Коммунальная гигиена

Шлепнина, Т. Г. Коммунальная гигиена : учебник / Т. Г. Шлепнина, Е. В. Кирпиченкова. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2023. - 752 с. - ISBN 978-5-9704-6975-0, DOI: 10.33029/9704-6975-0-COM-2023-1-752.

Аннотация

Коммунальная гигиена — одна из ведущих специальных дисциплин учебного плана медико-профилактического факультета и наиболее объемный и разносторонний раздел деятельности государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Особенность коммунальной гигиены в ее органической связи с глобальными проблемами урбанизации, градостроительства, развитием систем жизнеобеспечения самых разных масштабов: от столичного мегаполиса до объектов автономного существования человеческого коллектива. В связи с этим развитие коммунальной гигиены во многом определяется общественно-экономическими отношениями в стране, характером государственного устройства, соотношением форм собственности.

Учебник написан в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по специальности 32.05.01 «Медико-профилактическое дело» и предназначен для студентов медицинских вузов, ординаторов и врачей; его содержание соответствует программе по коммунальной гигиене, утвержденной в установленном порядке.

Список сокращений

АКХ — академия коммунального хозяйства

БА — биоаэрозоли

БВК — белково-витаминный концентрат

БГКП — бактерии группы кишечных палочек

БОК — безопасные остаточные количества химического вещества

БП — бенз(а)пирен

БПК — биохимическая потребность в кислороде

БУ — блок управления

ВБИ — внутрибольничная инфекция

ВЛ — воздушные линии

ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения

ВСВ — временно согласованные выбросы

ВСП — временное смещение порога слуха

ГГМО — гипогеомагнитная обстановка

ГГМУ — гипогеомагнитные условия

ГГН — государственные гигиенические нормативы

ГМП — геомагнитное поле

ГН — гигиенические нормативы

ГОСТ — государственные стандарты

ГРЭС — государственные районные электростанции

ГСС — галогенсодержащие соединения

ДВС — двигатель внутреннего сгорания

ДДТ — дихлордифенилтрихлорэтан

ДДУ — детские дошкольные учреждения

ДОК — допустимая остаточная концентрация

ДПР — дочерние продукты распада

ЕТР — европейская территория России

ЕЭК ООН — Европейская экономическая комиссия Организации Объединенных Наций

ЗОС — заключение о соответствии

ЗПО — земледельческие поля орошения

ЗСО — зоны санитарной охраны

ИК — инфракрасный

ИФ — информационный фонд

ИЭР — импульсный электрический разряд

КЕО — коэффициент естественной освещенности

КИЗА — комплексный индекс загрязнения атмосферы города

ЛКП — лактозоположительные кишечные палочки

ЛОС — летучие органические соединения

ЛПО — лечебно-профилактическая организация

ЛПР — лица, принимающие решения

ЛХС — летучие хлорорганические соединения

МАИР — Международное агентство по изучению рака

МКРЗ — Международная комиссия по радиационной защите

МНД — максимальная недействующая доза

МЭД — мощность эквивалентной дозы

НИЭР — низковольтные импульсные электрические разряды

ОБУВ — ориентировочные безопасные уровни воздействия

ОВОС — оценка воздействия на окружающую среду

ОДУ — ориентировочный допустимый уровень

ОКИ — острые кишечные инфекции

ОМЧ — общее микробное число

ООН — Организация Объединенных Наций

ООПТ — особо охраняемые природные территории

ПАВ — поверхностно-активные вещества

ПАН — пероксиацетилнитрат

ПАУ — полиароматические углеводороды

ПБН — пероксибензоилнитрат

ПДВ — предельно допустимые выбросы

ПДК — предельно допустимые концентрации

ПДС — предельно допустимые сбросы

ПДУ — предельно допустимые уровни

ПДУВ — предельно допустимые уровни внесения веществ в почву

ПЗА — потенциал загрязнения атмосферы

ПК — персональный компьютер

ПКШ — платиново-кобальтовая шкала

ППР — планово-предупредительный ремонт

ППЭ — поверхностная плотность потока энергии

ПСМ — полимерные синтезируемые материалы

РД — радиочастотный диапазон

РЛС — радиолокаторная станция

РУ — распределительные устройства

СанПиН — санитарные правила и нормы

СГМ — социально-гигиенический мониторинг

СЗЗ — санитарно-защитная зона

СНиП — строительные нормы и правила

СПАВ — синтетические поверхностно-активные вещества

СПЗ — суммарный показатель загрязнения

СЭП — статическое электрическое поле

ТПК — территориально-промышленные комплексы

ТКО — твердые коммунальные отходы

ТУ — технические условия

ТЭС — теплоэлектростанция

ТЭЦ — теплоэлектроцентраль

УФИ — ультрафиолетовое излучение

УФО — ультрафиолетовое облучение

ХОБЛ — хроническая обструктивная болезнь легких

ХПК — химическая потребность в кислороде

ХПК — химическое потребление кислорода

ЭЛОУ — электрообессоливающие установки

ЭМИ — электромагнитное излучение

ЭМП — электромагнитное поле

Предисловие

Профессору Валерию Тихоновичу Мазаеву и профессору Анатолию Александровичу Королеву посвящается

Коммунальная гигиена — одна из ведущих специальных дисциплин учебного плана медико-профилактического факультета и наиболее объемный раздел деятельности органов государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Особенность коммунальной гигиены — в ее органической связи с важными проблемами градостроительства, благоустройства населенных мест, развитием систем жизнеобеспечения самых разных масштабов: от столичного мегаполиса до объектов автономного существования человеческого коллектива (космические, подводные корабли и аппараты и пр.). В связи с этим ее развитие во многом определяется общественно-экономическими отношениями в стране, характером государственного устройства, соотношением форм собственности.

В ходе проводимой в стране административной реформы начиная с 2004 г. значительно изменились принципы деятельности и структура государственных органов, осуществляющих санитарно-эпидемиологический надзор, его законодательно-правовая основа. Претерпел существенные изменения Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ. В соответствии с Градостроительным кодексом РФ от 29 декабря 2004 г. № 190-ФЗ государственный санитарно-эпидемиологический надзор в области жилищного строительства и планировки населенных мест осуществляется в рамках государственного строительного надзора. Изменились многие подзаконные нормативные правовые акты: санитарные правила и нормы, некоторые гигиенические нормативы (ГН). Указанные обстоятельства потребовали создания нового учебника по коммунальной гигиене.

Задача коммунальной гигиены как учебной дисциплины дипломного этапа непрерывного высшего медицинского образования — сформировать у студентов представление о воздействии на организм факторов среды обитания человека в условиях поселений, а также научить решению частных профессиональных задач в этой области. Освоение метода оценки риска воздействия и методики ведения социально-гигиенического мониторинга (СГМ) осуществляется на постдипломном уровне образования в рамках новой специализации «социально-гигиенический мониторинг», утвержденной в 2003 г.

При изложении материала авторы учитывали современную тенденцию к фундаментализации высшего медицинского образования, а также необходимость дальнейшего развития и укрепления физиолого-гигиенического направления профилактической медицины.

Учебник написан в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования по специальности 32.05.01 «Медико-профилактическое дело». Его содержание соответствует примерной основной образовательной программе по коммунальной гигиене, утвержденной в установленном порядке.

Авторы будут глубоко признательны за отзывы и критические замечания (ecolog.n@1msmu.ru).

Введение

Коммунальная гигиена как наука и учебная дисциплина. Формирование и определение коммунальной гигиены

Коммунальная гигиена (гигиена населенных мест, гигиена поселений) выделилась из гигиены - профилактического раздела медицинской науки, в процессе дифференциации последней, начавшемся в первой четверти XX в. Толчком к выделению коммунальной гигиены как учебной дисциплины в учебном плане санитарно-гигиенического факультета медицинских вузов послужила индустриализация страны. Возникновение промышленных мощностей, их высокие темпы развития, появление гигантов индустрии в добывающих отраслях и отраслях первичной переработки (каменноугольная, металлургическая, нефтеперерабатывающая, целлюлозно-бумажная промышленность) повлекли за собой образование больших объемов промышленных отходов. Поступая в больших количествах в атмосферный воздух, поверхностные водные объекты и накапливаясь в виде отвалов пустой породы, "хвостов" рудообогащения на почве, промышленные отходы в местах сброса и накопления в значительной мере изменяли свойства и состав элементов среды обитания человека. Это зачастую сказывалось на состоянии здоровья не только людей, непосредственно связанных с производством, но и всего населения, проживающего в зоне влияния индустриальных промышленных комплексов.

Процесс урбанизации, прямое следствие процесса индустриализации, коренным образом изменял и условия жизни населения. Многоэтажное жилищное строительство, повышение плотности населения и резкое увеличение размеров промышленных городов вызывали необходимость организации централизованных систем питьевого водоснабжения, водоотведения (канализации) и отопления, системы городского транспорта, упорядочения системы планировки и застройки населенных мест, новых подходов к жилищному строительству.

Накапливающиеся (концентрирующиеся) твердые и жидкие бытовые отходы не могли, как ранее, утилизироваться через обычные природные циклы круговорота веществ. Появилась необходимость разработки инженерных технологий их обработки, обезвреживания с целью уменьшения неблагоприятного влияния на среду обитания человека и косвенно на здоровье и условия жизни населения.

Для принятия обоснованных управленческих решений по сложным проблемам индустриализации и урбанизации была необходима гигиеническая оценка новых факторов среды обитания человека.

Во второй четверти ХХ в. в нашей стране возникла насущная социальная и политическая проблема освоения новых территорий для промышленного и гражданского строительства в регионах с необычными, зачастую экстремальными для существования человека природно-климатическими условиями. Ее решение поставило перед гигиенической наукой задачи изучения физиологических процессов адаптации человека к таким условиям и разработки санитарных мероприятий, способствующих оптимизации этих процессов.

Таким образом, за весьма короткое время, всего за 1–2 десятилетия, были сформированы новые как для среды обитания, так и для человека факторы, способные оказывать неблагоприятное влияние на здоровье человека и условия его жизни. Ответом на потребности общества в оценке характера и степени этих новых неблагоприятных воздействий стало выделение из общей гигиены нового раздела - коммунальной гигиены, или гигиены населенных мест. Уже к 40-м гг. ХХ в. большое количество новых научных фактов позволило коммунальной гигиене сделать шаг в своем развитии и перейти от описательной науки к науке нормативной. В это время были разработаны методологические основы и опубликованы методические схемы гигиенического нормирования химического фактора в водной среде (проф. С.Н. Черкинский, 1945) и в атмосферном воздухе (проф. В.А. Рязанов, 1949).

"Наука начинается с тех пор, как начинают измерять, - говорил Д.И. Менделеев. - Точная наука немыслима без меры". Для коммунальной гигиены такой мерой стали гигиенические нормативы - предельно допустимые концентрации (уровни воздействия) факторов среды обитания. Наличие собственной методологии, предмета исследования и нормативной базы создало предпосылки для формулировки определения новой науки. Оно было дано проф. С.Н. Черкинским, опубликовано им в 1945 г. и быстро получило распространение.

Коммунальная гигиена - раздел медицинской науки гигиены, изучающий влияние факторов среды обитания на здоровье человека в условиях населенных мест (поселений) и на этой основе разрабатывающий гигиенические нормативы и санитарные правила, обеспечивающие сохранение здоровья и благоприятные условия жизни населения .

Как учебная дисциплина коммунальная гигиена была официально введена в учебный план санитарно-гигиенического (ныне - медико-профилактического) факультета в 1933 г., когда этот факультет появился в медицинских вузах Советского Союза. Первая программа по коммунальной гигиене, разработанная на кафедре коммунальной гигиены Первого московского медицинского института (ныне Первый московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова), была официально утверждена в 1936 г. Ее содержание отражало борьбу двух направлений - санитарно-технического и физиолого-гигиенического. Программа представляла собой компромисс между ними. В последующих редакциях программы прослеживается эволюция в сторону физиолого-гигиенического направления. Его ведущий методологический принцип - установление причинно-следственных связей состояния здоровья человека с воздействием на него факторов среды его обитания.

Одновременно с процессом формирования коммунальной гигиены как самостоятельной науки развивался и процесс ее дальнейшей дифференциации. В настоящее время можно считать четко оформившимися следующие разделы коммунальной гигиены:

гигиена воды и питьевого водоснабжения;
санитарная охрана водных объектов;
гигиена почвы населенных мест;
гигиена атмосферного воздуха поселений;
гигиена жилых и общественных зданий и помещений;
гигиена планировки населенных мест (поселений).

Цель последнего раздела - интеграция вышеназванных разделов, посвященных наиболее важным элементам среды обитания человека.

Для коммунальной гигиены характерно использование в исследованиях методов фундаментальных наук - физики, химии, физиологии человека, биохимии, биофизики и др. Широко применяются также методы санитарного описания, гигиенического картографирования, математической статистики, начинают внедряться и имеют большую перспективу методы математического моделирования.

Проблемы гигиены населенных мест привлекали к себе внимание еще на заре зарождения научных гигиенических представлений. В руководствах по гигиене крупнейших гигиенистов Западной Европы М. Петтенкофера, К. Флюгге, М. Рубнера нашли отражение вопросы, которые впоследствии стали основой коммунальной гигиены. Много внимания этим вопросам уделяли и отечественные гигиенисты. В 1865 г. была открыта первая в России кафедра гигиены в Казанском императорском университете. Первым профессором кафедры стал Аркадий Иванович Якобий (1827–1907). Разносторонне образованный ученый, А.И. Якобий известен как автор работ по медико-топографическим описаниям. Необходимо отметить также его работу "О вентиляционных формулах. Математические исследования", опубликованную в журнале М. Петтенкофера "Archiv fur Gygiene". С 1873 по 1885 г. он заведовал кафедрой гигиены в Харьковском университете.

