Учебное пособие: Методические указания к выполнению практических заданий по курсу «Санитарно-гигиенические основы специальности»

Министерство образования и науки Украины

Харьковская национальная академия городского хозяйства

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических заданий по курсу

«Санитарно-гигиенические основы специальности»

(для студентов 4 курса дневной и заочной форм обучения

специальности 6.092600 «Водоснабжение и водоотведение»)

Харьков-ХНАГХ-2006

Методические указания к выполнению практических заданий по курсу «Санитарно-гигиенические основы специальности» (для студентов 4 курса дневной и заочной формы обучения специальности 6.092600 «Водоснабжение и водоотведение»). Сост. Дегтерева Л.И., Ковалева Е.А. - Харьков: ХНАГХ, 2006.-39 с.

Составители: Л.И. ДЕГТЕРЕВА,

Е.А. КОВАЛЕВА

Рецензент: В.А. Ткачев

Рекомендовано кафедрой водоснабжения, водоотведения и очистки вод,

протокол № 5 от 25 января 2006 г.

Цель занятия: ознакомиться с правилами выбора источника водоснабжения, организацией зон санитарной охраны.

Указания. По данным, полученным у преподавателя (карта бассейна, результаты анализа воды артезианской скважины, реки, протокол совещания при главном враче области), дайте анализ материалов лабораторных исследований на соответствие качества воды участка водозабора. Отметьте, по каким показателям не соответствует качество воды гигиеническим требованиям. Определите, какие неблагоприятные факторы являются причиной ухудшения качества воды в створе водозабора и препятствуют использованию воды для питьевых нужд,

1.1 Методика использования ГОСТ 2874-82. Вода питьевая

Цель занятия: научиться пользоваться ГОСТом при санитарном надзоре за централизованным водоснабжением.

Указания. Изучите особенности государственного стандарта на питьевую воду. Обратите внимание на триаду гигиенических требований, особенности учета комбинированного действия элементов каждой группы требований. Определите значение каждой группы показателей.

2 МЕТОДЫ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ОБЪЕКТОВ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

Цель занятия: изучить органолептические методы исследования и особенности их использования в санитарной практике.

Практические навыки: овладеть приемами органолептического исследования различных объектов внешней среды.

Задание: пользуясь органолептическими методами исследования, проведите определение цвета, запаха, вкуса, цветности, прозрачности воды; проведите органолептическое исследование одного из продуктов (хлеб, молоко, мясо, рыба), предмета быта из пластмассы.

Методические указания к выполнению задания

Метод органолептического исследования различных объектов внешней среды тесно смыкается с методом санитарного описания, так как органолептический метод исследования предполагает оценку санитарного состояния объекта через восприятие его признаков органами чувств.

Методы исследования, при которых познание внешних и частично некоторых внутренних свойств объекта внешней среды производится посредством органов чувств, называются органолептическими.

Вследствие простоты, доступности и высокой чувствительности органолептические методы получили широкое распространение в санитарной практике.

При органолептическом методе учитываются такие признаки объекта, как окраска, форма, консистенция, цвет, запах, вкус, наличие посторонних включений и примесей. Наиболее часто эти признаки оцениваются при санитарном обследовании воды, воздуха, почвы, пищевых продуктов. Изменение внешнего вида этих объектов часто является предпосылкой для проведения более широких гигиенических исследований с целью определения степени санитарного неблагополучия объекта и, следовательно, возможного вредного влияния на организм. Резкое изменение одного или нескольких внешних признаков может расцениваться как показатель санитарного неблагополучия объекта. Так, появление запаха воды, резкой мутности или наличие видимых включений является поводом для отказа населения от пользования этой водой.

Оценка доброкачественности пищевых продуктов основывается на органолептических испытаниях, часто без дополнительных инструментальных исследований. Например, появление гнилостного запаха у мяса, дряблая его консистенция часто делают невозможным употребление такого мяса в питании. Точно также наличие вредителей в крупе, муке, посторонних загрязняющих примесей исключает их использование.

При появлении постороннего запаха в воздухе жилых, общественных и даже производственных помещений, изменение прозрачности воздуха являются сигналом санитарного неблагополучия воздушной среды. Учитывая достаточную информативность органолептических признаков в отношении оценки санитарного состояния различных объектов внешней среды, многие внешние признаки введены в ГОСТы и нормативные документы в качестве критериев, определяющих степень санитарного благополучия объекта. Так, при санитарной оценке воды учитывают ее прозрачность, запах, цвет и вкус. Прозрачность воды является важным признаком ее доброкачественности. Мутная питьевая вода внешне неприятна и подозрительная в эпидемическом отношении. Прозрачность воды зависит от наличия механических взвешенных частиц или от определенных химических соединений, выпадающих в воде в виде хлопьев (например, гидрат окиси железа). В естественных водоемах прозрачность воды определяется особенностями геологического строения пород, условиями формирования водоисточника, степенью загрязнения.

В естественных водоемах прозрачность воды оценивается в сантиметрах или метрах толщины воды, через которую отчетливо просматривается белый эмалированный или фаянсовый диск диаметром не более 30 см. В лабораторных условиях прозрачность воды оценивается качественно путем сравнении прозрачности исследуемой воды с дистиллированной, налитой в бесцветный цилиндр или стакан высотой 40 см и шириной 3-5 см. Визуально степень прозрачности воды оценивают по следующей шкале: прозрачная, слабо опалесцирующая, опалесцирующая, слабо мутная, мутная, очень мутная. Количественный способ определения прозрачности заключается в том, что исследуемую воду после перемешивания наливают в бесцветный цилиндр с прозрачным плоским дном. Цилиндр ставят на печатный шрифт Снеллена № 1 и смотрят через столб воды сверху вниз, выпуская воду из цилиндра через нижнее отверстие до тех пор, пока через оставшийся столб воды будет можно отчетливо прочитать шрифт. Прозрачность определяется высотой столба воды в сантиметрах. Если столб воды выше 30 см, то вода оценивается как прозрачная. Вода с прозрачностью от 20 до 30 см считается слабо мутной, от 10 до 20 см – мутной, менее 10 см – очень мутной.

