замеченной экспериментатором. При этом нельзя ограничиваться только констатацией наличия или отсутствия статистически достоверных различий и на этом основании делать выводы. Анализ должен быть более глубоким, включающим учет границ физиологической "нормы" изучаемых показателей для каждого вида животных, пределы колебания показателей у контроля и у этих же животных до начала затравки, направленность изменений у отдельных животных каждой группы и т.д.

Далеко не каждый полученный экспериментальный материал должен подвергаться статистической обработке, что часто не учитывается. В каждом конкретном случае необходимо решить, следует или нет проводить подобную обработку. Например, при близких значениях средних (М) контроля и опыта не следует проводить статистическую обработку данных, так как заранее можно предположить отсутствие достоверных различий между опытными и контрольными данными.

Придерживаясь изложенных рекомендаций по проведению хронического эксперимента можно достаточно надежно определить максимальную недействующую дозу (МНД). Сравнивая МНД с пороговыми величинами по влиянию изучаемого вещества на органолептические свойства воды и санитарный режим водоема, можно определить величину рекомендуемой ПДК и указать лимитирующий признак вредности.

Следует отметить, что в отдельных случаях для определения величины ПДК нет необходимости в проведении хронического эксперимента и можно ограничиться исследованием лишь острой токсичности изучаемого вещества. Основанием для подобного вывода послужил анализ накопленных материалов по гигиеническому нормированию вредных веществ в воде водоемов (С.Н. Черкинский с соавт., 1964). Было установлено, что отношение к максимальной недействующей дозе хронического эксперимента () для основной массы изученных веществ даже при условии ориентации на крайние варианты не превышает 200 000, а отношение к пороговой концентрации по влиянию на санитарный режим водоема - 100 000. В то же время у многих веществ отношение к пороговой концентрации по органолептическому признаку вредности достигало 500 000 - 1 000 000 и даже нескольких млн. Поэтому для веществ, у которых отношение к пороговой концентрации по органолептическому признаку вредности достигает 0,5-1 млн. и выше, можно не проводить хронического эксперимента, а ПДК рекомендовать на уровне величины пороговой концентрации по органолептическому признаку вредности.

Во всяком случае изложенное наблюдение может быть использовано, когда требуется ускоренная, хотя и ориентировочная рекомендация величины ПДК.

Методика прогнозирования и расчета санитарно-токсикологических параметров для целей гигиенического нормирования

Одной из актуальных задач современных исследований по гигиеническому нормированию вредных веществ в воде водоемов является разработка ускоренных методов определения токсикологических параметров веществ. Перспективными в этих целях считаются расчетные методы. Применение расчетных методов может быть особенно полезным для более обоснованного подхода к выбору доз при планировании наиболее важного и трудоемкого хронического санитарно-токсикологического эксперимента. Использования этих методов иногда требуют интересы практики, когда возникает необходимость быстро оценить степень возможной токсичности вещества или ориентировочно определить максимальную недействующую дозу. При этом следует помнить, что данные расчетных методов не могут и не должны заменять собой проведение экспериментальных исследований, когда имеется в виду рекомендация ПДК для водно-санитарного законодательства.

В результате многолетних исследований кафедры коммунальной гигиены I ММИ им. И.М. Сеченова, а также исследований целого ряда других научных учреждений под руководством кафедры, проведенных по методическим рекомендациям и схеме, предложенной проф. С.Н. Черкинским (1949), были получены обширные материалы по гигиеническому нормированию в воде водоемов более 400 веществ. Этот материал был в значительной части проанализирован с целью определения возможных связей между основными величинами по лимитирующим признакам вредности, найденными при нормировании этих веществ в воде водоемов с установленными для них другими токсикологическими параметрами, гигиеническими нормативами, а также физико-химическими свойствами. Для этого проводилось последовательное определение коэффициентов корреляции между каждой парой сочетаний из 15 показателей для этих веществ (Г.Н. Красовский, Н.А. Егорова, 1971).