Алексей Петрович Доброславин (1842–1889) возглавлял секцию по оздоровлению населенных мест, общественных и частных зданий Русского общества охранения народного здравия, участвовал в комиссии по оздоровлению Петербурга. Он по праву считается основателем, первым профессором кафедры гигиены Медико-хирургической академии в Петербурге (1871) и основоположником экспериментальной гигиены в России.

К числу основоположников отечественной гигиены принадлежал Федор Федорович Эрисман (1842–1915) - крупнейший русский гигиенист, видный санитарно-общественный деятель. Среди его многочисленных работ - серьезные исследования по проблемам коммунальной гигиены: о жилищных условиях в Петербурге, о ночлежных домах. В 1884 г. Эрисман опубликовал работу "К вопросу о качестве и количестве воды для водоснабжения городов", в которой были намечены основы гигиенического нормирования. Известны его санитарные заключения о водоснабжении г. Николаева, качестве воды Мытищинского водопровода, выборе места водозабора для Петербургского водопровода. Большую роль в гигиенической науке и санитарной практике сыграли опубликованные Ф.Ф. Эрисманом "Руководство к гигиене" и "Краткий учебник по гигиене".

Иринарх Полихрониевич Скворцов (1847–1921) возглавил кафедру гигиены Казанского университета, сменив на этом посту А.И. Якобия в 1872 г. Он занимался санитарным благоустройством города и проблемой санитарных условий жизни населения. С 1882 по 1885 г. И.П. Скворцов заведовал кафедрой гигиены Варшавского университета; он публиковал материалы о санитарном состоянии путей сообщения, городов и сел России, отчет о путешествии по Волге, Каме и Уралу, предпринятом специально для расширения своих профессиональных знаний.

Выдающимся ученым-гигиенистом и специалистом в области коммунальной гигиены был Григорий Витальевич Хлопин (1863–1929). Ученик Ф.Ф. Эрисмана, он последовательно заведовал кафедрами гигиены в Юрьевском, Новороссийском (в Одессе) и Женском медицинском институте (в Петербурге), с 1904 по 1918 г. работал на кафедре гигиены в Институте для усовершенствования врачей, а с 1918 по 1921 г. - в Военно-медицинской академии в Петрограде. В 20-е гг. ХХ в. вышло его оригинальное двухтомное руководство "Основы гигиены" и "Курс общей гигиены", где четко и объемно сформулирована конечная цель, стоящая перед гигиеной: "Основная задача этой науки заключается в том, чтобы сделать развитие человека наиболее совершенным, упадок жизни - наименее быстрым, жизнь - наиболее сильной и смерть - наиболее отдаленной". Свыше четверти века Г.В. Хлопин возглавлял русскую гигиеническую науку и сформировал влиятельную школу отечественных гигиенистов (В.А. Яковенко, А.Ф. Никитин и др.), многие их них заведовали кафедрами гигиены в различных вузах.

Ученые-гигиенисты советского периода, как правило, начинали свою профессиональную деятельность практическими санитарными врачами или эпидемиологами в трудных для страны условиях гражданской войны и послевоенной разрухи. Среди них видное место занимали З.Г. Френкель, А.Н. Сысин и А.Н. Марзеев.

Захарий Григорьевич Френкель (1869–1970), заслуженный деятель науки, действительный член Академии медицинских наук (АМН) СССР, с 1896 г. работал санитарным врачом Новоладожского уезда Новгородской губернии, затем - Петергофского санитарного участка, заведовал санитарным бюро в Вологде и Костроме. Вскоре после Октябрьской революции организовал музей коммунальной и социальной гигиены в Петрограде, в 1922 г. основал в Институте для усовершенствования врачей первую в СССР кафедру коммунальной гигиены, которой заведовал до 1953 г. Кроме того, он участвовал в подготовке инженеров - читал курс коммунальной гигиены в Политехническом институте и в Институте коммунального хозяйства. Труд З.Г. Френкеля "Основы общего городского благоустройства" долгое время служил руководством для санитарных врачей и коммунальных инженеров. Ученому принадлежит более 250 научных работ. Френкель продолжал активную научную деятельность до конца своей жизни; его последние работы опубликованы в 1969 и 1970 гг.

Алексей Николаевич Сысин (1879–1956), заслуженный деятель науки, действительный член АМН СССР, в 1908 г. окончил Московский университет. Еще студентом участвовал в борьбе с эпидемией холеры. Став врачом, работал в Саратовском, Екатеринославском, Вологодском и Нижегородском земствах. В 1913 г. А.Н. Сысин был избран на должность городского санитарного врача Москвы и во время Первой мировой войны руководил эвакуационным госпитальным делом и борьбой с эпидемическими заболеваниями в городе. Со дня организации в 1918 г. Наркомздрава РСФСР и до 1923 г. он возглавлял его санитарно-эпидемиологический отдел. При непосредственном участии А.Н. Сысина был подготовлен проект декрета "О санитарной охране жилищ", разработаны первые "Санитарные правила по постройке жилых зданий" (1929), "Временный стандарт качества воды, подаваемой в сеть хозяйственно-питьевых водопроводов" (1939) и другие документы. Исключительно велика роль А.Н. Сысина в развитии гигиенической науки в период его работы заведующим кафедрой гигиены Московского государственного университета (1924–1931). С 1932 г. и до конца жизни он был директором Научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены (ныне ФГБУ "Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью" Министерства здравоохранения РФ), которому посмертно присвоено его имя. Как руководитель этого института А.Н. Сысин оказал большое влияние на развитие исследований по коммунальной гигиене в нашей стране.

Александр Никитич Марзеев (1883–1956), заслуженный деятель науки, действительный член АМН СССР, окончил Московский университет в 1911 г. Еще студентом старшего курса участвовал в борьбе с эпидемией холеры в Донбассе. Всю свою жизнь он посвятил борьбе с эпидемиями, делу санитарного оздоровления страны. В 1922 г. санитарный врач областной санитарной организации А.Н. Марзеев был назначен на должность заведующего санитарно-эпидемиологическим отделом Наркомздрава Украины, которым он руководил до 1934 г. В 1925 г. ученый организовал кафедру гигиены в Харьковском институте усовершенствования врачей, а в 1933 г. - кафедру коммунальной гигиены в Харьковском медицинском институте, которые возглавлял до 1941 г. Во время Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. А.Н. Марзеев заведовал кафедрой эпидемиологии Алма-Атинского медицинского института, а с 1944 г. - кафедрами коммунальной гигиены Института усовершенствования врачей и медицинского института в Киеве. В 1951 г. вышел учебник А.Н. Марзеева "Коммунальная гигиена" для санитарно-гигиенических факультетов медицинских институтов. Он был переведен на польский и китайский языки и выдержал 3 издания. Разностороннюю санитарную деятельность и чрезвычайно широкие научные интересы отражают 130 работ А.Н. Марзеева. В 1965 г. были опубликованы его "Воспоминания санитарного врача". Санитарным врачом А.Н. Марзеев продолжал считать себя независимо от своих званий и должностей.

Актуальные проблемы коммунальной гигиены

Большой перелом в развитии коммунальной гигиены произошел в конце 40-х гг. ХХ в. Дело в том, что в начале научного периода развития в коммунальной гигиене преобладало санитарно-техническое направление. Оно выражалось в том, что гигиенисты ограничивались изучением состояния среды обитания человека, без учета ее влияния на здоровье. В процессе научной дискуссии на страницах периодической печати и трибунах съездов гигиенистов было признано, что в основе гигиенических научных разработок должна лежать оценка влияния среды обитания на здоровье человека и условия его жизни , а не просто состояние среды. Развитию коммунальной гигиены во многом способствовали решения объединенной сессии Академии наук (АН) СССР и АМН СССР, посвященной физиологическому учению И.П. Павлова (1950). Они дали толчок к возникновению и развитию нового научного направления в коммунальной гигиене - гигиенического нормирования факторов среды обитания человека. Санитарные и санитарно-токсикологические эксперименты позволили выяснить характер длительного (хронического) воздействия малых доз химических веществ на организм теплокровных и обосновать предельно допустимые концентрации (ПДК), при которых исключены вредные последствия от попадания этих веществ в организм человека с питьевой водой и при дыхании.

Это научное направление в области влияния на здоровье человека водного фактора своим возникновением обязано профессору Самуилу Наумовичу Черкинскому (1897–1980), члену-корреспонденту АМН СССР, заслуженному деятелю науки РСФСР, почетному члену научных обществ Чехословакии, Болгарии, Венгрии и Германии. После окончания медицинского факультета Московского университета с 1922 по 1929 г. работал уездным санитарным врачом в Московской губернии, а с 1930 г. - в гигиенических научно-исследовательских институтах. Одновременно с 1936 г. С.Н. Черкинский - доцент, а с 1938 г. - заведующий кафедрой коммунальной гигиены Первого московского медицинского института. Основное направление научных исследований С.Н. Черкинского и созданной им научной школы - проблемы гигиены воды и питьевого водоснабжения и санитарной охраны водных объектов. Его учениками подготовлено и защищено свыше 150 диссертаций, в том числе 27 докторских. Монография С.Н. Черкинского "Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы" (1949) выдержала 5 изданий. Под его редакцией и при участии вышли второй том "Руководства по коммунальной гигиене" (1962) и "Руководство по гигиене водоснабжения" (1975). Всего им опубликовано свыше 260 научных работ, в том числе 12 монографий.

Большой вклад С.Н. Черкинский внес в развитие санитарного законодательства в области гигиены воды и питьевого водоснабжения. Под его руководством в 40–70-е гг. ХХ в. были разработаны все редакции государственных стандартов качества питьевой воды, выбора источника питьевого водоснабжения, положения о зонах санитарной охраны (ЗСО) водопроводов питьевого назначения, правил санитарной охраны водоемов.

С.Н. Черкинский всегда поддерживал непосредственную связь с практическими учреждениями санитарно-эпидемиологической службы, ее руководителями и санитарными врачами.

Гигиеническое нормирование химических веществ в атмосферном воздухе как научное направление коммунальной гигиены основал и развил Владимир Александрович Рязанов (1903–1968) - академик АМН СССР, заслуженный врач РСФСР. В 1926 г. он окончил медицинский факультет Воронежского университета, работал санитарным врачом, с 1930 по 1945 г. руководил Пермской санитарной организацией. В 1943 г. был избран заведующим кафедрой коммунальной гигиены Пермского медицинского института. В 1946–1952 гг. - первый заместитель министра здравоохранения, главный государственный санитарный инспектор РСФСР. С 1952 по 1964 г. Рязанов возглавлял кафедру коммунальной гигиены Центрального института усовершенствования врачей в Москве, а с 1962 по 1968 г. был директором Научно-исследовательского института общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина АМН СССР.

В докторской диссертации В.А. Рязанова "Планировка городов в связи с проблемой дыма" впервые были сформулированы принципы гигиенического нормирования и критерии вредности промышленных компонентов атмосферного воздуха, которые стали основой установления ПДК в нашей стране и странах Восточной Европы. В последующих работах В.А. Рязанова и его учеников решались теоретические вопросы механизма действия атмосферных загрязнений при изолированном и комбинированном поступлении в организм, а также разрабатывались методические подходы к изучению влияния атмосферных загрязнений на здоровье человека. Принципиальное значение для развития гигиены как науки сыграла работа В.А. Рязанова "Два направления в современной гигиенической науке" (1949), в которой подтверждается приоритетность физиологического направления в современной гигиене.

Большое внимание проблеме гигиенического нормирования экзогенных химических веществ в почве уделял Евгений Игнатьевич Гончарук (1932–2004), украинский гигиенист, профессор, академик АМН СССР и Национальной академии наук (НАН) Украины, заведующий кафедрой коммунальной гигиены Киевского медицинского института. Предложенная Е.И. Гончаруком методология этого научного направления учитывает опосредованный характер воздействия химического состава почвы на здоровье человека.

Проблему гигиенического нормирования факторов искусственной среды обитания (микроклимата) изучал Михаил Соломонович Горомосов, а впоследствии - его ученики. Важное значение в области гигиенического нормирования шумового фактора имеют работы Инны Львовны Карагодиной (р. 1926).

Гигиена планировки населенных мест получила развитие на новой методологической основе в работах профессора Константина Георгиевича Берюшева (1892–1973). В своей монографии "Предупредительный санитарный надзор за планировкой, застройкой и благоустройством населенных мест в СССР" (1962) он изложил основы гигиенических требований к планировке и благоустройству городов в условиях массового жилищного строительства с использованием типового проектирования жилых и общественных зданий. Большое значение имела идея комплексности застройки жилых массивов по принципу "микрорайон – жилой район" с системой объектов социально-бытового обслуживания.

В 80-е гг. ХХ в. проблемы гигиены планировки поселений получили развитие в работах Новосибирского научно-исследовательского института гигиены (А.А. Добринский и др.), в которых предложена модель территориальной системы расселения, а также детально представлена методика гигиенического сопровождения создания проектов региональной планировки.

Взаимодействие коммунальной гигиены с другими науками

Коммунальная гигиена как медицинская наука тесно взаимодействует с экологией (биологической наукой). Следует ясно представлять, что это разные, самостоятельные науки со своей методологией, объектами и предметами исследования, нормативной базой (таблица).