Признаками, определяющими доброкачественность воды, являются запах, вкус, наличие привкусов. Пробы воды для определения запаха, вкуса, привкуса и цветности не консервируются. Определения производятся не позднее чем через 2 ч после отбора пробы. Доброкачественная вода не имеет запаха. Наличие запаха делает воду неаппетитной. Некоторые запахи определяются органическим загрязнением и дают повод считать ее подозрительной в эпидемическом отношении.

Запахи могут быть естественного (природного) и искусственного происхождения. Природные запахи возникают при цветении водоемов, связаны с разложением органических веществ растительного происхождения; торфяная, болотистая почва также сообщает воде определенный запах. Запахи искусственного происхождения связаны с загрязнением водоемов промышленными сточными водами, стоками из выгребов, хлорированием воды и др.

Запах воды определяется следующим образом: в широкогорлую колбу вместимостью 250-300 мл наливают 100 мл воды, закрывают колбу стеклом, содержимое встряхивают, производя вращательные движения, затем снимают стекло, направляют поток воздуха из колбы к лицу исследуемого и определяют характер и интенсивность запаха. Таким же образом определяется запах подогретой воды. Запах воды определяется терминами: землистый, болотистый, аптечный, гнилостный, хлорный, углеводородный, рыбный, сероводородный и др.

Количественную оценку запаха воды производят путем определения интенсивности по пятибалльной шкале (табл. 2.1).

Таблица 2.1 – Количественная оценка запаха воды

Запахи воды тесно связаны со вкусом. Различают четыре основных вкусовых ощущения: соленое, горькое, кислое, сладкое. Все другие вкусовые ощущения называются привкусами. Сила вкусового ощущения зависит от концентрации и температуры раздражающего вещества. Исследование воды на вкус возможно только для вод заведомо безвредных. В сомнительных случаях воду следует прокипятить, охладить до 15-20 ^° С и лишь затем пробовать на вкус. Для определения вкуса воду набирают в рот малыми порциями, держат во рту несколько секунд, не проглатывая ее.

Питьевая вода обычно приятного освежающего вкуса, без постороннего привкуса. Привкус воды чаще зависит от повышенных концентраций некоторых минеральных солей в ней. Соли железа в количестве более 0,5 мг/л придают воде чернильный привкус; соли тяжелых металлов – вяжущий, сернокислые и фосфорнокислые соли в количестве более 100 мг/л – горький привкус, при содержании хлоридов 200-300 мг/л вода приобретает солоноватый привкус, а при концентрации более 500 мг/л – явно соленый вкус. Возможен привкус от хлора, остающегося после обеззараживания воды. Загрязнение воды органическими веществами животного происхождения придает воде неприятный вкус.

Характер вкуса выражается определениями: соленый, горький, кислый, сладкий; привкусы – рыбный, металлический, хлорный и др.

Количественная оценка вкуса и привкуса воды проводится по пятибалльной шкале (табл. 2.2).

Таблица 2.2 – Количественная оценка вкуса и привкуса воды

Изменение цвета объектов внешней среды часто является одним из важных признаков их санитарного состояния. Цвет является одним из признаков внешнего вида объекта. Определение цвета воды входит в санитарный анализ воды. Питьевая вода бесцветна. Окраска воды зависит от многих причин. Болотистые воды имеют желтоватый оттенок за счет примеси гуминовых веществ. Примесь глины придает воде молочноватый оттенок, солей железа – зеленоватый. Окраска воды часто зависит от интенсивного размножения микроорганизмов и низших растений. Спуск промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод приводит к изменению окраски природных вод.

Окраска воды является причиной отказа от водопользования. Цвет воды определяют путем сравнения с дистиллированной водой, налитой в бесцветные цилиндры, в количестве не менее 40 мл.

Сравнение цвета исследуемой и дистиллированной воды проводится на белом фоне. Взвешенные частицы в воде придают окраске опалесцирующий оттенок, поэтому перед определением цвета исследуемая вода должна быть профильтрована. Цвет воды характеризуется следующими терминами: бесцветная, светло-желтая, темно-желтая, бурая, светло-зеленая, зеленая, темно-зеленая и др.

Интенсивность окраски воды – цветность, определяется количественно путем сравнения испытуемой воды со шкалой стандартных растворов в условных градусах.

Органолептические методы исследования пищевых продуктов имеют большое значение и часто являются определяющими при оценке их доброкачественности, так как каждый пищевой продукт имеет свои, присущие только ему признаки доброкачественности, которые определяются внешними свойствами – консистенцией, формой, цветом, запахом, вкусом.

Изменение внешних свойств часто является признаком недоброкачественности продукта. Вот почему при санитарной экспертизе пищевых продуктов органолептические методы исследования имеют важное значение. При оценке органолептических свойств продуктов следует знать, что вкус и запах продукта имеет специфические для данного продукта особенности, поэтому оценка этих признаков, как правило, проводится качественно, а не количественно.

При органолептической оценке молока отмечается белый с желтоватым оттенком цвет, специфический вкус и запах. Консистенция молока не должна быть водянистой. Доброкачественное молоко оставляет на стенках стакана беловатые потеки.

Доброкачественность хлеба характеризуется определенной для данного образца формой, с ровной и гладкой поверхностью, без трещин, вздутий, пригорелых мест и посторонних включений. Мякиш хлеба однородный, мелко пористый, без мучных прослоек и непропеченного теста, упругий, не липкий. Запах хлеба ароматный, вкус специфичный для данного вида хлеба.

Метод санитарного описания и органолептические исследования используются при санитарной оценке одежды, строительных материалов, учебных пособий, игрушек, бытовой посуды и др.

Органолептические методы исследования занимают важное место в арсенале методов, используемых для санитарной оценки, широко используемых в народном хозяйстве пластических масс и искусственных кож, учитывается не только внешний вид материала (цвет, наличие рисунка, характер поверхности, степень эластичности), но и оценивается наличие запаха, за счет выделения летучих компонентов, входящих в состав пластических масс. Эти же вопросы учитываются при санитарной оценке бытовой посуды и игрушек, изготовленных из пластмасс.