Как известно, коэффициент корреляции от 0,3 и меньше мало достоверен и свидетельствует о слабой связи между изучаемыми явлениями. Поэтому с целью получения результатов с большей санитарной надежностью принимались во внимание только статистически достоверные связи с величиной коэффициента корреляции . При этом оказалось, что корреляционная связь между токсикологическими и гигиеническими параметрами обнаруживалась чаще и была более тесной, чем связь между токсикологическими параметрами и физико-химическими свойствами веществ. Особое внимание было уделено связям, представляющим интерес для прогнозирования токсикологических параметров веществ, нормируемых в воде водоемов, из которых наибольшее значение имеют следующие уравнения:

,

где МНД - максимальная недействующая доза, установленная в хроническом эксперименте при гигиеническом нормирования вредных веществ в воде водоемов;

- предельно допустимая концентрация (среднесуточная) для атмосферного воздуха;

- предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны.

Все показатели, относящиеся к атмосферному воздуху и воздуху рабочих помещений, даны в , остальные показатели в мг/кг.

Следует подчеркнуть, что прогнозирование величин МНД, исходя из показателей , не позволяет получить расчетные данные с достаточной степенью точности без учета кумулятивных свойств изучаемого вещества. Более точными расчетными методами могут быть те, которые учитывают два токсикометрических показателя - и показатель кумулятивности вещества. Поэтому при таких расчетах в большей степени следует ориентироваться на соотношение между и МНД. Только на основании показателей острой токсичности и кумулятивных свойств веществ можно с большей надежностью прогнозировать МНД вещества в хроническом эксперименте по гигиеническому нормированию вредных веществ в воде водоемов, пользуясь шкалой, предложенной Г.Н. Красовским (1972):

МНД для малокумулятивных веществ =

МНД для среднекумулятивных веществ =

МНД для сверхкумулятивных веществ =

В работах по гигиеническому нормированию вредных веществ в воде водоемов А.А. Голубевым и В.Г. Субботиным (1968) предлагалось расчетное уравнение, которое в основном идентично указанному выше (формула 1).

В заключение следует еще раз подчеркнуть, что практическое использование предложенных уравнений требует осторожности. Однако во всех случаях они полезны, особенно для более обоснованного выбора доз в хроническом эксперименте. При нормировании тех веществ, которые имеют очень низкие пороговые величины по влиянию на органолептические свойства воды или санитарный режим водоемов, эти уравнения позволяют получить нужную информацию о вероятных токсикологических параметрах с достаточной надежностью.

Изучение отдаленных последствий влияния химических веществ на организм экспериментальных животных

При изучении в эксперименте действия химического вещества на теплокровных животных нельзя оставлять без внимания возможность гонадотропного, эмбриотропного, мутагенного, канцерогенного и аллергенного эффектов.

Следует отметить, что в настоящее время не решены методические вопросы изучения отдаленных последствий в исследованиях по гигиеническому нормированию.

Для того, чтобы получить представление о том, каким из перечисленных выше видов действия может обладать изучаемое вещество, следует обратить вимание на его химическую структуру, к какому классу соединений относится данное вещество; затем выяснить, что известно из литературы о характере специфического действия веществ этого класса на организм животных и человека. Так, например, известно, что способностью вызывать поражение генеративной функции обладают соли некоторых металлов переменной валентности, амино- и нитросоединения, гидроксиламины, перекиси, альдегиды. Аллергенное действие характерно для производных анилина, ароматических углеводородов, ангидридов, альдегидов. Канцерогенными свойствами обладают ароматические амины, азо- и нитрозосоединения, полициклические ароматические углеводороды, красители с гетероциклами, амино- и диазогруппами и т.д. (Подробные перечни веществ, обладающих тем или иным специфическим действием, можно найти в монографиях А.Д. Адо, 1971; Н.В. Лазарева, 1963; Г.М. Беджера, 1966; I.L. Hartwell, 1951; P. Shubik а. I.L. Hartwell, 1957, 1969, а также в сборнике под ред. И.В. Саноцкого, 1972).

Изучение действия химических веществ на репродуктивную функцию животных

Под репродуктивной функцией следует понимать комплекс функций организма, направленных на воспроизводство потомства и передачу наследственной информации. При интоксикации химическими веществами нарушение репродуктивной функции может происходить в результате мутагенного действия этих веществ как на половые, так и соматические клетки организма, а также в результате прямого (или опосредованного) воздействия химических веществ на эмбриональное развитие особей нового поколения.