Таблица. Гигиена и экология: науковедческий анализ
Науковедческий критерий	Гигиена	Экология
Определение науки	Гигиена - "медицинская наука, изучающая влияние факторов среды обитания на здоровье человека, его работоспособность, условия жизни, разрабатывающая нормативы… направленные на оздоровление населенных мест, условий жизни людей" (Энциклопедический словарь медицинских терминов, 1983). "Гигиена - искусство или знание оберегать здоровье, охранять его от вреда" (В. Даль, 1880)	Экология - "наука о взаимоотношениях организмов между собой… Это - физиология взаимоотношений организмов со средой и друг с другом" (Э. Геккель, 1866). "Синтетическая биологическая наука о взаимоотношениях между живыми организмами и средой их обитания" (И.И. Дедю, 1989)
Методология	Антропоцентрическая	Гео(космо)центрическая
Объект исследования	Человек (индивидуум), человеческие коллективы при понимании неразрывности внутренней и внешней среды человека (И.М. Сеченов) и единства в человеке биологического и социального	Экосистема, включающая биоценоз и биотоп
Предмет исследования	Причинно-следственные связи в системе "человек–среда обитания"	Причинно-следственные связи в экосистеме, на биоценотическом уровне
Нормирование	"Установление пределов интенсивности и продолжительности воздействия на организм человека факторов среды обитания - не только антропогенных, но и природных" (Энциклопедический словарь медицинских терминов, 1983)	"Нормирование любого антропогенного воздействия на экосистему по реакции экосистемы в целом или ее “критического звена”". "Критерий допустимой нагрузки - отсутствие снижения продуктивности, стабильности, разнообразия системы" (И.И. Дедю, 1989)

Однако основная задача прикладных разделов этих наук (санитарии и охраны природы) - оценка технологических решений, инженерных систем, сооружений, устройств, направленных на повышение степени замкнутости технологического круговорота вещества и энергии, снижение техногенного (антропогенного) давления на природную среду в целом (экология) и на среду обитания человека и его здоровье (гигиена).

В современных условиях решение проблем коммунальной гигиены невозможно без рассмотрения соответствующих экологических вопросов. Например, внедрение в агротехническую практику гигиенических нормативов ПДК ядохимикатов, организация санитарного надзора за их соблюдением не решат проблемы неблагоприятного влияния почвы на здоровье населения, если не будут одновременно решаться вопросы антропогенной деградации почвы - эрозии, снижения содержания гумуса, снижения видового разнообразия биогеоценоза и пр., которые выступают предметом изучения экологии.

Правовое регулирование предупреждения этих неблагоприятных явлений - предмет деятельности государственных органов охраны природной среды. Успешная деятельность санитарно-эпидемиологической службы в области коммунальной гигиены, достижения санитарно-эпидемиологического благополучия возможна лишь при сочетании надзора за соблюдением санитарных правил и гигиенических нормативов и стремления к решению крупных экологических (природоохранных) проблем с органами государственной власти и муниципалитетами.

Ошибочна как попытка решения экологических проблем c помощью нормативных правовых инструментов санитарно-эпидемиологического надзора, так и борьба за санитарно-эпидемиологическое благополучие на фоне неблагоприятной экологической обстановки без усилий по ее изменению.

Принципиальная основа санитарных правил и гигиенических нормативов в области коммунальной гигиены - научное обоснование предельно допустимого (реже - оптимального) по воздействию на здоровье уровня факторов искусственной среды обитания и природных факторов в условиях населенных мест (поселений).

Соблюдение санитарных правил - компетенция специалистов в области технологии водоподготовки и подачи питьевой воды, в области обезвреживания промышленных выбросов в атмосферный воздух, жидких и твердых отходов производства и потребления, в области гражданского строительства, благоустройства и озеленения населенных мест и пр.

Коммунальный санитарный врач должен быть знаком с принципиальными основами соответствующих смежных наук и работать в тесном сотрудничестве с соответствующими специалистами в процессе составления заданий на проектирование, санитарной экспертизы проектов, санитарного надзора в процессе капитального строительства и при вводе построенных объектов в эксплуатацию.

Государственный санитарно-эпидемиологический надзор в нашей стране организуется и осуществляется на основе и в рамках санитарного законодательства. Санитарные правила и гигиенические нормативы - государственные правовые нормативные акты , основанные на Конституции РФ, кодексах и законах РФ, а иногда и на нормах международного права. Для грамотного пользования санитарными правилами санитарному врачу необходимо знать не только их научное обоснование, но и основы государственного, санитарного и природоохранного законодательства.

Особенности современной коммунальной гигиены

В современном постиндустриальном обществе невозможно автономное существование отдельных поселений (городов, поселков, сел и пр.), как в феодальные времена и в начале периода индустриализации. Характерно широкое развитие межпоселенных экономических, хозяйственных, культурных и прочих связей. Организационная и пространственная структура современных крупных городов также весьма сложна. Мы стоим перед необходимостью создания территориальной системы расселения в масштабах всей страны и иерархии территориальных систем, включающей федеральный, региональный и районный уровни. Такой системный подход предусмотрен Градостроительным кодексом РФ.

В территориальной системе расселения отражены структура и функциональные связи входящих в нее подсистем, что, по существу, и выступает объектом исследования коммунальной гигиены. Учитывая, что для освоения гигиенических аспектов территориальной системы расселения необходимы знания о влиянии на здоровье человека факторов среды, составляющих территориальную систему (т.е. всех остальных разделов коммунальной гигиены), ее детальное рассмотрение отнесено в раздел VI "Гигиена планировки поселений" настоящего учебника.

Сложность и многосторонняя взаимообусловленность факторов среды обитания современного поселения - побудительный мотив для введения системы постоянного наблюдения за влиянием факторов среды на здоровье населения. Такая система получила название социально-гигиенического мониторинга. СГМ введен в РФ Постановлением Правительства РФ № 426 от 1 июня 2000 г.

Социально-гигиенический мониторинг (СГМ) - это государственная система наблюдения за состоянием здоровья населения и состоянием среды обитания, их анализа, оценки и прогноза, а также определения причинно-следственных связей между воздействием факторов среды и состоянием здоровья человека .

Основная цель СГМ - систематизация информации, необходимой для принятия управленческих решений, направленных на обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения. При ведении мониторинга формируется федеральный информационный фонд данных о состоянии здоровья населения и среды обитания. В формировании информационного фонда, в соответствии с постановлением Правительства РФ, принимает участие большое число государственных служб и ведомств, которые владеют соответствующей информацией. Координатор ведения СГМ - Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор).

Мониторинг проводится по отдельным программам на федеральном уровне, уровне субъектов РФ и муниципальных образований. На основе данных информационного фонда выявляются причинно-следственные связи между воздействием факторов среды обитания и состоянием здоровья населения. Для оценки воздействия факторов среды на здоровье используют гигиенические нормативы - ПДК или предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия. Большая база данных по санитарно-токсикологическим параметрам, включая гигиенические нормативы в различных средах, накоплена в Федеральном регистре потенциально опасных химических и биологических веществ .

С конца ХХ в. в гигиене, в частности в коммунальной, стал внедряться новый метод оценки влияния факторов среды на здоровье человека в реальных условиях существования конкретных социальных, возрастных, профессиональных групп (субпопуляций) населения. Этот метод получил название оценка риска воздействия факторов среды обитания на человека . Суть метода заключается в вероятностном подходе к оценке влияния факторов среды, в отличие от детерминированного подхода, при котором предполагается прямое использование гигиенических нормативов (ПДК или ПДУ) в качестве масштаба оценки воздействия. Вероятностный подход позволяет дать предметную оценку прогноза состояния здоровья населения при воздействии средовых факторов, особенно когда речь идет о комплексном или сочетанном их воздействии, а также с учетом возможности межсредовых переходов повреждающего фактора. С помощью метода оценки риска можно осуществить сравнительную оценку эффективности различных вариантов управленческих решений в области санитарно-эпидемиологического благополучия не только с гигиенических, но и с экономических позиций. Следует отметить, что в основе нового метода заложены те же гигиенические нормативы; предложен только другой подход к их использованию при оценке конкретной санитарной ситуации. Использование в гигиенических исследованиях и в практике государственного санитарно-эпидемиологического надзора концепции оценки риска воздействия факторов среды обитания на человека можно рассматривать как дальнейшее развитие физиологического направления в гигиене.

Раздел I. Гигиена воды и питьевого водоснабжения

Глава 1. Физиологическое и гигиеническое значение воды

Вся масса воды и в жидкой, и в газообразной, и в твердой форме находится в непрерывном движении, переполнена действенной энергией, сама вечно меняется и меняет все окружающее… Картина видимой природы определяется водой. В.И. Вернадский

1.1. Особенности физических и химических свойств воды

Вода отличается от других жидкостей и веществ аналогичного состава, что обусловлено особенностями структуры ее молекулы. Вода (оксид водорода) - одно из простейших природных соединений, состоящее из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Из возможных 42 сочетаний этих атомов 9 устойчивы. Таким образом, природная вода состоит из смеси нескольких видов молекул с разными свойствами.

Кислород молекулы воды имеет две пары электронов, не участвующих в образовании ковалентных связей, и способен образовывать так называемые водородные связи с соседними молекулами. Благодаря этим взаимодействиям в жидкой воде формируются ассоциации молекул, называемые кластерами. Следовательно, вода может рассматриваться как смесь мономерных молекул и водородно-связанных кластеров, находящихся в динамическом равновесии . Описанная структура воды и затраты энергии на взаимопереходы между различными ее состояниями обусловливают целый ряд ее аномальных свойств, имеющих большое биологическое значение.

Вода обладает большой теплоемкостью , вследствие чего даже существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь сравнительно небольшое повышение температуры воды. Благодаря этому биохимические процессы в водной среде протекают в меньшем диапазоне температур и с более постоянной скоростью.

Вода имеет большую теплоту испарения. Испарение воды, связанное с преодолением сил молекулярного сцепления в ней, требует значительной энергии вследствие существования водородных связей между молекулами. Энергия, необходимая для испарения, черпается из окружения. Таким образом, испарение сопровождается охлаждением. Это свойство воды используется организмом для поддержания температурного гомеостаза (через потоотделение).

Вода имеет большую теплоту плавления , что уменьшает вероятность замерзания цитоплазмы клеток и межтканевой жидкости в условиях низкой температуры внешней среды. Кристаллы льда губительны для живого, так как могут повредить оболочку клетки.

Вода - универсальный растворитель для полярных молекул, например солей, спиртов, сахаров. Она обладает уникальным свойством разрывать практически все виды молекулярных и межмолекулярных связей и образовывать растворы. Это обусловливает крайнее разнообразие состава вод, зависящее как от природных (состав водовмещающих горных пород, состав биоценоза водного объекта), так и от техногенных (сброс промышленных сточных вод, промышленные выбросы в атмосферный воздух, аварии танкеров и пр.) факторов.

Из-за асимметрии расположения атомов молекула воды является диполем, что определяет ее особое поведение в электромагнитных полях (ЭМП), а также активное участие в механизмах их поглощения и действия на организм. При 20 °С диэлектрическая постоянная воды равна 81. Это значит, что два противоположных электрических заряда в воде взаимно притягиваются с силой, равной приблизительно 1/80 их взаимодействия в воздухе, и что отделение ионов от кристаллов какой-либо соли в воде в 80 раз легче, чем в воздухе.

Перечисленные аномальные физико-химические свойства воды - причина ее активного участия в физиологических процессах и обмене веществ в живом организме.

Способная к диссоциации, вода усиливает диссоциацию других веществ. Взаимодействие воды с растворенными в ней веществами обусловливает многие структурные и функциональные изменения клетки. В этом смысле можно утверждать, что биологические функции воды в значительной степени сопряжены с построением и разрушением ее структур.

Именно аномальными свойствами обусловлена особая роль воды в возникновении и существовании Жизни. Еще в древности было замечено: "Aqua omnia sunt" ("Вода существует везде").

Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе методов и способов подготовки питьевой воды. Филогенез человека проходил в тесном контакте с природной водой. Стремясь к обеспечению безвредности и безопасности питьевой воды, мы должны с осторожностью использовать технологическую мощь человечества, цивилизации, чтобы не исказить уникальную структуру и химические свойства воды, биологическое значение которых несомненно.

Таким образом, сложная структура и особые физико-химические свойства воды - это ключ к пониманию универсальной роли воды в регуляции биологических процессов. Более конкретно физиологическая и гигиеническая роль воды будет рассмотрена в следующих разделах. Следует заметить, что в гигиеническом понимании вода - это не просто химическое соединение водорода и кислорода. Природная вода и приготовляемая из нее вода питьевая - объект изучения гигиены, сложная физико-химическая и биологическая система.

Главная функция минеральной составляющей продукта "питьевая вода" - "породнение" природной воды как самостоятельного химического тела с внутренней средой организма, которая основана также на воде (Н₂ О), но с обязательным включением тех анионов и катионов, которые гидрохимики называют главными ионами. К главным относят ионы, концентрация которых в океанской воде превышает 0,001%, а именно: анионы Cl^– , SO₄ ^2– , HCO₃ ^– , Br^– , CO₃ ^2– , F^– и катионы Na⁺ , Mg²⁺ , Ca²⁺ , K⁺ и Sr²⁺ .

Актуальная задача гигиены воды на ближайшее будущее - обязательное нормирование нижнего предела как сухого остатка, так и отдельных его компонентов с целью "охраны" питьевой воды от различных "супертехнологий" водоподготовки, способных исказить простой природный и истинно физиологически полноценный (т.е. выполняющий свою роль в сложном процессе обеспечения гомеостаза внутренней среды организма) продукт повседневного потребления.

Не менее важно и правильное представление о биологической составляющей природной воды - ее видовом разнообразии, сложных взаимоотношениях с Человеком (сателлиты, комменсалы, паразиты) и подходе к биоте при подготовке питьевой воды. Гигиенисты не ставят задачу полного обеспложивания, стерилизации питьевой воды в процессе водоподготовки. Для достижения эпидемиологической безопасности достаточно очистить питьевую воду от возбудителей инфекционных болезней. Вся остальная часть биоты природной воды - это нормальная (порой необходимая) составная часть среды обитания человека, и организм способен налаживать взаимоотношения с ней естественным путем.

Проблема питьевого водоснабжения затрагивает очень многие стороны жизни человеческого общества. В настоящее время проблема питьевой воды - это проблема и социальная, и политическая, и медицинская, и географическая, и инженерная, и экономическая.

Наиболее масштабными потребителями воды выступают промышленность и сельское хозяйство, на долю которых приходится более 90% воды, изымаемой из природного круговорота. Доля питьевого потребления [обеспечение питьевых и бытовых потребностей населения, коммунальных объектов, лечебно-профилактических организаций (ЛПО), а также технологических нужд предприятий пищевой промышленности] составляет около 5–6% от общего водопотребления. Техническая проблема подачи такого количества воды может быть решена легко, но сложности состоят в том, что указанные потребности должны удовлетворяться водой определенного качества, так называемой питьевой водой.