Образец протокола по теме

«Методы органолептического исследования

различных объектов внешней среды»

1. Органолептические свойства образца воды:

цвет.............. …………………………..............

запах: характер, интенсивность ..... …………………. балл,

вкус (после кипячения и остужения воды) ………………

интенсивность …………………………………………..... балл

характер ............... ……………………………………..…

прозрачность ......... ……………………………………… см

2. Органолептические свойства пищевого продукта

внешний вид............... ………………………………………….

упаковка .................... ………………………………………….

запах ................ …………………………………………………

цвет................. …………………………………..………………

привкус, вкус.......... …………………………………………......

3. Органолептические свойства бытовых предметов

из пластических масс

цвет ................................................................................................

наличие рисунка ......... ………………………………………..

характер поверхности…...... ……………………………….….

степень эластичности......... ……………………………………

наличие запаха .............................................................................

3 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНИЦ ЗОН САНИТАРНОЙ ОХРАНЫ (ЗСО) ВОДОЗАБОРОВ

Цель занятия: ознакомиться с основами расчетных методов определения границ ЗСО водозаборов из подземных и поверхностных водоисточников.

Обоснование границ и характеристика территорий ЗСО

Указания: Определите первый пояс санитарной охраны источников водоснабжения и других головных сооружений проектируемого водопровода. Дайте характеристику основным санитарным мероприятиям в пределах всех поясов ЗСО применительно к местным условиям объекта водоснабжения. Выясните, имеются ли в пределах второго пояса ЗСО сбросы поверхностного стока с сельскохозяйственных или неканализованных объектов, расположенных на берегу реки (для речных водозаборов), и могут ли они попадать в водоносный горизонт (для подземных источников водоснабжения).

Расчетные методы определения второго пояса ЗСО

подземных водоисточников

Указания: Второй пояс ЗСО на водопроводе из подземного водоисточника предназначен для предотвращения загрязнения водоносного горизонта. Обычно размеры этого пояса определяются по воронке депрессии. Если она не известна, то пользуются расчетным методом. Для этого необходимо знать гидрогеологические и гидродинамические параметры, характеризующие движение подземных вод, применительно к местным условиям в районе каждого водозабора.

По условиям безопасности водоснабжения в эпидемиологическом отношении важным параметром при установлении границ второго пояса является время продвижения воды в естественном потоке к водозабору (Т , сут) или время, необходимое для самоочищения воды подземного водоносного горизонта. Принимается интервал времени, в течение которого происходит утрата жизнеспособности попавших в поток патогенных микроорганизмов. Выбор расчетной величины Т в значительной мере определяется защищенностью водоносного горизонта; так, при использовании грунтовых вод Т рекомендуется принимать 200 сут, межпластовых - Т > 100 сут. В условиях вероятного поступления в горизонт сальмонелл (соседство свиноводческого хозяйства), способных выживать в воде до 200 сут, или микобактерий туберкулеза, сохраняющих жизнедеятельность в окружающей среде до 300 сут, эти особенности целесообразно учесть при выборе Т .

Для определения необходимой протяженности второго пояса кроме величины Т необходимо иметь следующие характеристики: Q - дебит водозабора, м³ /сут; h - мощность водоносного горизонта, м; i - уклон естественного потока, К - коэффициент фильтрации, м/сут (табл. 3.1); μ - активная пористость (отношение объема пор к объему водоносной породы); q - единичный расход естественного потока, м/сут, (q = Khi ).

Таблица 3.1

По приведенным характеристикам рассчитываются необходимые для дальнейшей работы обобщенные параметры:

А = Q / h - величина отбора воды с единицы мощности водоносного горизонта;

B = q / Q = Khi / Q - отношение единичного расхода естественного потока к дебиту водозабора;

С = QT /μ h - объем отбора воды с учетом заданной временной характеристики и пористости породы.

В соответствии с излагаемой методикой устанавливается протяженность второго пояса от водозабора вверх (R ) и вниз (r ) по подземному потоку, а также в обе стороны в направлениях, перпендикулярных потоку (α ) (см. рис. 3.1).

Рис. 3.1 - Определение границ 2-го пояса ЗСО:

r – расстояние от места водозабора до границы СЗЗ против направления течения грунтовых вод; R – расстояние от места водозабора до границы СЗЗ по направлению течения грунтовых вод; α – расстояние от места водозабора до границы СЗЗ по перпендикуляру к направлению течения грунтовых вод

Расчеты выполняются по одному из двух основных вариантов: для водозабора, не имеющего гидравлической связи с поверхностным водоисточником, или для водозабора, гидравлически тесно с ним связанного. Для каждого из вариантов предусмотрена возможность определения по графическому или табличному методу с использованием вышеуказанных обобщенных параметров. В случаях с T не более 100 сут применяется табличный метод, в других - графический.

При определении размеров ЗСО одиночного водозабора, расположенного в удалении от поверхностного водоисточника, по графику (рис. 3.2) из точки на оси абсцисс графика, соответствующей полученной величине С , восстанавливают перпендикуляр до пересечения с одной из кривых в системе R с установленной расчетом величиной В . Из точки пересечения проводят перпендикуляр на ось ординат, где и находят искомое значение R . Аналогично определяют величину r . Величина α , как видно из графика, определяется для всех случаев по одной кривой.

Рис. 3.2

Табличный метод определения размеров ЗСО, подземных водоисточников, не имеющих гидравлической связи с поверхностными источниками, предполагает использование табл. 3.2, где слева даны в возрастающем порядке значения параметра А , а вверху (по горизонтали) - значения параметра В. Соответственно полученным при расчете параметрам А и В на пересечении таблицы находят величины R и r , а далее справа в конце таблицы - величину α . Если величины А и В не совпадают с указанными в таблице, применяют интерполяцию между большей и меньшей величинами (по отношению к найденной).

Границы ЗСО для водозаборов, гидравлически тесно связанных с поверхностным водоисточником, определяют по табл. 3.3.