Изучение состояния репродуктивной функции или отдельных звеньев ее можно проводить в конце подострого опыта или хронического санитарно-токсикологического эксперимента. В отдельных случаях возможно проведение специальных экспериментов при однократном и многократном введении вещества на уровне пороговых доз острого и хронического действия. Для изучения влияния вещества на репродуктивную функцию следует отбирать здоровых половозрелых животных: мышей, крыс, кошек. Чаще всего в исследованиях используются крысы.

Схема изучения влияния химических веществ на репродуктивную функцию животных представлена на рис. 5.

Методы количественного изучения специфических видов действия химических веществ на организм теплокровных животных изложены в монографии под ред. проф. И.В. Саноцкого "Методы определения токсичности и опасности химических веществ", 1970.

В настоящих указаниях в соответствии с новыми научно-практическими запросами последних лет кратко изложены особенности приемов и методов оценки некоторых видов действия на организм теплокровных животных химических загрязнений воды водоемов.

Схема изучения влияния химических веществ на репродуктивную функцию организма

А. Оценка функционального состояния мужских гонад

Изучение мужских гонад является одним из важных и технически наиболее доступных методов оценки репродуктивной функции организма. Проводится исследование на половозрелых крысах-самцах и включает изучение состояния сперматогенеза и зрелых сперматозоидов. У забитых после окончания эксперимента животных извлекаются семенники и производится морфологическое исследование (вес, объем, размеры), рассчитывается весовой коэффициент. При исследовании спермы производится определение времени, в течение которого сохраняется подвижность сперматозоидов, определяется относительное количество живых, мертвых и дегенеративных форм сперматозоидов.

Для изучения сперматогенеза из семенников готовятся окрашенные гематоксилин-эозином препараты для микроскопических гистологических исследований. В препаратах производится подсчет канальцев со слущенным сперматогенным эпителием, среднего количества нормальных сперматогоний, сперматоцитов, сперматид и сперматозоидов. Определяется индекс сперматогенеза и относительное число клеток канальцев в 12-й стадии мейоза.

Б. Оценка функционального состояния женских гонад

Для оценки функционального состояния яичников проводятся исследования полового цикла и овогенеза. Изучение полового (эстрального) цикла проводится методом влагалищных мазков, которые дают возможность судить о динамике протекания этого процесса по стадиям: покой, предтечка, течка, послетечка.

Для оценки состояния овогенеза производится подсчет структурно-функциональных элементов яичников при микроскопии окрашенных препаратов. Обращается внимание на количество примордиальных фолликулов, граафовых пузырей, желтых тел, атретичных тел.

Следует отметить, что эти исследования не получили широкого распространения в исследованиях по гигиеническому нормированию в силу известной технической сложности и сравнительно невысокой информативной ценности.

Исследование эмбриотоксического и тератогенного действия химических веществ

Изучению подлежат 2-3 дозы вещества. Затравка начинается с первого дня беременности и продолжается до родов. Из всего числа животных половина забивается на 18-20 сутки беременности. На вскрытии осматриваются трубы матки, плацента, определяется вес плаценты, а в полости матки подсчитывается число живых (А) и мертвых (Б) эмбрионов, а также подсчитывается число желтых тел (В) в яичниках. На основании этих данных рассчитывают доимплантационную смертность (), постимплантационную смертность () и общую эмбриональную смертность (). Полученные данные должны быть подвергнуты статистической обработке.

Одновременно с этим описываются уродства, обнаруженные у эмбрионов (уродства глаз, головного и спинного мозга, черепа и лицевого скелета, конечностей, хвоста и т.д.). Исследуются мягкие ткани и состояние скелета эмбрионов.

Другая часть самок выдерживается до рождения детенышей. При этом учитывается общее количество рожденных детенышей, количество мертворожденных, вес при рождении, наличие врожденных уродств. Нужно отметить, что только параллельное изучение эмбрионального материала и рожденного потомства дает возможность оценить опасность специфического эмбриотропного действия вещества и определить пороговую и недействующую дозы по этому показателю.

Исследование мутагенного действия химических веществ

Известно, что некоторые химические вещества могут оказывать влияние на хромосомный аппарат половых и соматических клеток организма. В результате действия вещества на хромосомный аппарат половых клеток может наблюдаться гибель или рождение ослабленного потомства, а также потомства с пороками развития и наследственными болезнями. Мутации в соматических клетках могут привести к раннему старению, снижению общей сопротивляемости организма, а в ряде случаев к развитию таких заболеваний, как рак или лейкоз.