Несмотря на то что забота о питьевой воде, ее качестве и количестве сопровождает человечество на протяжении всей истории его существования, понятие, определение питьевой воды сформировалось лишь в последнее время, однако уже нашло место в законах и других правовых актах, посвященных питьевому водоснабжению.

Питьевая вода - вода, по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания, кондиционирования) отвечающая установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека либо для производства пищевой продукции.

В этом определении требует пояснения фраза "отвечающая установленным нормативным требованиям". Речь идет о требованиях к совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при потреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, при производстве пищевой продукции (т.е. является безвредной и безопасной). Эти требования сформулированы в национальных документах, издаваемых либо законодательной (законы или декреты), либо исполнительной властью - правительством или его органами, уполномоченными для этой функции (постановления и иные нормативные правовые акты).

1.2. Физиологическая роль воды

Вода, не имея никакой пищевой ценности, обеспечивает прохождение всех жизненных процессов в организме. Пищеварение, обмен веществ, синтез тканей и т.п. совершаются при активном участии воды. Она является растворителем для органических и неорганических веществ, необходимых для поддержания функций организма. Удаление из организма вредных продуктов, остающихся после усвоения необходимых веществ, осуществляется в виде водных растворов, с помощью воды (потоотделение) регулируется температура тела, содержание солей в тканях и жидкостях; вода участвует во множестве других процессов, без которых невозможно функционирование живых клеток.

Вода и растворенные в ней вещества (в том числе минеральные соли) создают внутреннюю среду организма , свойства которой сохраняются постоянными или изменяются закономерным образом при изменении функционального состояния органов и клеток. Вода тканей не просто растворитель или инертный компонент: она выполняет существенную структурную и функциональную роль. Большое значение вода имеет для структурной организации биологических мембран и их основы - двойного липидного слоя, в котором гидрофильные поверхности каждого монослоя взаимодействуют с водой, отграничивая от нее гидрофобное пространство внутри мембраны, между монослоями. Взаимодействие белков с водой приводит к их конформации с соответствующим расположением гидрофобных и гидрофильных групп в белковой глобуле, что обеспечивает физиологическое функционирование белков.

Вода служит средством транспорта веществ как в пределах клетки и окружающего ее межклеточного вещества, так и между органами через кровеносную и лимфатическую системы. Подавляющая часть химических реакций в организме происходит в водной фазе. Во многих химических превращениях вода служит реагентом, это реакции гидролиза, гидратации, дегидратации, гидроксилазные реакции.

Почти 70% массы тела человека приходится на воду. Суточное потребление воды с пищей и напитками в обычных условиях составляет 2–3 л. При лишении питья человек погибает через несколько суток в результате дегидратации тканей, когда количество воды в организме уменьшается примерно на 12%.

Около 70% воды организма - внутриклеточная вода. В межклеточном пространстве содержится 25% воды, остальная - в кровяном русле. Между тремя основными бассейнами существует интенсивный обмен жидкостью. Например, диффузия жидкости через стенки капилляров в теле человека составляет около 1500 л в 1 мин. Вся жидкость организма фильтруется через почки 4 раза за сутки.

Основные параметры жидкой среды организма - осмотическое давление, рН и объем. Гомеостаз внутриклеточной среды обеспечивается постоянством указанных параметров во внеклеточной жидкости. Основной механизм регуляции осмотического давления связан с изменением скорости выделения либо воды, либо хлорида натрия; регуляция объема происходит путем одновременного изменения скорости выделения и воды, и хлорида натрия. Регуляция рН обеспечивается избирательным выделением водных растворов кислот или щелочей с мочой.

При нарушении водно-солевого гомеостаза могут развиваться такие патологические состояния, как отеки или дегидратация тканей, снижение или повышение кровяного давления, ацидоз или алкалоз.

Благодаря большой теплоемкости и высокой теплопроводности вода участвует в терморегуляции, способствуя теплоотдаче (потоотделение, испарение, тепловая одышка, мочеотделение).

Потребление воды регулируется механизмом жажды. Чувство жажды, которое формируется у человека на подсознательном уровне, есть показатель нарушения в организме либо осмотического давления, либо объема воды. Удовлетворение чувства жажды - свидетельство восстановления гомеостаза внутренней среды организма, его благополучия. Удовлетворить его можно лишь водой с определенными параметрами минерализации, адекватными внутренней среде организма. В этом заложена физиологическая основа гигиенического нормирования степени и характера минерализации питьевой воды.

1.3. Гигиенические функции питьевой воды

При рассмотрении проблемы питьевого водоснабжения следует иметь в виду, что человеку необходимо не только 2–3 стакана воды, которые он выпивает за день в условиях спокойной, будничной обстановки. Определенное ее количество - 2–3 л в сутки - нужно для приготовления пищи. В условиях работы в горячих цехах, жаркого климата суточная норма питьевого рациона увеличивается до 10–11 л. При этом опасность контакта с патогенными микробами и химическими примесями в условиях нарушенного водно-солевого баланса организма возрастает многократно.

Человек заглатывает воду не только при питье, но и при приеме душа, умывании, чистке зубов и т.д. Чувствительны к химическому составу воды кожа и слизистые человека. Достаточно большое количество воды питьевого качества требуется для уборки жилища, стирки белья и чистки одежды.

Доброкачественная (питьевая) вода в городском водопроводе - это и условие санитарного благополучия пищевой промышленности, в которой питьевая вода расходуется не только в основных технологических процессах, но и в ряде вспомогательных. Удельный расход питьевой воды при производстве молочных продуктов - тонна на тонну сырого молока; на производство одной банки овощных консервов расходуется до 40 л воды. Питьевая вода - это и основная составная часть различных напитков.

Санитарное состояние ЛПО находится также в большой зависимости от количества потребляемой воды. Для обеспечения должного санитарного режима в больнице необходим удельный расход питьевой воды не менее 250 л на койку, в поликлинике на одно посещение - не менее 15–20 л. Рациональное централизованное водоснабжение ЛПО - важное условие предупреждения внутрибольничных инфекций (ВБИ).

В широких масштабах вода используется для проведения оздоровительных и физкультурных мероприятий (плавательные бассейны), а также в гидротерапии.

Большие объемы воды в городах потребляет коммунальное хозяйство. В бане на одного моющегося расходуется не менее 120–150 л воды, в прачечной на 1 кг белья необходимо 40 л воды.

Следует подчеркнуть, что во всех перечисленных случаях для сохранения санитарно-эпидемиологического благополучия необходимо большое количество воды питьевого качества, а осуществить это в современных поселениях возможно только с помощью централизованной системы питьевого водоснабжения.

Количество воды и нормы водопотребления. В связи с развитием централизованных систем питьевого водоснабжения актуален вопрос количества воды, которое необходимо человеку для удовлетворения перечисленных потребностей. Обоснованного норматива на этот счет нет. Основными факторами, влияющими на величину душевого потребления воды из централизованной системы водоснабжения, являются уровень благоустройства жилища и индивидуальные особенности потребителя, среди которых немаловажное значение имеет культура потребления воды. Опыт показывает, что при наличии централизованного горячего водоснабжения или возможности приготовления горячей воды с помощью газовых или электрических водонагревателей в городском жилище достаточно 150–180 л воды на человека в сутки. При водоснабжении из уличных водоразборных устройств душевой расход воды редко превышает 60 л на человека в сутки. Как следует из табл. 1-1, удельное водопотребление в городах Европы в среднем составляет около 300 л/чел в сутки, в том числе расход в квартирах около 150 л/чел в сутки.

Таблица 1-1. Водопотребление в некоторых крупных городах европейских стран в последней четверти XX в.
Город	Численность населения, тыс. чел.	Удельное водопотребление, л/чел. в сутки
Город	Численность населения, тыс. чел.	всего	в том числе населением
Мадрид	3990	305	162
Барселона	3147	272	106
Брюссель	2100	304	200
Будапешт	2100	417	192
Лиссабон	2000	210	73
Гамбург	1950	221	181
Вена	1600	276	113
Варшава	1552	343	230
Мюнхен	1359	380	179
Амстердам	1100	204	100
Антверпен	1000	329	85
Копенгаген	850	309	173
Хельсинки	486	393	212

К публикуемым в печати нормам водопотребления более 300 л/сут на человека следует относиться осторожно. Как правило, речь идет либо о средних расходах воды в системе водоснабжения, включая и воду, израсходованную промышленностью, отнесенных к количеству населения, либо о воде, подаваемой водопроводной станцией в город, без учета утечек воды как в магистральных, так и в домовых распределительных сетях, которые иногда могут достигать 20–40%. По правилам эксплуатации централизованных систем водоснабжения в европейских странах допустимый норматив утечек в распределительных сетях не должен превышать 10%. Истинные величины душевого водопотребления можно определить лишь тогда, когда имеются индивидуальные квартирные водомерные устройства.

Нормы удельного водопотребления, имеющиеся в строительных нормах и правилах (СНиП) и в сводах правил (СП), являются расчетными величинами , предназначенными для целей проектирования системы водоснабжения, и учитывают проектируемый уровень благоустройства в поселении, для которого разрабатывается проект водопровода. В эти нормы включено питьевое и бытовое потребление в жилых и общественных зданиях, удовлетворение нужд коммунально-бытовых предприятий (бани, прачечные и пр.). С целью экономии питьевой воды при условии санитарно-эпидемиологического обоснования возможно устройство в городе самостоятельного водопровода для поливки и мойки улиц, работы фонтанов, подпитки декоративных прудов на территории поселения, поливки зеленых насаждений и газонов из другого источника водоснабжения.

Глава 2. Влияние питьевой воды на здоровье и условия жизни населения

2.1. Гигиенический критерий качества питьевой воды

В основе требований к качеству питьевой воды лежит гигиенический принцип, ставящий в центр внимания те качества воды, от которых зависят здоровье человека и условия его жизни. Влияние некачественной воды на здоровье может быть непосредственным (возникновение заболеваний инфекционной природы и интоксикаций) и косвенным (вода вызывает неприятные органолептические ощущения, что заставляет человека отказаться от ее употребления). Иначе говоря, вредное влияние вода оказывает при определенных условиях, а именно: если она содержит возбудителей инфекционных заболеваний, химические вещества в концентрациях, опасных для здоровья человека, обладает необычными органолептическими свойствами.

На основе этих представлений в середине XX в. в гигиене был сформулирован гигиенический критерий качества питьевой воды (триада гигиенических требований к качеству питьевой воды), согласно которому питьевая вода должна:

быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении;
быть безвредна по химическому составу;
обладать благоприятными органолептическими свойствами.

Эта триада сегодня нашла признание во всем мире; на ее основе создаются национальные нормативные документы в области качества и контроля качества питьевой воды. На этих же принципах основано Руководство по контролю качества питьевой воды, изданное Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1984, 1994 и 2004 гг.

В нашей стране упомянутая триада стала базой основополагающих нормативных документов в области контроля качества питьевой воды (государственных стандартов, ГОСТ "Вода питьевая") начиная с 1954 г.

В процессе работы над очередными редакциями нормативных актов, регламентирующих требования к питьевой воде, было предложено расширить триаду за счет введения новых критериев (радиационной безопасности и физиологической полноценности). Предлагавшийся критерий радиационной безопасности для питьевой воды - частный случай ее безопасности по химическому составу. Предложение введения критерия физиологической полноценности питьевой воды с различным солевым составом основывалось на большом количестве публикаций по результатам экспериментальных санитарно-токсикологических исследований влияния на здоровье человека. Выводы авторов этих экспериментальных работ представляются вполне доказательными. Так, получила всеобщее признание рекомендация оптимальной концентрации фтора в питьевой воде на уровне 1 мг/л, предложенная отечественными учеными в 50-х гг. XX в. и многократно проверенная в повторных экспериментах. Можно считать доказанными рекомендации минимальных концентраций натрия (200 мг/л) и магния (5 мг/л), а также наиболее приемлемого общего солесодержания (сухой остаток) на уровне 500 мг/л. Однако следует подчеркнуть, что перечисленные рекомендации справедливы лишь для условий полосы умеренного климата; они не могут быть строго соотнесены с полом, возрастом, профессией потребителя воды, сезоном года и множеством других факторов внутренней и внешней среды, определяющих физиологические потребности человека. На современном уровне развития медицины, и гигиены в частности, затруднительно дать заключение о физиологической полноценности рациона питания в целом, а суждение о физиологической полноценности питьевой воды не может быть принято и из теоретических соображений. А.П. Авцын и представители его школы установили, что биологически значимый эффект микроэлемента зависит не только от дозы, но и от очень сложных взаимоотношений микроэлементов в организме. И поэтому для оценки качества питьевой воды централизованных систем питьевого водоснабжения критерий физиологической полноценности воды не может быть принят.

Однако это не отрицает важности научных исследований физиологической роли отдельных компонентов питьевой воды и их комбинаций для решения вопросов кондиционирования ее состава после глубокого опреснения, в процессе регенерации воды из биологических жидкостей в системах автономного жизнеобеспечения (космические станции, подводные аппараты и пр.). Возможно практическое использование результатов подобных работ при организации производства и реализации бутилированной питьевой воды. Жителей горных районов с природной, маломинерализованной водой можно снабжать фторированной бутилированной водой или водой с повышенным содержанием магния и кальция. Для степных южных районов, где природная вода характеризуется высоким уровнем минерализации или высокой жесткостью, для смягчения действия неблагоприятного природного фактора предпочтительнее снабжение населения бутилированной водой с низкой жесткостью.