Примеры расчетов

Задача 1 . Для водоснабжения населенного пункта на его окраине пробурена скважина глубиной 110 м. Мощность водоносного горизонта (песчаник) h = 36 м. Водоносный горизонт перекрыт двумя многометровыми слоями глины, глинистых песчаников и суглинков. Дебит скважины Q = 1700 м³ /сут. По данным бурения для водоносного горизонта коэффициент фильтрации К = 0,01 м/сут, уклон естественного потока і = 0,001, активная пористость μ = 0,15.

Направление потока

подземных вод скважина

Таблица 3.2

Таблица 3.3

Определить и нарисовать границы поясов ЗСО при условии, что в районе скважины нет существенного источника бытовых и других загрязнений и поверхностных водоемов.

Решение. Так как источник водоснабжения не связан с поверхностным водоемом, то для определения размеров ЗСО второго пояса можно пользоваться табличным методом (табл. 3.2). Т = 100 сут.

Рассчитываем необходимые величины

;

.

По этим данным определяем R ₀ = 102,93, r ₀ = 102,93, α = 102,93.

Первый пояс ЗСО согласно СНиП 2.04.02 - 84 п. 10.12 равен 30 м.

Условные обозначения:

первый пояс ЗСО

второй пояс ЗСО

(Чертежи делать в масштабе 1:5000)

Задача 2 . Скважина имеет связь с рекой. Водоносный горизонт - песок мощностью 10 м. Предельный дебит скважины 600 м³ /сут.

Определить, на каком расстоянии от реки расположить скважину, рассчитать другие размеры ЗСО.

μ = 0,15, і = 0,000, К = 10 м/сут.

Решение. Для водозаборов из водоносного горизонта, гидравлически тесно связанных с водоемом, расчетным методом можно пользоваться в том случае, если водоем находится в удовлетворительном санитарном состоянии и полностью отвечает по бактериальному состоянию требованиям ГОСТ 2761-84.

; .

Размеры второго пояса ЗСО: r = 150 м (расстояние до реки), R = 100 м, α = 100 м.

Граница первого пояса ЗСО устанавливается 50 м (п. 10.12 СНиП 2.04.02-84).

4 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ САНИТАРНЫХ УСЛОВИЙ ВЫПУСКА СТОЧНЫХ ВОД В ВОДОЕМЫ

Цель занятия: овладение расчетными методами определения санитарных условий спуска сточных вод в водоемы.

Методические указания к выполнению задания

Обоснование условий выпуска сточных вод - это расчет допустимого содержания в них вредных веществ (или других вредных факторов стоков), при котором сброс стоков в водоем не будет иметь отрицательных последствий (не изменит вид водопользования).

СанПиН 4630-88 ограничивают выпуск стоков в водоемы. Стоки должны быть максимально использованы в оборотной системе водоснабжения. Технология производства, ее рационализация направлены на полное исключение (или значительное ограничение) сточных вод, использование их в сельском хозяйстве. СанПиН запрещают к выпуску определенные категории сточных вод. При невозможности избежать сброса стоков в водоем в каждом конкретном случае определяются условия их выпуска.

Все водные объекты делятся на четыре группы (гигиеническая классификация) с допустимой, умеренной, высокой и чрезвычайно высокой степенью загрязнения (табл. 22 [1]). Критерий загрязнения - органолептический (запах, привкус), токсикологический (кратность превышения ПДК), общесанитарный (БПК, растворенный кислород) и бактериологический показатели. Обобщенные индексы загрязнения (степень загрязнения) - от нулевого до третьего (с чрезвычайно высоким загрязнением).

Нормативы качества воды должны соответствовать требованиям СанПиН в точке, отстоящей от пункта водопользования на 1 км выше по течению. Требования к качеству (составу и свойствам) воды приведены в табл. 23 [1].

Условия выпуска стоков определяются с учетом количества, состава и свойств как сточных вод, так и воды водоема.

Кратность разбавления рассчитывают по формуле

,

где Q - среднечасовой расход воды реки, м³ /с;

q - расход сточных вод, м³ /с;

a - коэффициент смешения (при полном разбавлении он равен 1, в иных случаях меньше 1).

Запах и цветность . Сопоставляются величины разбавления , при которых достигаются нормативные требования (лабораторные исследования), с величиной разбавления, найденной при расчете условий выпуска в конкретный водоем.

Взвешенные вещества рассчитывают по формуле

,

где - допустимое увеличение содержания взвесей в водоеме в зависимости от его категории водопользования (0,25 или 0,75 мг/дм³ );

С _p - количество взвесей в воде водоема до выпуска сточных вод, мг/дм³ .

Регламентация вредных (сульфаты, хлориды, плотный остаток) и токсических веществ.

,

где С_ст - допустимая концентрация загрязнителя в стоках, мг/дм³ ;

- предельно допустимая концентрация этого загрязнителя в водоеме, мг/дм³ ;

С_р - концентрация загрязнителя в водоеме на 1 км выше места выпуска стоков, мг/дм³ .

При наличии ряда токсичных веществ одинакового лимитирующего признака вредности необходимо учесть их комбинированное влияние с помощью уравнения

.

Если сумма отношений концентраций всех веществ ( ) одного лимитирующего признака вредности к своим ПДК оказалась больше единицы, то следует рассмотреть возможные способы уменьшения концентраций каждого из веществ в воде. При этом в процессе проектирования сброса сточных вод имеется возможность выбора тех веществ из всех участвующих в комбинированном действии, концентрацию которых в стоках можно уменьшить наиболее доступными способами.

Допустимое значение биологического потребления кислорода (БПК).

При расчете предельной величины БПК сточных вод надо учитывать, что за время движения смеси (речная вода + сточные воды) от места выпуска СВ до места водопользования часть органических веществ окисляется. Скорость потребления кислорода органическими веществами в процессе их окисления в реке, определяемая константой скорости процесса окисления К , изменяется в зависимости от температуры воды, качества органических веществ и других обстоятельств.