Для изучения мутагенного действия химических веществ при гигиеническом нормировании чаще всего проводят цитогенетический анализ in vitro и in vivo.

В условиях in vitro цитогенетический анализ проводится на культуре тканей эмбриональных фибробластов и лейкоцитов периферической крови человека.

Однако наиболее важное значение имеет проведение цитогенетического анализа на материале, полученном от живого целостного организма в опытах in vivo.

Для этой цели используются регенерирующие ткани животного организма: костный мозг, эпителий желудка и кишечника, семенники (Д.С. Маркарян, 1966). Но в практике чаще всего используется ткань костного мозга бедренной кости мелких лабораторных животных. Как известно, для оценки мутагенного действия вещества применяется анафазный или метафазный анализ.

Для оценки мутагенного действия химического вещества методом анафазного анализа производится микроскопия окрашенных кармином красным давленных препаратов из ткани костного мозга бедренной кости животных. Подсчитывается митотический индекс, а также процент хромосомных перестроек с отдельным учетом хромосомных и хроматидных мостов, одиночных и парных фрагментов, слипаний. Для проведения этих исследований требуется микроскоп достаточной разрешающей силы, например, МБИ-6, МБИ-11, "Варшава".

Следует отметить, что цитогенетические методы изучения мутагенной активности дают возможность с достаточной степенью точности прогнозировать те или иные нарушения в передаче наследственной информации. Но только в прямом эксперименте на млекопитающих и наблюдением за последующими 2-3 поколениями можно наиболее полно решить вопрос о мутагенных свойствах изучаемого вещества.

Изучение бластомогенной активности химических веществ

Учитывая большую трудоемкость и высокую стоимость экспериментов по выявлению бластомогенного действия химических веществ, следует прежде всего убедиться в необходимости проведения подобных исследований. Для этой цели должен проводиться тщательный анализ литературы, касающийся как самого изучаемого вещества, так и класса соединений, к которому оно относится. Сводные данные по канцерогенности веществ можно найти в работах Н.В. Лазарева (1963); Г.М. Беджера (1966); I.L. Hartwell (1951); P. Shubik a. I.L. Hartwell (1957, 1969).

Если необходимость в этих исследованиях не вызывает сомнения, то их лучше всего проводить на мышах и крысах как беспородных, так и линейных. Последние предпочтительнее. Наблюдения должны проводиться в течение всей жизни животного. Число животных в группе должно быть: мышей - не менее 50-70, крыс - не менее 30. Испытывается 5-6 доз вещества с обязательным учетом токсичности и кумулятивности его, чтобы обеспечить выживаемость животных в течение всего эксперимента.

На протяжении эксперимента не реже 1 раза в 1-2-е недели проводится осмотр животных и их взвешивание, учитывается срок появления и число опухолей, их локализация, размеры и вес. Производятся патоморфологические исследования для установления подлинности и злокачественности опухолей. Эти исследования должны проводиться при непосредственном участии специалистов в области экспериментальной онкологии. Ими же на основании полученных материалов дается заключение о степени канцерогенности изучаемого вещества.

Изучение аллергенных свойств химических веществ

К настоящему времени наиболее подробно разработан метод изучения аллергенных свойств веществ при их накожной аппликации. Что касается изучения возможной аллергизации организма при пероральном поступлении веществ, следует отметить наличие еще многих неясностей, в частности, по механизму сенсибилизации организма.

Еще очень ограничен опыт по физиологической и гигиенической интерпретации результатов исследований аллергенных свойств и использования их результатов в целях гигиенического нормирования.

Накопленный опыт изучения аллергенных свойств химических веществ при их пероральном поступлении в организм свидетельствует о том, что поступление даже заведомо известных аллергенов, например, урсола, приводит к весьма слабо выраженной сенсибилизации организма. Это, естественно, не означает, что при пероральном поступлении веществ в организм можно отказываться от изучения аллергенной активности химических веществ. Напротив, исследования подобного рода оправданы, как необходим и поиск новых высокочувствительных методов оценки аллергенной иммунологической перестройки организма.