2.2. Роль воды в распространении инфекционных болезней и инвазий

Наиболее важный компонент воды как природной системы с позиций влияния на здоровье человека - биологические живые объекты, представленные бактериями, вирусами и простейшими. Тот факт, что вода может быть причиной массовых ("повальных") болезней, был известен с древних времен. С развитием микробиологии стало ясно, что в этих случаях вода выступала фактором передачи заразного начала - патогенных микроорганизмов - возбудителей кишечных инфекций. Несмотря на несомненные успехи профилактической и лечебной медицины, эпидемиологическая роль воды в передаче кишечных инфекций остается актуальной и в наши дни. Со временем изменяется структура заболеваемости (соотношение тех или иных болезней), но общее число заболевших в результате потребления недоброкачественной воды остается высоким. При этом большинство заболевших - среди пользующихся централизованным водоснабжением (табл. 2-1).

Водный путь передачи инфекции характерен для холеры, брюшного тифа, паратифов А и В, дизентерии, эшерихиозов, лептоспирозов, вирусных гепатитов А и Е и других болезней, вызываемых энтеровирусами (полиомиелит, ротавирусный и норовирусный энтериты, эпидемический конъюнктивит). Менее значим водный путь передачи для бруцеллеза и туляремии.

В последние годы крупные водные эпидемии брюшного тифа, подобные тем, которые наблюдались в XIX и первой половине ХХ в., не регистрируются, а оставшаяся низкая заболеваемость связана не с водным, а с контактным путем передачи. Тем не менее многие авторы подчеркивают, что эпидемическое неблагополучие по брюшному тифу отмечается там, где сохраняются или создаются предпосылки его распространения через питьевую воду.

Таблица 2-1. Число водных вспышек и зарегистрированных в них острых кишечных инфекционных заболеваний (по данным государственных докладов "О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации")
Показатель	Годы
Показатель	2006	2007	2008	2009	2010	2011
Количество вспышек, всего	77	52	53	34	44	29
Заболевшие, чел.	2381	1552	1502	1305	2095	1099
Количество вспышек, связанных с централизованным водоснабжением	49	32	25	27	36	23
Заболевшие, чел.	1889	634	630	1135	1645	910

Остается высокой заболеваемость дизентерией водного происхождения; как правило, речь идет о дизентерии Флекснера.

Сравнительно "молодая" (первая эпидемия описана в 1943 г.) эпидемическая болезнь - вирусный гепатит А , зачастую переходящая в хроническую форму или в цирроз печени, также в большинстве случаев передается водным путем.

В последние годы среди инфекционной заболеваемости, связанной с водным фактором, увеличился удельный вес эшерихиозов - дизентериеподобных заболеваний, возбудителем которых выступают патогенные штаммы кишечной палочки . Кишечная палочка - нормальный представитель микрофлоры толстого кишечника. Она является антагонистом патогенных кишечных бактерий, гнилостных бактерий, принимает участие в синтезе витаминов группы В, Е и К. Однако среди обширной группы сероваров кишечной палочки встречаются штаммы, образующие экзотоксин, который обладает энтеротропными и пирогенными свойствами. Это так называемые коли-патогенные штаммы. Эшерихиозами чаще страдают дети младенческого возраста, у которых еще не сформировалась иммунная система.

Кроме возбудителей холеры, брюшного тифа, дизентерии особое значение имеет присутствие в водопроводной воде большого количества так называемых условно-патогенных микробов , которые способны вызывать заболевания при определенных условиях. К ним относят протей, клебсиеллу, цитробактер, псевдомонас и аэромонас. Условно-патогенные микробы имеют много общего с истинной кишечной палочкой, которая - признанный показатель свежего фекального загрязнения. Однако в отличие от последней их наличие в воде источника не связано со свежим фекальным загрязнением. Важная особенность условно-патогенных микробов - их способность размножаться во внешней среде, вне живого организма. Размножение может происходить в воде источника водоснабжения, содержащей большое количество органических веществ биологического происхождения, в резервуарах питьевой воды водопроводов при несоблюдении режима их промывок.

Кроме перечисленных колиподобных микробов, в воде могут присутствовать другие условно-патогенные микробы - клостридии, иерсинии, фекальный стрептококк, парагемолитический вибрион, гафнии. Эти виды микроорганизмов способны вызывать расстройства функции кишечника, которые характеризуются диареей и по официальной медицинской статистике чаще всего проходят как острые кишечные инфекции (ОКИ) неустановленной этиологии. Конечно, в каждом случае ОКИ имеется тот или иной этиологический агент, возбудитель, и его "неустановленность" - следствие недостатка или плохой работы диагностических бактериологических и вирусологических лабораторий. Нераспознанность этиологии ОКИ - одна из косвенных причин низкой эффективности профилактических мероприятий.

В последние годы во многих странах зафиксированы вспышки заболеваний населения, вызванных паразитами (лямблиями и криптоспоридиями) и связанных с потреблением недоброкачественной питьевой воды. Цисты лямблий и ооцисты криптоспоридий обладают более выраженной по сравнению с бактериями и вирусами устойчивостью к действию веществ, применяемых для обеззараживания питьевой воды. Крупные водные вспышки лямблиоза имели место в США и в последующие годы. Они наблюдались и в Великобритании, Канаде, Финляндии, и во многих странах Азии, Африки и Южной Америки. Одна из причин вспышек - потребление водопроводной воды либо без какой-либо обработки, либо хлорированной, но без предварительной очистки.

В России в 2009 г. зарегистрировано 90 348 заболевших лямблиозом; в последующие годы наблюдается снижение заболеваемости. Среди заболевших большая доля приходится на детей младшего возраста. В основном лямблиоз передается контактным (бытовым) путем, однако на территориях с высокой плотностью населения, с ограниченными водными ресурсами нельзя отрицать опасности передачи этого заболевания и с питьевой водой в случае загрязнения источника водоснабжения.

Риск заражения цистами лямблий через воду подтверждается результатами санитарно-паразитологических исследований воды.

Таблица 2-2. Частота обнаружения цист лямблий в водопроводной воде и воде плавательных бассейнов (по данным государственных докладов "О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации")
Частота обнаружения цист лямблий (٪)	Годы
Частота обнаружения цист лямблий (٪)	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020
Водопроводная вода	0,13	0,07	0,13	0,07	0,06	0,06	0,07	0,05	0,05	0,04	0,02
Вода плавательных бассейнов (в том числе аквапарков)	0,05	0,02	0,07	0,03	0,03	0,03	0,03	0,04	0,03	0,02	0,004

Известна роль водного фактора и в распространении некоторых гельминтозов (например, аскаридоза, гименолепидоза, фасциолеза).

Для перечисленных выше болезней характерен фекально-оральный механизм передачи, а водный фактор - один из путей передачи наряду с пищевым и контактно-бытовым. Однако существуют болезни, при которых заражение может происходить во время купания в водных объектах, инфицированных выделениями больных диких животных. Среди них наибольшее значение имеют лептоспироз и туляремия. При этих болезнях возбудитель может поступать в организм человека через слизистые оболочки рта, носа, глаз, через незначительные повреждения кожного покрова (ссадины, царапины) и даже через неповрежденную кожу. Нередки заболевания аденовирусным конъюнктивитом, возникающие при пользовании водными бассейнами.

Возбудители инфекционных болезней по способу питания относятся к паразитам, так как они не могут развиваться вне организма хозяина (человека или животного). Однако они обладают способностью какое-то время существовать не размножаясь, вне организма хозяина, в различных элементах среды обитания человека; могут переносить замораживание во льду, зимовать в воде поверхностных водных объектов. Это свойство микробов - одно из проявлений закона сохранения биологического вида.

Сроки выживания микробов во внешней среде сильно колеблются в зависимости от вида воды, степени ее загрязнения химическими веществами, сапрофитной микрофлорой, температуры воды и других факторов. Сальмонеллы, шигеллы могут сохранять жизнеспособность в воде до 3 мес, кишечные вирусы - до 4 мес и более; споры сибирской язвы сохраняются во внешней среде 10 лет и более, после чего способны переходить в вегетативную форму.

Знание сроков выживания патогенных микробов в воде необходимо при планировании санитарных мероприятий по профилактике кишечных инфекций и при эпидемиологических расследованиях вспышек и эпидемий.

Яркий пример значения состояния питьевого водоснабжения для распространения инфекционных заболеваний - эпидемия холеры в Дагестане в июне–октябре 1994 г. Холера была завезена паломниками из Саудовской Аравии, вспышка развивалась контактно-бытовым путем. Однако, несмотря на принятые меры медицинского характера, подавить вспышку не удалось и она приняла характер эпидемии. Это связано с неудовлетворительным состоянием питьевого водоснабжения в Дагестане; во многих городах и поселках вода для питьевых целей подается без очистки и обеззараживания, а в малых поселениях население использует для питья воду оросительных каналов без очистки. Роль водного фактора в распространении инфекционных заболеваний подтверждается тем, что отдельные случаи завоза холеры из Дагестана в другие города России не привели к развитию вспышки и были локализованы.

Неустойчива эпидемическая ситуация по холере в последние 15 лет во всем мире. Специалисты Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), считают, что реален дальнейший рост заболеваемости этой инфекцией во многих регионах мира. Ведущая роль в предупреждении эпидемии холеры в этих условиях принадлежит организации питьевого водоснабжения и действенного санитарного надзора за ним.

Непосредственное влияние правильно организованного питьевого водоснабжения на динамику инфекционной заболеваемости населения учесть трудно, так как одновременно с развитием водопроводов улучшаются и другие санитарно-бытовые условия жизни. Однако ряд наблюдений показывает, что организация централизованного водоснабжения позволяет уменьшить число инфекционных заболеваний среди пользующихся водопроводом в 8–12 раз. В то же время прививки против кишечных инфекций снижают заболеваемость (среди привитых) всего в 5 раз. Холерная вакцина обеспечивает иммунитет привитых всего в 40–60% случаев, тогда как обычная обработка и обеззараживание воды на водопроводе полностью исключает возможность "проскока" чувствительного к обеззараживающим агентам холерного вибриона.

Затраты на совершенствование питьевого водоснабжения всегда меньше, чем затраты на ликвидацию возникшей эпидемии. Экономическая сторона вопроса будет понятна из следующего примера. В Перу борьба с недавней эпидемией холеры, вызванной загрязненной водой и длившейся два с половиной месяца, обошлась в миллиард долларов, что втрое больше суммы, израсходованной на водоснабжение страны за все прошлое десятилетие.

Несомненно, что комплексные мероприятия по профилактике кишечных инфекций, проводимые как в мировом масштабе, так и в России, привели к значительному снижению заболеваемости, сокращению количества эпидемических вспышек кишечных инфекций. Однако в борьбе за существование возбудители кишечных заболеваний постоянно "меняют свое лицо": изменяют морфологию, антигенную структуру, биохимические признаки, приспособляясь к воздействию дезинфицирующих веществ, находя обходные пути иммунной защиты человека. Такие факты, определяемые одним из основных законов жизни - законом сохранения биологического вида, хорошо известны врачам-микробиологам и инфекционистам относительно всех инфекционных болезней, для которых характерен водный путь передачи. Вот поэтому, несмотря на отмечающуюся в отдельных регионах удовлетворительную статистику по возникновению кишечных инфекций, нельзя ослаблять оправдавшие себя противоэпидемические барьеры, главный из которых в отношении кишечных инфекций - рациональное, т.е. организованное с соблюдением санитарных правил и нормативов, питьевое водоснабжение.

Причинами вспышек кишечных инфекций, обусловленных водным фактором, могут быть бактериальное загрязнение воды источника в ЗСО питьевых водопроводов; аварийное состояние головных сооружений водопроводов; нарушение технологического режима очистки и обеззараживания воды на питьевых водопроводах; неудовлетворительное санитарно-техническое состояние водопроводных и канализационных сетей и смотровых колодцев, приводящее к авариям, подсосу загрязненных грунтовых вод; потребление для питьевых целей воды технических водопроводов.

Таким образом, и в настоящее время остается актуальным вывод, сделанный в 1975 г. академиком С.Н. Черкинским. Централизованное питьевое водоснабжение, с которым неразрывно связана система санитарно-противоэпидемических мероприятий, не уничтожает биологически обусловленный механизм. Оно лишь снижает возможность водного пути распространения возбудителей инфекции в меру полноты, тщательности и систематичности выполнения всех требований санитарно-эпидемиологического надзора в области рационального питьевого водоснабжения населенных мест.

Актуальной проблемой остается заболеваемость гепатитами А и Е, которая переживает очередной эпидемический подъем, наряду с ротавирусной инфекцией набирают силу норавирусы. Большинство вспышек связано с централизованным питьевым водоснабжением из поверхностных источников.

2.3. Влияние химического состава воды на здоровье и условия жизни населения

Для здоровья человека немаловажен химический состав питьевой воды. Негативное влияние химического фактора может быть обнаружено не сразу, а спустя некоторое, порой достаточно продолжительное время. Причина этого - как в воздействии низких концентраций, не способных вызвать острое отравление, так и в особенностях химической структуры вещества. Оба эти обстоятельства обусловливают хроническое развитие процесса интоксикации.

Воздействие на человека химического агента, находящегося в питьевой воде, может проявляться не только в непосредственных токсических эффектах, но и в изменении органолептических свойств воды. В связи с этим выделяют два признака вредности для человека вещества, присутствующего в питьевой воде: санитарно-токсикологический и органолептический.

Токсическое воздействие химического вещества на организм (процесс интоксикации) определяется особенностями химической структуры вещества, его концентрацией и способом поступления в организм (с водой - через рот, кожу, слизистые; с воздухом - через легкие, слизистые, кожу; с пищей - через рот и слизистые) и может быть весьма различным: например, замещение одного элемента другим в ферментных реакциях, подавление или стимуляция гормонов и иных биологически активных структур организма, извращение иммунных реакций, повреждение генетического аппарата и пр. При этом воздействие одного вещества может развиваться по нескольким механизмам одновременно. Так, неблагоприятное влияние вод с повышенным уровнем солесодержания проявляется не только в изменении вкуса воды, но и в нарушении функционального состояния желудочно-кишечного тракта и является фактором риска образования камней в мочевыделительной системе.