Предельную величину БПК определяют по формуле

,

где БПК_ст - допустимая величина БПК_п сточных вод, при которой выпуск стоков в водоем не приведет к повышению БПК _t смеси речной воды со сточными водами более чем до 3 или 6 мг/дм³ ;

Q и q – расходы реки и сточных вод, м³ /ч;

а – коэффициент смешения;

- предельно допустимая величина БПК смеси речной воды со стоками у пункта водопользования (в соответствии с СанПиН 3-6 мгО₂ /дм³ в зависимости от категории водопользования);

- БПК речной воды выше места выпуска сточных вод;

- коэффициент, определяющий скорость окисления органических веществ в водоеме (см. табл. 4.1).

Таблица 4.1 – Значение величины при переменных К и t _сут

Регламентация БПК_полн стока, мгО₂ /дм³ , по кислородному режиму водоема.

В практике санитарного надзора проводят расчет условий выпуска сточных вод по растворенному кислороду, необходимому для окисления органических веществ в сточных водах:

,

где - допустимая концентрация органических веществ в стоках;

БПК_р – содержание органических веществ воде водоема до выпуска сточных вод;

- содержание растворенного кислорода в речной воде до выпуска сточных вод;

0,4 – коэффициент для пересчета полного потребления кислорода в двухсуточное;

4 – допустимое наименьшее содержание растворенного кислорода в воде водоема после выпуска сточных вод (по СанПиН);

10 – эмпирический коэффициент ( ).

Эти расчеты правомерны для бытовых СВ. В случае поступления в водоем производственных СВ или их смеси с бытовыми СВ условия выпуска могут быть рассчитаны, если экспериментально определена константа потребления кислорода.

Реакция воды (рН).

Согласно общим требованиям к составу и свойствам воды водоемов, у пунктов санитарно-бытового водопользования рН среды должен быть 5,8-8,5. Для выполнения этого требования производят расчет количества кислоты или щелочи, которое может быть нейтрализовано бикарбонатами или свободной угольной кислотой, содержащейся в воде водоемов. Расчет выполняют по номограмме (рис. 4.1), позволяющей определить х_к и х_щ – количество кислоты и щелочи (в миллилитрах 1 моль/л раствора), которое может быть нейтрализовано 1 л воды водоема при условии, что рН воды останется в пределах санитарных требований (6,5-8,5). На номограмме сплошные черные кривые - х_к , а пунктирные - х_щ. Каждая из этих кривых соответствует определенному значению щелочности воды водоема. На оси абсцисс отложены значения рН воды того же водоема, а на осях ординат (слева для х_щ, справа для х_к ) – искомые количества щелочи и кислоты, которые могут быть спущены в водоем.

Рис. 4.1 – График для расчета условий спуска в водоем щелочных (х_щ ) и кислых (х_к ) сточных вод

Для решения вопроса об условиях спуска СВ следует произвести дополнительный расчет:

; ,

где , - концентрация кислот и щелочей в стоках, мл 1 моль/л раствора.

Полученные расчетные величины сравнивают с фактической концентрацией кислоты или щелочи в СВ. Если фактическая концентрация превышает расчетную, значит, СВ подлежат нейтрализации перед выпуском в водоем до такой степени, чтобы концентрация в них кислоты или щелочи не превышала расчетных величин.

Регламентируемая температура, °С.

,

где - допустимое СанПиН повышение температуры воды водоема (не более, чем на 3°С);

Т_р – максимальная температура воды водоема до выпуска СВ в летнее время.

В итоге делаются выводы о необходимой эффективности очистки сточных вод по каждому показателю:

- по допустимому значению БПК;

- по кислородному режиму водоема БПК_полн стока;

- по температуре;

и т.д.

5 ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: ОСНОВЫ ОЦЕНКИ РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ

Цель занятия : ознакомиться с методами оценки риска для здоровья населения при химическом загрязнении окружающей среды.

Методические указания к выполнению задания

Этапы оценки риска

1. Идентификация риска.

2. Оценка экспозиции.

3. Оценка зависимости «доза-ответ».

4. Характеристика риска.

Идентификация опасности

Опасность – это способность химического соединения наносить вред организму и/или относительная токсичность вещества или смеси веществ. Идентификация опасности - процесс установления причинной связи между экспозицией химического вещества и частотой развития и/или тяжестью неблагоприятных эффектов на здоровье человека.

Составление максимально полного списка воздействующих химических веществ

• Компоненты выбросов
• Вещества, характерные для местного производства
• Автотранспорт
• Токсичные продукты трансформации
• Компоненты сточных вод
• Вещества, обнаруживаемые в объектах окружающей среды

Выбор приоритетных химических веществ

• Принадлежность к перечням опасных и специально регулируемых химических соединений
• Данные о токсичности / канцерогенности
• Содержание в объектах окружающей среды
• Способность вещества мигрировать из одной среды в другие среды
• Ранжирование
• Предварительный расчет риска
• Составление списка приоритетных химических веществ для оценки риска

Оценка экспозиции

На этом этапе оценки риска должно быть определено следующее:

• характеристика условий воздействия;
• маршруты воздействия;
• окончательный сценарий воздействия;
• количественная характеристика уровней экспозиции;
• численность популяции, которая подвергается воздействию.

Когда по материалам мониторинга получены данные для оценки так называемого “многосредового” риска, связанного с загрязнением разных компонентов среды одним и тем же веществом и с разными путями экспозиции (например, ингаляционным, пероральным, через кожу), то разумным подходом к оценке риска является определение суммарной дозы этого вещества, получаемой всеми путями (или, по меньшей мере, теми, для которых имеется достаточная информация). Для этого действительно необходим расчёт дозы, поступившей каждым путём в отдельности. Кроме того, в некоторых случаях различные пути экспозиции ведут к поражению разных органов-мишеней и должны рассматриваться раздельно.

На данном этапе оценивается не только уровень экспозиции (т.е. концентрации вещества в среде), но и фактор времени. Именно это даёт возможность косвенно судить о получаемой дозе, даже если она не может быть определена непосредственно (например, с помощью химического анализа крови или других биосред). Для оценки риска, не связанного с профессией, доза обычно рассчитывается на период жизни продолжительностью 70 лет или для конкретного отрезка времени как среднедневная на кг массы тела. Например, для среднедневной дозы (СДД), получаемой ингаляционным или пероральным путём, расчёт осуществляют по формуле

,

где С_ср - средняя (арифметическая) концентрация токсического вещества в соответствующем компоненте среды,

ОП - объём потребления этого компонента (в тех же единицах объёма или массы, к которым отнесена концентрация),

ВТ - вес тела,

ПЭ и ПУ - соответственно суммарный период экспозиции и период усреднения (в днях).