Изучение аллергенных свойств химического вещества может проводиться в течение подострого или хронического эксперимента. При этом особое внимание уделяется дозам, не вызвавшим в данном эксперименте общетоксического эффекта. Вместе с тем бывают случаи, когда аллергенное действие вещества может проявиться в дозах, значительно ниже тех, которые вызывают общетоксическое действие.

Для выявления сенсибилизирующих свойств вещества применяется оценка аллергической реакции in vitro по тромбопеническому показателю путем постановки прямого и непрямого теста дегрануляции базофилов - реакции Шелли (Е.Д. Тимашева, 1969), по показателю лизиса и агломерации лейкоцитов (В.А. Фрадкин, 1963; А.П. Карапата, 1970), по титру специфических антител, выявленных методом пассивной гемагглютинации, а также по обнаружению в сыворотке нефелометрическим методом Уанье (Л.Б. Гольднер, 1969) или путем постановки преципитации в геле или агаре.

Обобщение материалов санитарно-токсикологических исследований

Правильное и надежное научное обоснование максимальной недействующей дозы (МНД) вредного вещества возможно только в результате комплексной оценки всех данных санитарно-токсикологического эксперимента и исследований по выявлению специфического действия вещества с учетом изложенных выше рекомендаций (С.Н. Черкинский). Схема обобщения этих материалов показана на примере, представленном в таблицах 10 и 11.

Таблица 10

Влияние бензолсульфоамида на отдельные показатели функционального состояния подопытных животных в хроническом эксперименте

NN п/п	Тесты	Дозы вещества в мг/кг
		0,03	0,3	3,0
1	2	3	4	5
Изучение морфологического состава крови
1.	Число эритроцитов	-	-	-
2.	Число лейкоцитов	-	-	-
3.	Число ретикулоцитов	-	-	-
4.	Содержание гемоглобина	-	-	-
5.	Содержание сульфгемоглобина	-	-	-
Изучение функционального состояния печени
6.	Белковообразующая функция:
	определение белковых фракций в сыворотке	-	-	-
7.	Ферментообразующая функция:
	активность холинэстеразы крови	-	-	+-
	активность аланиновой трансаминазы	-	-	+-
	активность альдолазы	-	-	+-
	активность каталазы крови	-	-	-
8.	Экскреторная функция с нагрузкой бромсульфалеином	-	-	+
9.	Содержание гликогена в печени	-	-	+
Изучение функционального состояния почек:
10.	Содержание копропорфирина в моче	-	-	-
11.	Содержание мочевины в сыворотке крови	-	-	-
Определение интегральных показателей
12.	Динамика веса тела	-	-	-
13.	Изучение условно рефлекторной деятельности	-	-	+
14.	Весовые коэффициенты внутренних органов	-	-	-
15.	Содержание витамина "С" во внутренних органах	-	-	-
16.	Изучение иммунологической реактивности организма (фагоцитарная активность, лейкоцитов, аутофлора кожи)	-	-	+-
Изучение мутагенного эффекта
17.	Цитогенетический анализ клеток костного мозга анателофазным методом:	-	-	-
	подсчет относительного количества хромосомных перестроек	-	-	-
	подсчет митотического индекса	-	-	-
Изучение аллергенного действия
18.	Определение биологически активных аминов
	реакция с дифениламином	-	-	+
	экскреция 5-оксииндолилуксусной кислоты	-	-	+
19.	Лизис лейкоцитов	-	-	-
20.	Лизис эритроцитов	-	-	-
21.	Аутоиммунная реакция бляшкообразования	-	-	+
	Патогистологические исследования внутренних органов	-	-	+

Условные обозначения:

+ выраженные изменения

+- пороговые изменения

- отсутствие изменений

Таблица 11

Рекомендуемая схема регистрации результатов исследований по гигиеническому нормированию в воде водоемов

1. Наименование, структурная формула и основные физико-химические константы изучавшегося вещества

2. Экспериментальные исследования:

а) санитарно-токсикологические

Острые			Подострые				Хронические
Вид животных, клиническая картина	Сроки гибели		Вид животных, тесты	Дозы, мг/кг			Вид животных, тесты	Дозы, мг/кг

Характеристика кумулятивных свойств вещества

б) общесанитарные и органолептические

Влияние на органолептические свойства воды (пороги; мг/л)			Влияние на санитарный режим водоема (пороги; мг/л)			Стабильность
						Прямой метод	Косвенные методы
							Стабильность запаха	Биологические тесты
Запах	Привкус	Окраска	БПК	Нитрификация	рН

3. Санитарные обследования

Производства	Водоема	Материалов и изделий

4. Лимитирующий показатель и ПДК (мг/л)

По данным этих таблиц выявляется максимальная недействующая доза (МНД) - по приведенной таблице такой дозой будет 0,3 мг/кг веса животного. Поскольку полученный результат должен быть отнесен к воде, с которой эта доза вещества может поступить в организм, делается пересчет на недействующую концентрацию в воде (МНК). При этом принимается вес человека 60 кг, а суточное потребление 3 л воды.