Токсическое воздействие химических веществ проявляется не только при оральном (через рот) поступлении их с водой, но и путем всасывания через кожу в процессе гигиенических (душ, ванна, баня, сауна) или оздоровительных (плавательные бассейны, аквапарки) процедур. Возможность поступления химических ядов через кожу хорошо известна в гигиене труда. Опасность неблагоприятного воздействия воды, содержащей некоторые химические соединения, в бытовых условиях порой выше, чем при контакте с ними в производственных условиях. Это обусловлено большой площадью контакта с водой кожных покровов (80–100%), повышенной потенциальной опасностью интоксикации у детей (особенно первого года жизни) в связи с лучшей способностью к всасыванию детской кожи и более сильным токсическим воздействием веществ на детский организм.

Для ряда промышленных загрязнений водных объектов ПДК установлены по признаку возможности интоксикации при чрескожном всасывании. Например, для циодрина (фосфорорганический инсектоакарицид) и полупродукта его производства - трифенилфосфита, ПДК в воде водных объектов установлены по их способности всасываться через неповрежденную кожу на уровне 0,05 и 0,01 мг/л, тогда как запах этих веществ в воде ощущается при концентрациях гораздо более высоких - 55 и 9 мг/л соответственно.

Многие вещества, поступающие в источник питьевого водоснабжения с промышленными сточными водами, способны также вызывать аллергические реакции при контакте содержащей их воды с кожными покровами человека.

Природные пресные воды по своему химическому составу также могут представлять токсическую опасность. Особенно это верно для нитратов, фтора, молибдена, мышьяка. Токсикологическая характеристика и возможные уровни содержания этих веществ в природной воде приведены в Приложении.

Под влиянием химических веществ изменяются органолептические свойства воды , воспринимаемые органами чувств человека (запах, привкус, окраска, мутность, жесткость, способность к пенообразованию, пленкообразование). Наличие мути, необычные окраска, запах и привкус воды с глубокой древности служили признаком ее недоброкачественности. В процессе эволюции человека выработалась защитная реакция: чувство отвращения и представление об опасности для здоровья воды не только с неблагоприятными, но и с необычными органолептическими свойствами. Оправданность такого отрицательного отношения подтверждается практикой.

Экспериментально доказано, что изменение вкуса и запаха питьевой воды оказывает рефлекторное влияние на водно-питьевой режим и физиологические функции организма. При этом могут страдать секреторная функция пищеварительных желез и даже острота зрения.

Нельзя не учитывать и эстетическое воздействие неблагоприятных органолептических свойств воды. В этой связи профессор Ф.Ф. Эрисман говорил, что "было бы непростительной ошибкой считать удовлетворение эстетического требования роскошью, так как здесь эстетика и гигиена сливаются настолько, что разделить их положительно не представляется возможным".

В наше время эстетически неблагоприятное восприятие человеком мутной воды получило новое объективное обоснование. Мелкие глинистые частицы, формирующие мутность воды (с условным диаметром, составляющим единицы микрометров - 10^–6 м), оказываются тем не менее на несколько порядков крупнее, чем присутствующие в воде кишечные вирусы, условный диаметр которых составляет десятки нанометров (10^–8 м). По этой причине вирусы находятся в воде адсорбированными на частицах взвеси. Поскольку эффективность следующего за фильтрацией воды процесса обеззараживания находится в прямой зависимости от исходной концентрации в воде патогенного агента, снижение мутности воды способствует эффективности ее обеззараживания.

Те или иные химические примеси, содержащиеся в воде, не являясь непосредственной причиной нарушения здоровья, ухудшая органолептические свойства воды, могут оказывать косвенное неблагоприятное влияние на условия жизни человека . Известны случаи, когда люди, отказываясь от потребления водопроводной воды с неблагоприятными органолептическими свойствами, но безопасной в эпидемическом отношении, использовали для питья воду местных ключей, родников. Как результат - вспышки кишечных инфекций.

Изменение органолептических свойств воды в присутствии загрязняющих веществ интересует гигиениста постольку, поскольку оно воспринимается органами чувств человека, вызывая настороженность при ее потреблении. И поэтому исследования пределов допустимого содержания в питьевой воде вещества, влияющего на органолептические свойства воды, проводятся только на людях. В целях обеспечения безопасности волонтеров они должны проводиться после того, как в эксперименте на лабораторных животных установлены параметры токсичности вещества.

Основные механизмы патогенеза воздействия химических веществ, характерных для воды источников питьевого водоснабжения на территории России, их влияние на органолептические свойства воды изложены в Приложении.

Влияние химического состава питьевой воды на здоровье и условия жизни человека определяется не только присутствием индивидуальных веществ, но и их различными комбинациями. В силу этого для характеристики питьевой воды принято использовать некоторые комплексные показатели состава воды (взвешенные вещества, минерализация, нефтепродукты, общий органический углерод) либо показатели, косвенно отражающие ее химический состав (рН, окисляемость и др.). Такие показатели в практике контроля качества питьевой воды получили название "обобщенные показатели". Далее дана характеристика обобщенных показателей.

Взвешенные вещества. Гигиеническое значение взвешенных веществ в питьевой воде не ограничивается их влиянием на органолептические свойства (мутность). Патогенные энтеровирусы, имеющие весьма малый размер (диаметр порядка 20–30×10^–9 м), под влиянием электростатических сил сорбируются на мелких глинистых частицах (диаметр порядка 10^–5 –10^–6 м) и вместе с ними переносятся с током воды. При поступлении в организм со взвешенными частицами вирусы начинают проявляться как инфекционный агент: они десорбируются и вступают во взаимодействие с внутренней средой организма. Кроме того, глинистые частицы сорбируют ионы растворенных веществ, вступая в ряде случаев с ними в ионообменные реакции. Таким образом, питьевая вода, не удовлетворяющая гигиеническому нормативу по показателю мутности, не может считаться эпидемиологически безопасной и химически безвредной. Сказанным объясняются высокие гигиенические требования к содержанию взвешенных веществ в питьевой воде.

Минеральный состав воды. Большое и разностороннее влияние на здоровье оказывает степень минерализации питьевой воды. Минерализация характеризуется двумя аналитически определяемыми показателями: сухим остатком (мг/л) и жесткостью (мг-экв/л).

Сухой остаток определяется весовым методом после выпаривания пробы воды на водяной бане и высушивания чашки Петри при 105 °С. В процессе обработки из пробы удаляются летучие компоненты и вещества, разлагающиеся с образованием летучих компонентов. Для гигиенистов сухой остаток служит ориентиром уровня содержания в воде неорганических соединений. Один из гигиенических критериев предельного содержания солей в воде - изменение ее органолептических свойств (вкуса). Во второй половине XX в. было предпринято много попыток найти причинно-следственные связи между уровнем содержания сухого остатка питьевой воды и теми или иными расстройствами здоровья населения, длительно потреблявшего эту воду (заболевания сердечно-сосудистой системы, нарушения солевого обмена). Однако доказать наличие такой связи не удалось. Причина, очевидно, в том, что при одном и том же уровне сухого остатка ассортимент составляющих его солей может быть крайне разнообразен.

Для вкусового восприятия питьевой воды большое значение имеет уровень сухого остатка. По этому показателю не может быть стандартного норматива, так как оценка вкуса воды индивидуумом зависит от его привычки к воде с тем или иным сухим остатком. Для условий центра европейской части России вода хорошего качества (по вкусу) находится в диапазоне концентраций сухого остатка от 300 до 900 мг/л. На территориях с высокоминерализованными природными водами местное население благоприятно воспринимает воду с верхним пределом сухого остатка выше 1000 мг/л, однако у приезжих может наблюдаться диарея. Вода с крайне низким уровнем сухого остатка также может быть неприемлемой из-за ее безвкусности.

Признанный гигиенический норматив по сухому остатку в питьевой воде - его величина не более 1000 мг/л. Предел 1000 мг/л принят и в различных классификациях вод как порог деления вод на пресные (менее 1000 мг/л) и солоноватые (более 1000 мг/л). Указанный норматив входил во все издания отечественных стандартов качества питьевой воды, имеется он и в действующих санитарных правилах и нормах.

К органолептическим показателям вредности принято относить и жесткость воды , хотя этот признак напрямую органами чувств не воспринимается. Жесткость воды обусловлена присутствием в ней ионов щелочно-земельных элементов кальция и магния. Химизм неблагоприятного для потребителя проявления жесткости воды состоит в переводе растворимых в воде натриевых и калиевых солей жирных кислот, основного действующего агента любых сортов мыла, в нерастворимые кальциевые или магниевые соли этих же жирных кислот. Результаты такого превращения - низкий эффект стирки, мытья любых предметов, неприятный осадок на волосах и коже после гигиенических процедур, плохое разваривание овощей и круп при приготовлении пищи. Указанные обстоятельства послужили основанием для установления гигиенического норматива жесткости питьевой воды (ПДК) по органолептическому показателю вредности на уровне 7 мг-экв/л.

Кальций и магний - биологически весьма активные элементы. Они инициируют протекание большого количества метаболических и транспортных процессов в живой клетке. Это обстоятельство послужило основанием для изучения роли кальция и магния и жесткой воды в целом, в возникновении таких массовых болезней, как гипертоническая болезнь, инфаркт миокарда, а также мочекаменная болезнь. В ряде исследований установлена статистически достоверная, хотя и не тесная обратная корреляционная связь между жесткостью питьевой воды и частотой инфаркта миокарда. Однако в других, не менее тщательно выполненных исследованиях такой связи установлено не было. Авторы упомянутых исследований упрощенно подошли к планированию исследований, не учитывали сложности условий всасывания и транспорта в организме кальция и магния, которые зависят и от присутствия и концентрации других компонентов воды, и от различных факторов внутренней среды организма индивида, получающего воду. Эти факторы не могут быть учтены в исследовании, опирающемся на данные медицинской статистики.

В некоторых исследованиях установлена большая частота регистрации мочекаменной болезни на территориях с жесткой водой. Но при глубоком изучении выяснено, что причина возникновения болезни, ее этиология, заключалась в первичном нарушении механизма солевого обмена у заболевшего, а не в высокой жесткости воды. Таким образом, доказать, что корреляционная связь частоты инфаркта миокарда и мочекаменной болезни с уровнем жесткости питьевой воды имеет причинно-следственный характер, не удалось. Жесткость воды выступала не как причина болезни, а как один из факторов риска.

С питьевой водой, соответствующей по показателю "жесткость" установленным нормативам (7 мг-экв/л), при самом консервативном расчете человек может потребить немногим более 200 мг кальция и около 60 мг магния. Реальные количества усвоенных солей значительно меньше за счет выпадения осадка солей устранимой жесткости в процессе приготовления пищи и напитков. Известно, что ежедневное потребление человеком с пищей кальция составляет 1100 мг, магния - 300 мг ^[1] . В организме человека имеется система активного транспорта, регулирующая поступление этих элементов в организм; коэффициент всасывания в кишечнике составляет от 20 до 40%.

Таким образом, доля кальция и магния, поступающих в организм потребителя с питьевой водой, даже при нормативе жесткости воды 7,0 мг-экв/л весьма незначительна в общем балансе этих элементов в организме и на здоровье популяции не сказывается.

По сообщению ВОЗ, в настоящее время данных о том, что потребление жесткой (мягкой) питьевой воды оказывает отрицательное влияние на здоровье человека, нет. И поэтому при гигиеническом нормировании жесткости питьевой воды органолептический показатель вредности был признан лимитирующим показателем. В Руководстве по контролю качества питьевой воды (ВОЗ, 1986, 1994 и 2004) рекомендация по численной величине норматива жесткости питьевой воды с учетом представлений о бытовом использовании воды - 500 мг/л по СаСО₃ .

Нефтепродукты. Загрязнение водных объектов нефтью и продуктами ее переработки - одна из глобальных проблем человечества начиная с XX в. В процессе добычи, транспортировки, переработки и потребления нефти и нефтепродуктов происходит загрязнение всех элементов среды обитания человека, получившее в настоящее время повсеместное распространение. Известно, что нефть представляет собой сложную смесь алифатических, ароматических и полициклических углеводородов с весьма различающимися физико-химическими константами (плотность, летучесть, растворимость в воде и пр.). Эти различия отражаются на поведении нефтепродуктов в водных объектах. Нефтепродукты могут выпадать в донные осадки, находиться в толще воды в виде эмульсии, быть растворенными в воде и плавать на поверхности в виде пленки. Наиболее выраженный неблагоприятный эффект присутствия нефтепродуктов в водном объекте - изменение органолептических свойств воды (сообщение ей специфического запаха, появление пленки и радужных пятен на поверхности). И поэтому в природоохранной деятельности и в области санитарной охраны водных объектов наличие нефтепродуктов в воде - показатель ее загрязнения.

Токсические свойства углеводородов, определяющих состав нефтепродуктов, не могут проявиться при потреблении питьевой воды, поскольку токсические концентрации компонентов нефти гораздо выше, чем концентрации, при которых человек отказывается от потребления воды. Обычные приемы водоподготовки не могут полностью устранить "керосиновый" запах воды, загрязненной нефтепродуктами.

Активная реакция (рН). Колебания рН воды сами по себе, даже за пределами диапазона требований санитарных правил и норм (СанПиН) не могут причинить вреда здоровью человека в силу наличия буферного резерва воды и соответствующих механизмов гомеостаза в организме. Основание для регламентации рН: зависимость от рН растворимости и биологической доступности "главных ионов" воды. При рН в пределах от 6,0 до 9,0 концентрации "главных ионов" не достигают токсических величин, и эти пределы рН были утверждены как гигиенический норматив питьевой воды. Для воды поверхностного источника питьевого водоснабжения более важным оказался гидробиологический критерий (рН воды поверхностных водных объектов в средней полосе колеблется в пределах 6,5–8,5), поскольку он обеспечивает нормальное протекание естественных процессов самоочищения водного объекта. Выход рН за пределы, свойственные воде конкретного источника водоснабжения или предусмотренные технологической картой водообработки, - сигнал либо поступления в источник водоснабжения воды другого состава, либо нарушения технологического режима водоподготовки. Изменение природного значения рН может провоцировать вымывание различных элементов из донных осадков.