Для расчёта средней дозы за всю жизнь либо за определённую часть её период усреднения, как и период экспозиции, равен продолжительности жизни или соответствующего периода (например, продолжительность детства может быть принята 15 годам). Однако в реальных условиях данные мониторинга, как правило, доступны лишь за значительно более короткие периоды, и в качестве оценки параметра С_ср приходится довольствоваться средней арифметической из всех концентраций данного вещества, измеренных в данной среде за несколько последних лет или даже за 1-2 года, а там, где для решения задач оценки риска приходится проводить специальный интенсивный мониторинг при отсутствии данных систематического – усреднять величины, полученные при таком разовом обследовании (например, загрязнения почвы или продуктов питания).

При переходе от концентраций токсиканта в воздухе и в воде к дозам обычно используют “стандартные” параметры легочной вентиляции и водопотребления для взрослых и детей, а при пересчёте суточной дозы на кг массы тела – “стандартные” значения последней. Так, US EPA рекомендует в качестве средней оценки объёма лёгочной вентиляции за сутки 20 м³ для взрослых и 10 м³ для детей 1-14 лет; потребления питьевой воды – соответственно, 1,9 л и 1,7 л; массы тела – 70 кг и 22,5 кг. Предпочтительно использовать национальные и, если имеются, региональные “стандарты” такого рода, а также региональные (а ещё лучше – местные) данные о потреблении воды хозяйственно-питьевого водопровода для мытья тела, о купании в загрязнённых водоёмах и, что наиболее важно, о потреблении пищи. Для оценки СДД, получаемой с пищей, необходима как можно более приближенная к местным условиям оценка соотношения между различными продуктами в рационах питания различных возрастных и/или организованных группах населения с особым вниманием к вкладу тех продуктов местного происхождения, которые могут содержать повышенные концентрации загрязнителей, мигрирующих из почвы или воды водоёмов, а также продуктов, завозимых из других зон. Недостаточность таких сведений (в особенности, в отношении домашнего питания) является основным источником неопределённости оценки пищевого пути экспозиции даже в тех случаях, когда имеется немало данных химического анализа пищи на содержание токсичных металлов и других загрязнителей.

Для оценки дозы, поглощаемой детьми непосредственно из почвы (с грязными руками и т.п.), по рекомендации US EPA, можно принять, что дети в возрасте от 1 до 6 лет “потребляют” её в количестве 200 мг, а старше 6 лет - 100 мг за день. Однако это потребление, зависящее от климатических условий, особенностей поведения, гигиенических навыков, является крайне приблизительной, что также вносит существенную неопределённость в расчёты экспозиции по одному из путей, имеющему особое значение в младшем детском возрасте.

Оценка зависимости “доза-ответ”

Зависимость между дозой вещества и вероятностью вредного воздействия является основой при оценке риска. Эта зависимость выражена величиной “фактора потенциала” вещества. EPA делает 2 общих допущения о “доза-ответных” связях конкретных веществ:

• для канцерогенных эффектов, допуская, что эффекты могут встретиться при любой дозе, и они возникают из-за изменений генетических материалов;
• для неканцерогенных эффектов, допуская, что уровень порога существует, и воздействие ниже этого уровня не вызывает вредный эффект на здоровье.

Из-за этих фундаментальных различий в связях “доза-ответ” для канцерогенов и неканцерогенов обсуждаются ниже 2 отдельных подхода.

Определение фактора потенциала канцерогенных веществ

На основании моделирования “доза-ответных” функций EPA разработало 2 критерия: “канцерогенный фактор потенциал” и “единичный фактор риска” для многих подозреваемых для человека канцерогенов. В сравнительном анализе рисков обычно используются эти оценки потенциала для того, чтобы оценить риски, связанные с воздействием канцерогенов.

Используя разработанные для отдельных канцерогенных веществ зависимости доза-ответ, исследователи высчитывают индивидуальный риск при различных путях поступления вещества в организм. Прижизненный риск определяется умножением средней дневной дозы на, так называемый, фактор потенциала, который определяет верхнюю оценку риска для человека. Фактор потенциала канцерогенного вещества (CPF) представляет собой угол наклона кривой доза-ответ. Агентство по охране окружающей среды (ЕРА) располагает факторами потенциала для нескольких десятков наиболее изученных канцерогенных веществ.

Рис. 5.1 - “Доза-ответная” зависимость при низких дозах воздействия

“Доза-ответная” зависимость также выражается и в понятии риска на единицу концентрации. Допущения при проведении расчета включали предположение, что средний человек вдыхает 20 куб.м воздуха в сутки, пьет 2 литра воды в день и средняя масса тела взрослого человека равна 70 кг. Единицей риска для воздуха, поступающего ингаляционным путем, является риск на микрограмм вещества на кубический метр воздуха, или единица риска для питьевой воды является риск на микрограмм на литр воды. EPA утвердило CPF и значения единичного фактора риска, отражающих 95% доверительный интервал “доза-ответной” функции, оцененный с использованием линейной множественной “доза-ответной” модели. Они не объясняют неопределенности, присущие экспериментальным данным при использовании их для человека.

Однако, так как эти допущения применяются при анализе всех проблем территории, то полученные результаты можно сравнивать и оценивать, как это требуется в сравнительном анализе рисков.

“Доза-ответные” функции для неканцерогенов

Для оценки биологического эффекта неканцерогенных веществ EPA приняло допущение, что существует некая пороговая доза , ниже которой не будет выявляться вредный эффект. Таким образом, порог является минимальной дозой, которую надо превысить, чтобы вызвать вредное воздействие. Все дозы, ниже пороговых, не будут вызывать неблагоприятных эффектов, в отличие от всех доз выше пороговых. Наиболее высокая доза, не вызывающая эффекта, называется уровнем необнаруживаемого эффекта. Самая низкая доза, вызывающая эффект, называется минимальным уровнем обнаруживаемого эффекта. Вероятность вредного эффекта повышается с увеличением дозы выше порогового уровня. Однако, “доза-ответная” связь выше порога различная для разных химических веществ и типов воздействия и еще недостаточно изучена для многих химических веществ.