В соответствии с этим в мг/л.

Обобщение экспериментальных материалов гигиенического нормирования и рекомендация ПДК

В соответствии с комплексным характером всей программы исследований для целей гигиенического нормирования вредных веществ в воде водоемов необходимо осуществление исследований в разных направлениях применительно к принятым в санитарной охране водоемов признакам вредности (органолептическому, общесанитарному и санитарно-токсикологическому). Поэтому следует иметь в виду, что гигиеническое нормирование в области санитарной охраны водоемов невозможно только по одному из указанных выше трех основных признаков вредности. Наоборот, каждый из этих признаков, взятый в отдельности, как было показано в разделе 1, имеет лишь подчиненное значение, а исследования по всем трем признакам вредности являются обязательными, так как лишь по их совокупности и при сопоставлении они могут служить достаточной базой для гигиенического нормирования (С.Н. Черкинский, 1949).

Для сопоставления данных исследований может быть использована схема, пример которой приведен в таблице 12.

Таблица 12

Итоговая таблица по обоснованию ПДК

Признаки вредности	Характер проявления	Концентрация в мг/л
Органолептический	порог	0,6
Общесанитарный	порог	3,00
Санитарно-токсикологический	недействующая концентрация	6,0 (0,3 мг/кг)

Величина предельно допустимой концентрации устанавливается по тому признаку вредности действия, который характеризуется наименьшей пороговой или подпороговой (для санитарно-токсикологического признака) концентрацией. В приведенном примере лимитирующим признаком вредности является органолептический.

Натурные исследования как заключительный этап гигиенического нормирования

При проведении экспериментальных исследований в опытах на животных устанавливаются пороговые и недействующие дозы вредных веществ, на основании которых решается вопрос о безопасном для здоровья населения уровне содержания химических соединений во внешней среде, в частности, в воде водоемов. Однако всегда следует помнить о том, что хотя в настоящее время и получены обнадеживающие данные о возможности переноса результатов экспериментальных исследований с животных на человека (Г.Н. Красовский), для установления надежных ПДК необходимо проведение клинико-гигиенических исследований на людях.

В разделе "Общие принципиальные подходы к гигиеническому нормированию" достаточно подробно освещен вопрос о причинах, которые не позволяют пользоваться методом натурных наблюдений в целях гигиенического нормирования как по влиянию промышленных загрязнений водоемов на органолептические свойства воды и общий санитарный режим водоемов, так в особенности по влиянию на организм человека и состояние здоровья населения.

Однако в методической схеме по изучению вредных веществ, поступающих в водоемы (рис. 1), предусмотрены не только экспериментальные приемы гигиенического нормирования, но также в качестве заключительного этапа, проведение комплексных гигиенических наблюдений в районе ниже по течению спуска промышленных сточных вод с целью выявления возможного влияния вредных веществ на здоровье и на санитарные условия жизни населения. Важность этого в научно-практическом отношении не требует обоснования. Существенно то, что возможность выявления зависимости между уровнем содержания вредных веществ в воде водоема и степенью опасности для здоровья и ограничения водопользования стала более реальной, обусловленной тем, что натурные наблюдения предполагаются после и на основе уже проверенных экспериментальных исследований по гигиеническому нормированию, поступающих в водоем вредных веществ.

В этих условиях при организации натурных наблюдений уже известны лимитирующие признаки вредности загрязняющих водоем веществ, а в случае веществ с санитарно-токсикологическими признаками вредности уже известны и лимитирующие тесты, иначе говоря, те органы и системы, которые могут быть поражены в первую очередь. Таким образом, натурные наблюдения в районе ниже по течению спуска сточных вод могут быть в большей мере целеустремленными, ориентированными в первую очередь на первые "контрольные" населенные пункты и на изучение тех последствий, которые наиболее вероятны по признакам вредности загрязнений, поступающих в водоемы.