Перманганатная окисляемость. Вода источника питьевого водоснабжения часто содержит органические вещества как природного, так и техногенного происхождения в различных концентрациях. В условиях рутинных исследований идентификация этих веществ трудна, да в ней и нет необходимости. Признано целесообразным устанавливать содержание органических веществ интегрально, через количество кислорода, необходимое для их окисления. Для этого используют несколько методов; в частности, в области питьевого водоснабжения применяют метод окисления перманганатом в кислой среде с нагреванием. Показатель количества кислорода перманганата, потребленного органикой, содержащейся в воде (мгО₂ /л), получил название перманганатная окисляемость .

Общий органический углерод. Данный показатель также характеризует суммарное содержание органических загрязнений в воде. Но по сравнению с перманганатной окисляемостью этот показатель наиболее информативен и имеет ряд преимуществ: способ определения общего органического углерода автоматизирован, характеризуется высокой достоверностью результатов и минимальной пробоподготовкой. В соответствии с санитарными требованиями содержание общего органического углерода нормируется для питьевой воды централизованного и нецентрализованного водоснабжения, поступающей на хлорирование.

Кроме того, в воде поверхностных источников водоснабжения фенольные соединения часто присутствуют как продукт разложения высших растений, живущих в воде. Как правило, источником появления фенолов служат сточные воды предприятий нефтехимической промышленности, черной металлургии и пр. Присутствие фенолов в воде даже в небольших концентрациях сообщает ей специфический запах. Кроме того, при хлорировании воды, содержащей фенолы даже в концентрациях ниже пороговых по запаху, образуются хлорфенолы - вещества с весьма низким порогом специфического и стойкого, "аптечного" запаха. С целью оперативного контроля качества питьевой воды принято определять фенольный индекс - суммарный показатель содержания в воде летучих фенольных соединений . Величина фенольного индекса характерна для каждого водного объекта. По его динамике, наряду с другими показателями, можно судить о стабильности состава воды. В случае повышения величины фенольного индекса, характерного для данного источника, производят идентификацию соединений, которые обусловили его повышение.

В централизованных системах питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения определение фенольного индекса не предусмотрено, ввиду низкой информативности данного показателя при контроле качества питьевой воды.

Глава 3. Гигиеническое нормирование состава и свойств питьевой воды

3.1. Гигиенические принципы нормирования качества питьевой воды

Первые научные представления о влиянии качества питьевой воды на здоровье человека стали складываться в конце ХIХ в. Тогда же началось и развитие в городах централизованных систем питьевого водоснабжения, а вместе с этим возникла потребность законодательного закрепления требований к безопасности водопроводной воды, регламентации ее свойств и состава.

В настоящее время суть регламентации качества питьевой воды - достоверные, научно обоснованные нормативы ее состава (химического, радиологического, микробиологического, паразитологического) с позиций безопасности и безвредности для человека, порядок и механизм контроля состава подаваемой населению воды, наиболее полно учитывающие региональные условия формирования и состава воды источника и применяемые методы водоподготовки и транспортировки.

С 1996 г. основополагающим среди подзаконных нормативных актов в области питьевого водоснабжения в нашей стране стали санитарные правила и нормы "Питьевая вода", которые в соответствии с Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ, заменили действовавший в стране ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль качества". С выходом этого Закона разработка регламентов качества питьевой воды и порядка его контроля стала компетенцией Федеральной санитарно-эпидемиологической службы (ст. 3, 15). Следовательно, изменение статуса документа (СанПиН вместо ГОСТа) нужно расценивать как совершенствование законодательно-правовых основ нашего общества. СанПиН были разработаны на принципиально ином подходе к регламентированию качества питьевой воды по сравнению с тем, на котором основывались все предшествовавшие ему аналогичные документы в стране. Позднее документ прошел регистрацию в Министерстве юстиции РФ (последний, необходимый этап установления правового статуса).

В санитарных правилах нашли отражение отмеченные выше основные гигиенические подходы к надзору за питьевым водоснабжением, провозглашенные во втором издании "Руководства по контролю качества питьевой воды" (ВОЗ, 1994) и принятые в директиве Совета Европейского союза 1995 г., а также отечественный и мировой опыт регламентации качества питьевой воды и контроля ее качества.

В основу санитарно-гигиенических требований к качеству воды централизованных систем питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения положены следующие принципы.

Первый принцип - гигиенические критерии качества питьевой воды - выражен в известной триаде требований, а именно: питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства. Этот принцип разрабатывался в нашей стране еще в 40-е гг. XX в.; в настоящее время он положен в основу всех редакций стандартов на питьевую воду не только в нашей стране, но и за рубежом.

Второй принцип - невозможность создания единого эталона состава питьевой воды , так как не существует единой модели питьевой воды. Химический, микробиологический состав и свойства воды источника зависят и от геохимических условий, и от времени года, и даже от погодных условий. При нормировании состава питьевой воды речь может идти лишь о пределах безопасности и безвредности ее состава, критерии которых устанавливаются на основании медицинских, гигиенических исследований. Иными словами, нормативы состава питьевой воды - это не те ингредиенты, которые должны в ней присутствовать, а, наоборот, вещества, присутствие которых в воде нежелательно и допустимо лишь в пределах норматива. И поэтому приведенная в санитарных правилах совокупность нормативов представляет собой не эталон качества питьевой воды, а федеральный банк данных, который используется при разработке Рабочей программы контроля качества питьевой воды конкретного водопровода.

Третий принцип - региональный подход к регламентации химического состава питьевой воды. Он предполагает принятие единых в масштабе страны гигиенических нормативов и индивидуальный для каждого водопровода выбор из них совокупности контролируемых показателей. Выбор показателей обусловливается региональными природными и антропогенными факторами, определяющими химический состав воды источника водоснабжения, а следовательно, могущих присутствовать и в питьевой воде. Гигиеническая надежность реализации регионального подхода обеспечивается единой, унифицированной методикой разработки Рабочих программ контроля для каждого водопровода на основе единых государственных (федеральных) нормативов качества питьевой воды, изложенных в санитарных правилах. Для России с ее огромной территорией, разнообразием санитарных ситуаций, складывающихся на водопроводах и зависящих от региональных природных и социально-экономических условий, принцип регионального подхода особенно важен, так как его соблюдение позволяет каждому водопроводу создать такую Рабочую программу контроля, которая будет отражать реальный состав воды этого водопровода.

Четвертый принцип - равная правовая основа всех гигиенических нормативов химических веществ при контроле качества питьевой воды . Требование учета всей нормативной базы при производственном контроле качества питьевой воды было прописано и в ГОСТ "Вода питьевая" 1973 и 1982 гг. Однако это требование в силу субъективных причин (нерадивость или некомпетентность) зачастую игнорировалось, и контроль проводился лишь по нормативам, непосредственно включенным в текст стандарта. Наличие соответствующих указаний непосредственно в тексте санитарных правил ставят юридический заслон такому игнорированию.

Пятый принцип - приоритетность микробиологических критериев безопасности перед химическими . Это один из принципов ВОЗ, провозглашенных в Руководстве по контролю качества питьевой воды. Несомненно, что химическое загрязнение питьевой воды может вызвать нарушение здоровья человека, однако популяционный риск опасности химического загрязнения во много раз меньше, чем микробиологического.

Шестой принцип - регламентация органолептических показателей качества питьевой воды имеет своей целью обеспечение нормального протекания физиологических функций, а также эпидемической безопасности водоснабжения населения , а не только соблюдение определенных потребительских (эстетических) свойств воды, как это часто понимается.

Необходимо подчеркнуть, что гигиенические нормативы устанавливают лишь верхние пределы содержания в питьевой воде химических веществ или биологических агентов, которые, однако, позволяют выдержать гигиенические критерии ее качества.

Введение механизма учета регионально обусловленного химического загрязнения воды (Рабочая программа) позволяет многим водопроводам, в первую очередь с подземными источниками, вести контроль химического состава воды по весьма ограниченному (но достаточному!) перечню показателей. Большой объем анализов для водопроводов, вынужденных эксплуатировать загрязненные источники, обусловлен только плохой экологической обстановкой, а не завышенным объемом санитарных требований.

Усилия (выбор и охрана источников водоснабжения, реагентная обработка воды и пр.), направленные на снижение концентраций тех или иных ингредиентов воды, которые не превышают гигиенических нормативов, но потенциально способны оказать неблагоприятное влияние на здоровье населения, как правило, с гигиенических позиций целесообразны, так как позволяют снизить общую техногенную нагрузку на организм. Выбирая методы водоподготовки, нужно бережно относиться к природному, макроионному составу воды, который очень важен для здоровья, хотя о его значении известно еще очень мало.

3.2. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения

Бóльшая часть населения страны (более 80%) снабжается водой для питьевых и бытовых нужд централизованными системами водоснабжения. Как правило, это жители городов и урбанизированных территорий, для которых характерна высокая плотность застройки и заселения, во многом обусловливающие опасность распространения эпидемических болезней, в том числе и передающихся через воду. Условия жизни в городах требуют большего расхода воды на бытовые нужды. Таким образом, обеспечение населения доброкачественной водой во многом способствует поддержанию санитарно-эпидемиологического благополучия. В связи с этим санитарно-эпидемиологическая служба уделяет большое внимание надзору за обеспечением рационального централизованного питьевого водоснабжения. Ведущую роль в этой деятельности играет разработка санитарных требований к качеству питьевой воды, подаваемой централизованными системами питьевого водоснабжения.

Под централизованной системой питьевого водоснабжения понимается комплекс устройств и сооружений для забора, обработки (или без нее) воды, хранения, подачи к местам расходования, открытый для общего пользования гражданам и (или) юридическим лицам.

Санитарные требования применяют в отношении воды, подаваемой централизованными системами водоснабжения и предназначенной для потребления населением в питьевых и бытовых целях, для использования в процессах переработки продовольственного сырья и производства пищевых продуктов, их хранения и торговли, а также для производства продукции, требующей применения воды питьевого качества.

Принцип регионального подхода к регламентации химического состава питьевой воды учитывает природные особенности состава воды источника водоснабжения и спектр антропогенных воздействий, характерных для конкретной системы водоснабжения на основе единых государственных нормативов качества воды и единой методики ее контроля.

Для реализации принципа регионального подхода организация, осуществляющая эксплуатацию системы водоснабжения, организует и проводит расширенные исследования химического состава воды источника водоснабжения и на их основе разрабатывает Рабочую программу производственного контроля качества воды.

Кроме перечня контролируемых показателей качества воды, частоты их определения, методик измерения, в Рабочей программе должен быть указан порядок применения нормативов документа при возникновении аварийных ситуаций, а также перечислены ситуации, когда подача воды населению запрещается или когда ее использование ограничивается. Орган местного самоуправления и орган Госсанэпиднадзора обязаны информировать население о принятии решения о запрещении или ограничении использования питьевой воды, о ее качестве, осуществляемых мероприятиях по ликвидации аварии, а также о рекомендациях по действиям населения в данной ситуации.

Показатели эпидемической безопасности питьевой воды . По причинам, известным из курса санитарной бактериологии, среди основных показателей нет патогенных микробов кишечной группы - истинных этиологических агентов кишечных инфекций. Нормирование основывается на санитарно-показательных микробах , в качестве которых выступают представители группы кишечной палочки, эшерихий. Группа кишечной палочки входит в обширное семейство Enterobakteriaceae , включающее 4 рода: Citrobakter , Enterobakter , Klebsiella и Escherichia . Представители этого семейства растут на дифференциальной среде Эндо, обладают многими общими культуральными, биохимическими, антигенными свойствами и являются постоянными обитателями кишечника человека. Однако санитарно-показательное значение их присутствия в воде неодинаково. Представители первых трех родов широко распространены во внешней среде, не загрязненной фекалиями человека или теплокровных животных, и поэтому не могут играть санитарно-показательной роли. Часть эшерихий, поступая во внешнюю среду, теряет некоторые второстепенные диагностические признаки, и их наличие не всегда говорит о свежем фекальном загрязнении.

Одним из тестов эпидемической безопасности воды является определение термотолерантных кишечных палочек, наиболее близких по многим признакам к истинной кишечной палочке - Escherichia coli (рис. 3-1).

Рис. 3-1. Санитарно-показательные бактерии группы кишечных палочек

Характерный признак термотолерантных кишечных палочек, кроме роста на среде Эндо и ферментации лактозы, - способность переносить температуру инкубации 43–44 °С. Наличие в воде термотолерантных кишечных палочек - верный признак свежего фекального загрязнения воды и тем самым адекватно отражает эпидемическую опасность такой воды. В соответствии с санитарными требованиями индикатором свежего фекального загрязнения питьевой воды являются Escherichia coli и энтерококки, которые включены в группу основных показателей эпидемической безопасности воды. Следующий показатель эпидемической безопасности воды - обобщенные колиформные бактерии, которые могут находиться в воде, содержащей большое количество органических веществ антропогенного происхождения.

При органическом загрязнении весьма вероятно присутствие клебсиелл, кишечных вирусов, яиц гельминтов, цист и ооцист простейших. Есть данные, что обобщенные колиформные бактерии могут размножаться на дефектных стенках резервуаров питьевой воды, труб распределительной сети при нарушении режимов их эксплуатации, в сальниках центробежных насосов. Вода, имеющая органическое загрязнение, не характеризуется свежим фекальным загрязнением, но тем не менее не может считаться эпидемиологически безопасной.

Для оценки безопасности воды после хлорирования, когда вопрос о наличии свежего фекального загрязнения полностью отпадает, особенно важен тест на обобщенные колиформные бактерии.

Отсутствие указанных показателей, определяемых по лактозному и температурному признакам, в 100 мл питьевой воды - основной критерий эпидемической безопасности воды в нормативных документах многих стран мира. Этот критерий содержится и в "Руководстве по контролю качества питьевой воды" (ВОЗ, 1994, 2004).