Определение референтной дозы

При отсутствии эпидемиологических данных для характеристики “доза-ответных” зависимостей для неканцерогенов необходимо определить пороговую дозу. На рис. 5.2 приведена типичная “доза-ответная” функция для неканцерогенов. Пороговая доза для химического вещества почти равняется NOAEL, которая является самой большой дозой, при которой не наблюдается эффекта в токсикологическом эксперименте. Простое вещество может оказывать больше, чем один вредный эффект, и NOAELs для этих эффектов могут быть различными. NOAEL - это величина, которая обычно используется как основа для оценки максимального безопасного уровня.

Рис. 5.2 – Типичная “доза-ответная” кривая для неканцерогенов:

LOAEL – наименьший уровень, при котором наблюдается эффект;

NOAEL – наивысший уровень, при котором не наблюдается эффекта;

RfD – референтная (безопасная) доза;

UF – единичный фактор;

MF – множественный фактор

ЕРА разработало безопасные уровни, так называемые “референтные дозы” (RfD), разделив величину NOAEL на фактор неопределенности (коэффициент запаса), таким образом, референтная доза будет всегда ниже, чем NOAEL. Референтная доза (RfD) определяется, как: “доза ежедневного воздействия токсического вещества на население (включая чувствительные подгруппы), которая не вызывает определяемого неблагоприятного эффекта в течение всей жизни” (EPA, 1991). Она выражена в миллиграммах вещества на килограмм массы тела в день. Референтные дозы оценивают уровни порогов и обычно используются как относительные меры уровней воздействующих концентраций. Если величина воздействующей дозы, превышающей референтную дозу, увеличивается, то вероятность неблагоприятного эффекта на здоровье также увеличивается. Поэтому, значительное превышение референтной дозы приводит к значительному риску для здоровья человека.

Характеристика риска

Характеристика риска – это связь между оценкой риска и ранжированием риска. Этот этап включает соединение информации, полученной на трех предыдущих этапах оценки риска: данные об идентификации опасности (этап 1), о “доза-ответной” зависимости (этап 2) и об оценке воздействия (этап 3). На этом этапе решаются вопросы о форме представления результатов анализа лицам, принимающим решения, учитывается информация о множестве загрязнителей и путях поступления веществ в форме, доступной, наглядной и позволяющей им, оценить соответствующие риски, расставленные по различным экологическим проблемам региона. Так как характеристики рисков канцерогенов и неканцерогенов отличаются, ниже они рассматриваются отдельно.

Характеристика канцерогенных рисков

Наиболее полезными и информативными оценками канцерогенного риска в проектах сравнительного анализа риска являются величины превышения индивидуального риска в течение всей жизни и превышение числа ежегодных случаев рака над “ожидаемым” среди людей, подвергающихся воздействию. Величина популяционного риска - есть предполагаемый годовой уровень заболеваемости раком. В большинстве региональных проектов сравнительного анализа оцениваются как индивидуальные риски, так и для всего населения (популяционные), но в большинстве исследований больше доверяют оценкам популяционного риска в окончательном ранжировании проблем региона для канцерогенных рисков.

Индивидуальный канцерогенный риск

Индивидуальный канцерогенный риск основывается на “доза-ответной” зависимости и оценке экспозиции (воздействия). Он рассчитывается умножением канцерогенного фактора потенциала на среднюю суточную дозу, которой подвергается отдельный человек. Фактор потенциала представляет собой угол наклона кривой “доза-ответ”.

Индивидуальный канцерогенный риск можно рассчитать по формуле

ICR = CPF·D ,

где ICR - индивидуальный канцерогенный риск;

CPF - фактор потенциала;

D - доза.

Индивидуальные риски могут быть рассчитаны для отдельных лиц различных групп населения. Затем в сравнительном анализе рисков из индивидуальных рисков рассчитывают среднюю арифметическую и получают средний экспонированный индивидуальный риск, а затем определяют величину максимального экспонированного индивидуального риска. Средний экспонированный индивидуальный риск будет отражать риск для большинства подверженного населения. Максимальный экспонированный индивидуальный риск будет отражать риск для людей, подвергающихся самым высоким концентрациям.

Канцерогенный риск для населения

Канцерогенный риск для населения представляется как показатель заболеваемости раком и рассчитывается, исходя из “доза-ответной” зависимости и оценки экспозиции. Это может быть получено умножением индивидуальных канцерогенных рисков на численность населения, подвергающегося этому воздействию:

DL = ICR·POPL ,

где DL - уровень заболеваемости раком;

ICR - индивидуальный канцерогенный риск;

POPL - численность населения.

Этот расчет может быть сделан для конкретных групп населения и затем рассматривается общая оценка для всего населения. Загрязнители воздуха, например, могут иметь более высокий риск для городского населения, чем для сельского. В этом случае уровень заболеваемости раком может быть рассчитан отдельно для городского и сельского населения на основании их уровней воздействия и с учетом численности, а затем рассчитать общее число “ожидаемых” случаев рака для всего подвергающегося населения.

Указания: В ходе практического занятия:

1. Составить сценарий воздействия загрязнителя на человека.

2. Рассчитать дозовую нагрузку при поступлении анализируемого вещества.

Рассчитать поглощенную дозу для взрослого и ребенка при пероральном пути поступления для каждой из сред.

Рассчитать общую совокупную дозу (дермальная + поглощение) для взрослого и ребенка от каждой из сред.

Рассчитать среднюю дневную дозу, складывая общие совокупные дозы для каждой из сред.

3. Рассчитать индекс опасности неканцерогенных эффектов для каждого из путей воздействия.

4. Рассчитать риск возникновения канцерогенных эффектов при воздействии анализируемого вещества при заданном сценарии воздействия.