При ведущей роли в комплексе загрязнений веществ, лимитированных по санитарно-токсикологическому признаку вредности, следует изучать в первую очередь заболеваемость населения или состояние здоровья отдельных групп населения, имеющих наиболее длительный и тесный контакт с водоемом и лишь в отношении тех нозологических показателей, которые подсказываются токсикодинамикой вредных веществ. При ведущей роли вредных веществ, лимитированных по влиянию на санитарный режим водоема и особенно по влиянию на органолептические свойства воды, естественно, следует в первую очередь оценить степень возникающих для населения (особено прибрежных районов) ограничений водопользования для культурно-бытовых (иногда и питьевых) нужд. Поскольку в подобных случаях изменения качества загрязненной воды весьма четко воспринимаются населением психофизиологически оказывается возможным воспользоваться опросным методом по специально разработанной опросной карте (С.Н. Черкинский, 1964-1972 гг.). Подобные натурные наблюдения имеют большее значение. Как показывает опыт, почти 2/3 всех нормированных промышленных загрязнений водоемов лимитируются по органолептическому признаку вредности и по влиянию на санитарный режим.

В тех случаях, когда интенсивность загрязнения значительна и превышает ПДК, может приблизиться или превысить недействующие (подпороговые) уровни по результатам санитарно-токсикологических исследований, очевидно, наряду с использованием опросного метода изучения влияния на культурно-бытовые условия водопользования, может быть оправдана и одновременная попытка изучения в натурных условиях влияния загрязнения на здоровье населения с учетом токсикодинамических особенностей промышленных загрязнений с разными лимитирующими признаками вредности, с тем, однако, что изучение влияния на здоровье населения, как и влияния на культурно-бытовые условия водопользования, будет проводиться дифференцированно и целеустремленно в соответствии с токсикодинамическими особенностями или особенностями воздействия тех или иных загрязнений на качество воды и условия водопользования.

Следует также подчеркнуть, что независимо от того, в какой мере при натурных наблюдениях в районе ниже по течению спуска сточных вод удается отчетливо выявить влияние вредных веществ на здоровье и на санитарные условия жизни населения, изучение санитарного состояния водоема с определением концентрации вредных веществ в створе водоема на подходе к первому пункту водопользования (1 км до населенного пункта) с учетом результатов гигиенического нормирования (рекомендованных или утвержденных ПДК) позволяет с необходимой степенью конкретности определить, в какой степени санитарное состояние водоема отвечает гигиеническим требованиям и водно-санитарному законодательству и в какой мере и по каким промышленным загрязнениям необходимы дополнительные усилия по уменьшению сброса этих веществ в водоем.

______________________________

* Это соответствует советскому законодательству и рекомендации ВОЗ. В 1964 г. на XVIII Ассамблее (Хельсинки) Всемирная медицинская ассоциация (ВМА) приняла этический кодекс, согласно которому запрещается врачам давать советы или производить действия в профилактических, диагностических или терапевтических целях, которые не продиктованы прямыми интересами больного и могут ослабить физическую или психическую сопротивляемость человека, кроме как в интересах лечения (Хроника ВОЗ, т. 19, 1, 1965 г.).

** Можно воспользоваться приведенной выше сводной таблицей.

Заместитель Министра здравоохранения СССР, Главный государственный санитарный врач СССР

П.Н. Бургасов

Литература

1. Адо А.Д. Современная практическая аллергология. М. 1971.

2. Акулов К.И. Экспериментальное обоснование предельно допустимой концентрации фосфорсодержащего инсектицида М-81 в воде водоемов. В сб. "Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами". Медицина 1964.

3. Бержер Г.М. Химические основы канцерогенной активности. М. 1966.

4. Беленький М.Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Л. 1963.

5. Голубев А.А., Субботин В.Г. В книге "Гигиена применения, токсикология пестицидов и клиника отравлений. 1968, вып. 6 ВНИИГИНТОКС, Киев, стр. 284-287.

6. Гольднер Л.Б. Новая модификация реакции Уанье и материалы к оценке ее чувствительности. Ж. Лаб. дело 1969, N 12, стр. 728-729.

7. Каган Ю.С. В сб. "Принципы предельно допустимых концентраций". М. 1970, стр. 49-65.

8. Каминский Л.С. Статистическая обработка лабораторных и клинических данных. М. 1964.

9. Карапата А.П. К методике изучения аллергии при ревматизме. Ж. Лаб. дело, 1970, N 5, стр. 300-302.

10. Красовский Г.Н. В сб. Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами, М., 1965, вып. 7, стр. 247-268.

11. Красовский Г.Н., Королев А.А. К изучению состояния адаптации и компенсации функций организма в санитарно-токсикологических исследованиях. Ж. "Гигиена и санитария". 1969 N 2, стр. 23-26.

12. Красовский Г.Н., Королев А.А., Шиган С.А. О методах изучения кумулятивных свойств токсических веществ. Ж. Гигиена и санитария, 1970, N 3, стр. 83-88.

13. Красовский Г.Н., Егорова Н.А. В сб. "Новое в диагностике, лечении, профилактике важнейших заболеваний и методах исследования". Тр. I ММИ им. И.М. Сеченова, М. 1971, стр. 118-120.

ГАРАНТ:

Нумерация пунктов приводится в соответствии с источником

Красовский Г.Н., Шиган С.А. В сб. "Гигиеническая наука в практике". Матер. 8 научной конф. гигиенических кафедр. М., 1972 г. стр. 57-60.

15. Красовский Г.Н. Моделирование интоксикаций и обоснование условий экстраполяции экспериментальных данных с животных на человека при решении задач гигиенического нормирования. Автореферат докторской диссертации. М. 1973.

16. Красовский Г.Н., Шиган С.А., Егорова Н.А. ВНИИТИ. Фармакология. Химиотерапевтические средства. Токсикология. Проблемы токсикологии. 1974. N 6, стр. 15-61.

17. Кудрин А.Н., Пономарева Г.Т. Применение математики в экспериментальной и клинической медицине. М., 1967.

18. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. Л. 1963 г.

19. Мазаев В.Т. В сб. Промышленные загрязнения водоемов. 1968. вып. 9. стр. 15-38.

20. Маркарян Д.С. Изучение мутагенного эффекта некоторых хлорорганических пестицидов на млекопитающих. Автор, дисс. канд. мед. наук, М. 1966.

21. Плохинский Н.А. Биометрия. М. 1970.

22. Саноцкий И.В. (ред.) Вопросы гигиенического нормирования при изучении отдаленных последствий воздействий промышленных веществ. М. 1972.

23. Сидоров К.К. В сб. Токсикология новых промышленных хим. веществ, 1967. вып. 9. стр. 19-26.

24. Тимашева Е.Д., Ковзина А.И. Морфологические изменения базофилов при медикаментозной аллергии (базофильный серологический тест Шелии) Ж. Лаб. дело. 1969. N 3. стр. 135-138.

25. Тиунов Л.А., Кустов В.В. В кн. Методы определения токсичности и опасности химических веществ. М., 1970, стр. 231-244.

26. Фрадкин В.А. Оценка аллергического состояния организма. Вест. АМН СССР. 1963. N 4. стр. 77-79.

27. Черкинский С.Н. Сб. Санитарная охрана водоемов от загрязнения промыш. сточными водами. М. 1949. вып. 1.

28. Черкинский С.Н. Теоретические основы гигиенического нормирования при одновременном загрязнении водоемов несколькими вредными веществами. "Гигиена и санитария", N 10, 1957 г.

29. Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. Стройиздат. М. 1971.

30. Черкинский С.Н., Красовский Г.Н., Тугаринова В.Н. В сб. Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М. 1964. вып. 6. стр. 290-300.

31. Черкинский С.Н., Фридлянд С.А., Каган Г.З. К оценке сравнительной чувствительности показателей условно рефлекторной деятельности в исследованиях по гигиеническому нормированию. Ж. Гигиена и санитария 1974 г.

32. Штабский Б.М. Количественная оценка явления кумуляции. Ж. Гигиена и санитария. 1973. N 8 стр. 24-26.

33. Hartwell J.L. Survey of Compounds which have been Tested or Carcinogenic Activity. 1951.

34. Shubik P., Hartwell J.L. Survey of Compounds which have been Tested for Carcinogenic Activity. Suppl. 1957, 1969.