5. Дать характеристику риска воздействия анализируемого вещества на население.

Расчет анализируемого вещества ведем по следующим формулам:

1. Кожное воздействие

Внутренняя (абсорбционная) доза при кожном контакте - количество вещества на единицу веса тела, которое пересекло абсорбционные барьеры организма - попало в кровь, прошло желудочно-кишечный барьер.

1.1. Поверхностные и подземные воды:

DERMWAT = (CW·SA·PC·ЕТ·EF·ED·0,001)/(BW·AT),

где CW - концентрация в воде, мг/л;

SA - общая площадь поверхности тела, см² ;

PC - константа дермальной проницаемости, см/час;

ЕТ - время воздействия, час/день;

EF - частота воздействия, случаи/год;

ED - длительность воздействия, годы;

BW - вес тела, кг;

AT - усредненное время (при оценке канцерогенного действия AT = 365 дней х 70 лет; при оценке неканцерогенного действия AT = 365 дней х 15 лет);

0,001 – коэффициент для перевода см³ в литры.

1.2. Почва:

DERSOIL = (CS·SA·ABS·AF·EF·ED·0,001)/(BW·AT),

где CS - концентрация в почве, мг/кг;

SA - площадь поверхности контакта кожи с почвой, см² /случай;

ABS - фактор поглощения при дермальном контакте, безразмерная величина;

AF - фактор степени сцепления кожи с почвой, кг/см² .

2. Воздействие при поглощении:

Полученная доза при поглощении - количество вещества на единицу веса тела, которое пересекло границы организма - попало внутрь (в желудочно-кишечный тракт).

2.1 Подземные и поверхностные воды:

INGESTWAT = (CW·IR·EF·ED)/(BW·AT),

где IR - величина водопотребления, л/день;

EF - частота воздействия, дни/год.

2.2. Почва:

INGESTSOIL = (CS·IR·EF·ED)/(BW·AT),

где IR - случайное поглощение почвенных частиц, кг/день;

EF - частота воздействия, дни/год.

Результаты расчетов сводим в четыре таблицы (по четырем видам поглощения)

ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Условия, при которых допускается сброс в водные объекты сточных вод.

2. Влияние загрязнения водных объектов сточными водами на их санитарный режим, органолептические свойства воды, здоровье населения (эта тема может быть подготовлена несколькими студентами по разным видам загрязнений, например городские сточные воды, пестициды, сточные воды производств синтетической химии, гетероциклические соединения, ядовитые вещества растительного и животного происхождения и т.д.).

3. Гигиеническое значение органолептических свойств питьевой воды.

4. Характеристика сточных вод производств синтетической химии и их влияние на санитарный режим водоемов и организм теплокровных животных.

5. Современные методы очистки промышленных сточных вод производств синтетической химии и условия выпуска их в водоемы.

6. Санитарная охрана водоемов от загрязнения сточными водами предприятий черной металлургии:

6.1. Гигиеническая оценка эффективности современных методов очистки сточных вод и санитарные условия спуска сточных вод в водоемы.

6.2. Канцерогенные вещества в сточных водах металлургической промышленности и мероприятия по санитарной охране водоемов.

7. Использование водных ресурсов для орошения.

8. Использование городских сточных вод для орошения.

9. Использование городских сточных вод для промышленного водоснабжения.

10. Роль первичной, вторичной и третичной очисток сточных вод.

11. Барьерные функции коммунальных водоочистных станций.

12. Санитарные требования к городским сетям водопровода.

13. Санитарные требования к городским сетям канализации.

14. Санитарный надзор в области санитарной охраны водоемов и очистки сточных вод.

15. Мероприятия по защите водных объектов от пестицидов.

16. Сравнительная характеристика методов обеззараживания.

17. Общая характеристика водно-санитарного законодательства.

18. Санитарно-технические мероприятия по охране водоемов от загрязнения.

19. Санитарно-гигиеническая характеристика различных методов водоподготовки (фторирование, обесфторивание, опреснение и др.).

20. Гигиенические аспекты применения синтетических флокулянтов при водоподготовке к питьевому водоснабжению.

21. Гигиеническое значение осадков водопроводных станций.

22. Гигиеническое значение осадков канализационных очистных сооружений.

23. Создание комплекта наглядной агитации для какого-либо промышленного предприятия по охране окружающей среды.

24. Разработка предложений по водоохранным мероприятиям для какого-либо конкретного промышленного предприятия, района города, водоема.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Руководство к лабораторным занятиям по коммунальной гигиене: Учебн. пособие / Е.И. Гончарук, Р.Д. Габович, С.И. Гаркавый и др.; Под ред. Е.И. Гончарука. – М.: Медицина, 1990. – 416 с.: ил.

2. СНиП 2.04.02 - 84. Водоснабжение.

3. СНиП 2.04.03 - 85. Канализация.

4. ГОСТ 2874 - 82. Вода питьевая.

5. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (№ 1166 - 1174), - М.: Медгиз, 1975.

6. ГОСТ 2761 - 84. Гигиенические требования к водоемам 1-го вида водопользования.

7. ГОСТ 17.1.5.02 - 80. Гигиенические требования к местам купания и отдыха на водоемах.

8. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду / Под ред. Ю.А. Рахманина, С.М. Новикова, Т.А. Шашиной, С.И. Иванова. – М.: Госсанэпиднадзор Минздрава России, 2004. - 143 с.

Учебное издание

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических заданий по курсу «Санитарно-гигиенические основы специальности» (для студентов 4 курса дневной и заочной формы обучения специальности 6.092600 «Водоснабжение и водоотведение»)

Составители: ДЕГТЕРЕВА Людмила Ивановна,

КОВАЛЕВА Елена Александровна

Ответственный за выпуск: проф. С.С.Душкин

Редактор: Н.З.Алябьев

План 2006, поз. 375

__________________________________________________________________

Подп. к печати 7.02.2006 Формат 60х84.1/16 Бумага офисная

Печать на ризографе. Усл.-печ. л. 2,0. Тираж 160 экз.

Зак. № Цена договорная.