В распределительной сети крупных централизованных систем питьевого водоснабжения (при количестве исследуемых проб не менее 100 за год) допускается 5% нестандартных проб по обобщенным колиформным бактериям.

Следующий показатель эпидемической безопасности воды - общее микробное число (ОМЧ). Под ним понимают число мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов, способных образовывать колонии на питательном агаре при температуре 37 °С. Этот показатель используется для характеристики эффективности обработки воды на очистных сооружениях водопровода и должен рассматриваться при наблюдении за качеством воды в динамике. Резкое отклонение от постоянно определяемых на конкретном водопроводе уровней ОМЧ, даже в пределах нормативного значения (не более 50 в 1 мл), служит сигналом нарушений в технологии водоподготовки. Рост ОМЧ в воде распределительной сети может свидетельствовать о неблагополучном санитарном состоянии сети, способствующем размножению микроорганизмов вследствие накопления органических веществ или ее негерметичности, влекущей за собой попадание в питьевую воду загрязненных грунтовых вод. В условиях города при одновременном неудовлетворительном состоянии канализационной сети возможно поступление в водопроводную сеть и непосредственно бытовых сточных вод, что, несомненно, обостряет эпидемическую ситуацию.

В 60–70-е гг. ХХ в. в нашей стране и за рубежом был осуществлен ряд экспериментальных исследований и обобщены данные санитарной практики с целью выяснения санитарно-показательного значения кишечной палочки в отношении вирусного загрязнения воды. В результате исследований было установлено, что кишечные вирусы более устойчивы (по сравнению с кишечной палочкой) как в природной среде, так и по отношению к обеззараживающим средствам, используемым в практике подготовки питьевой воды. И поэтому в качестве санитарного показателя вирусного загрязнения питьевой воды были предложены колифаги - вирусы Escherichia coli , кишечной палочки, постоянно присутствующие в местах обитания кишечной палочки во внешней среде. Колифаги по своему биологическому происхождению, размерам, строению, свойствам, механизму репликации наиболее близки к кишечным вирусам. В то же время они более устойчивы к факторам окружающей среды, чем патогенные для человека вирусы. Колифаг является санитарным показателем вирусного загрязнения. Колифаги не должны обнаруживаться в пробе обработанной питьевой воды объемом 100 мл.

Споры сульфитредуцирующих клостридий существуют в воде дольше, чем другие санитарно-показательные микроорганизмы, и высокоустойчивы к обеззараживающим агентам. Клостридии служат косвенным показателем освобождения воды в процессе ее очистки (фильтрации) от устойчивых к обеззараживанию кишечных вирусов, паразитарных простейших. Контроль наличия сульфитредуцирующих клостридий проводится на водопроводах из поверхностных источников с целью оценки эффективности технологии обработки воды. Определение сульфитредуцирующих клостридий в воде распределительных сетей водопровода нецелесообразно.

Для контроля питьевой воды, подготовленной из воды поверхностного источника, введен показатель безопасности воды в паразитарном отношении - цисты и ооцисты патогенных простейших, яйца и личинки гельминтов. За норматив принимается отсутствие в пробе воды объемом 25 л указанных показателей при прямом микроскопировании после фильтрации через мембранный фильтр.

При несоответствии микробиологических показателей качества питьевой воды установленным требованиям проводятся исследования на наличие в воде патогенных бактерий кишечной группы и кишечных вирусов. Поиск возбудителя определяется конкретной эпидемиологической ситуацией.

Показатели безопасности химического состава питьевой воды. Необходимо подчеркнуть равное значение для здоровья и условий жизни человека и равное правовое положение всех показателей, представленных в нормативных документах.

К химическим веществам, вероятность присутствия которых в питьевой воде водопроводов страны наибольшая, относится группа природных ингредиентов химического состава, наиболее характерных для вод России (алюминий, барий, бериллий, бор, железо, марганец, медь, молибден, мышьяк, нитраты, свинец, селен, стронций, сульфаты, фториды, хлориды и цинк), а также наиболее опасные антропогенные загрязнения, получившие, к сожалению, глобальное распространение. К последним относятся: кадмий, ртуть, никель, хром, цианиды, а также органические соединения - линдан, дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) и 2,4-Дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-Д). Эти показатели определяются в процессе расширенных исследований. В Рабочую программу включаются лишь те из них, которые характерны для источника водоснабжения данного водопровода по результатам расширенных исследований. Обобщенные показатели химического состава воды [рН, общая минерализация, жесткость, перманганатная окисляемость, содержание нефтепродуктов, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и общий органический углерод] должны включаться в Рабочую программу производственного контроля каждого водопровода. При контроле работы водопровода они играют двоякую роль. С одной стороны, это масштаб допустимого уровня, гигиенический норматив, с другой - это показатели стабильности состава исходной воды (для каждого источника характерен определенный диапазон колебаний этих показателей) и работы очистных сооружений. При трактовке величин этих показателей ориентируются не только на их абсолютные значения, но и на динамику их изменения во времени. При изменении обычного для конкретного водопровода уровня колебаний обобщенных показателей необходимо расширить программу аналитического контроля в направлении поиска веществ, от которых могут зависеть колебания того или иного показателя, а также выявить причину нестабильности (ретроспективный анализ технологии обработки воды, санитарной ситуации в источнике водоснабжения) и приниять меры к стабилизации.

В гигиенических нормативах даны показатели безопасности химического состава воды, присутствие которых обусловлено антропогенным загрязнением источника водоснабжения. Выбор характерных для конкретного водопровода показателей из этого списка, включающего нормативы более чем для 1000 ингредиентов воды, проводится на стадии расширенных исследований. В дальнейшем актуальные для конкретного водопровода ингредиенты включаются в Рабочую программу и подлежат систематическому контролю.

Кроме того, в гигиенических нормативах приведены остаточные количества наиболее часто применяющихся в технологии водоподготовки реагентов и продуктов их трансформации. В Рабочую программу включаются те из них, которые применяются на данном водопроводе. При использовании других реагентов Рабочая программа должна быть дополнена соответствующими показателями.

Учет комбинированного действия веществ с одинаковым лимитирующим признаком вредности ограничен только химическими соединениями, относящимися к 1-му и 2-му классам опасности.

Радиационная безопасность воды оценивается по показателям удельной суммарной альфа- и бета-активности. При превышении нормативов общей активности питьевой воды необходимо идентифицировать конкретные радионуклиды и измерить их индивидуальные уровни радиоактивности. В основном в воде содержатся такие природные альфа-излучатели, как ²²² Rn, ²²⁰ Rn, ²²⁶ Ra, ²²⁴ Ra, ²³² Th, ²³⁴ U и ²³⁸ U, и бета-излучатели - ⁹⁰ Sr, ⁸⁹ Sr, ¹³⁴ Cs, ¹³⁷ Cs, ¹³¹ I и ⁶⁰ Co. Номенклатура техногенных радионуклидов определяется технологическими регламентами соответствующих производств, располагающихся в зоне водосбора исследуемого водного объекта.

Радиационно-гигиеническая оценка обнаруженных концентраций радионуклидов проводится в соответствии с нормативными документами, регламентирующими радиационную безопасность.

Органолептические свойства питьевой воды контролируются показателями запах и привкус - не более 2 баллов; 2 балла - это уровень воздействия, который не ощущается потребителем воды и может быть выявлен только специально подготовленным одоратором или дегустатором в лабораторных условиях.

Цветность , под которой понимают окрашенность воды за счет природных гуминовых соединений, нормируется на уровне 20 градусов (условных единиц имитационной платиново-кобальтовой шкалы - ПКШ) . Это уровень, который не воспринимается человеком – потребителем воды при толщине слоя воды 20 см (обычный слой воды в бытовых условиях - в кастрюле, графине и т.п.). Цветность воды следует отличать от окраски воды , которая появляется при поступлении в водный объект окрашенных в разнообразные цвета промышленных сточных вод. Окраска воды при выборе источника питьевого водоснабжения не нормируется, поскольку водный объект со столь выраженным признаком техногенного загрязнения не может служить источником питьевого водоснабжения.

Особенно важный показатель качества воды - мутность. Он отражает содержание в воде тонкодисперсных взвешенных веществ, снижающих прозрачность воды, что неблагоприятно отражается на ее эстетическом восприятии. На глинистых частицах, обусловливающих мутность воды, как указывалось в главе 2, сорбирована основная масса вирусов. Снижение мутности фильтрованной воды способствует эффективности ее обеззараживания. Таким образом, показатель мутности воды - не только один из показателей органолептических свойств воды, но и косвенный показатель ее эпидемической безопасности.

В ежегодных Государственных докладах Роспотребнадзора "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" утверждается, что в России около 20% эксплуатируемых подземных источников питьевого водоснабжения не соответствует санитарным правилам и нормативам по химическому составу воды. Подавляющее число этих несоответствий - повышенная жесткость воды . Всегда ли необходимо добиваться соответствия состава питьевой воды в таких случаях введением в схему водопровода установки по умягчению воды?

Подача без обработки (умягчения) воды с показателем общей жесткости до 10 мг-экв/л для питьевых целей не может отрицательно сказаться на показателях здоровья населения. Это положение подтверждается мировым опытом, обобщенным и опубликованным ВОЗ. Нарушения условий жизни, возникающие при использовании жесткой воды для мытья посуды и гигиенических процедур, в значительной мере нивелируются наличием централизованной системы горячего водоснабжения, по сети которой, в силу технологических причин, подается умягченная вода.

Введение в схему водоснабжения хозяйственно-питьевого водопровода установки по умягчению воды потребовало бы, кроме того, обязательного введения заключительного обеззараживания воды. Вкупе это приводит к снижению санитарной надежности водопровода, а также требует неоправданных капитальных вложений и дополнительных эксплуатационных расходов. Гигиеническими требованиями определен порядок производственного контроля и государственного санитарно-эпидемиологического надзора за качеством питьевой воды.

3.3. Контроль качества воды нецентрализованных систем питьевого водоснабжения

По официальным данным, около трети населения России использует для питьевых и бытовых целей воду колодцев, родников и других источников нецентрализованного питьевого водоснабжения.

Под нецентрализованной системой питьевого водоснабжения понимают устройства и сооружения (колодец, скважина , каптаж и др.) для забора воды без ее подачи к местам расходования и открытые для общего пользования гражданам и юридическим лицам .

Нецентрализованная система водоснабжения не имеет распределительной водопроводной сети; доставку воды к месту ее хранения и потребления осуществляет потребитель. Открытость этой системы для общего пользования делает качество воды ее источника водоснабжения объектом государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Как правило, в нецентрализованных системах используют грунтовые воды, не защищенные от поверхностного загрязнения и не подвергающиеся обработке. Поэтому при выборе места водозабора необходимо обращать особое внимание на санитарное состояние окружающей территории, а при эксплуатации водозабора - на ее защиту от загрязнения, чтобы предупредить ухудшение качества природной воды за счет антропогенного воздействия.

Еще одна особенность систем нецентрализованного водоснабжения заключается в том, что каждым водозаборным сооружением пользуется ограниченное количество людей, проживающих в непосредственной близости от водозабора. Они имеют постоянные бытовые контакты между собой, что обусловливает общность окружающих микробиоценозов и наличие у людей достаточных иммунных механизмов для бесконфликтного сосуществования с ними. Среди населения, пользующегося колодцем, не возникают кишечные инфекции, даже в случае более высокого загрязнения его воды кишечной микрофлорой. Однако появление в данной местности контингентов мигрантов (туристы, отряды для уборки урожая, временные переселенцы и пр.) может привести к возникновению вспышек кишечных инфекций. Качество воды источников нецентрализованного питьевого водоснабжения регламентируется санитарными требованиями (табл. 3-1).

Таблица 3-1. Санитарные требования к качеству воды источников нецентрализованного питьевого водоснабжения
Показатель	Единицы измерения	Норматив
Органолептические свойства воды
Запах	Баллы	Не более 3
Привкус	Баллы	Не более 3
Цветность	Градусы	Не более 30
Мутность	ЕМФ (единицы мутности по формазину). По каолину, мг/дм³	2,6 1,5
Химические свойства воды
Водородный показатель	рН	6–9
Жесткость общая	мг-экв/дм³	10
Сухой остаток	мг/дм³	1500
Окисляемость перманганатная	мгО₂ /дм³	Не более 7
Нитраты (NО₃ )	мг/дм³	Не более 45
Сульфаты (SO₄ )	мг/дм³	Не более 500
Хлориды (C1^– )	мг/дм³	Не более 350
Химические вещества неорганической и органической природы	мг/дм³	Не более ПДК
Микробиологические свойства воды
E. coli и энтерококки	КОЕ в 100 см³	Отсутствие
Обобщенные колиформные бактерии	КОЕ в 100 см³	Отсутствие
Колифаги	БОЕ в 100 см³	Отсутствие
Общее микробное число	КОЕ в 1 см³	Не более 100

Как видно из таблицы, большое внимание уделяется органолептическим свойствам воды. Отдельно выделен показатель "Нитраты" как наиболее вероятный компонент воды в сельских условиях в результате загрязнения почвы навозом или нерационального применения азотных удобрений. Кроме того, есть указание о содержании любых химических веществ на уровне, не превышающем гигиенические нормативы (т.е. ПДК). Перечень веществ, подлежащих контролю, должен устанавливаться отдельно для каждого источника водоснабжения, исходя из местных условий, по результатам санитарного обследования при выборе места водозабора.

Набор показателей эпидемической безопасности почти совпадает с таковым для централизованных систем водоснабжения. Необходимости введения показателя "Сульфитредуцирующие клостридии" нет из-за отсутствия очистных сооружений; гигиеническое значение показателя ОМЧ объяснено выше.

Организация в границах поселения нецентрализованной системы питьевого водоснабжения населения возлагается на местные органы самоуправления.

В современных условиях имеется большое количество водозаборных сооружений, принадлежащих гражданам на праве частной собственности, так называемых автономных систем.

Автономная система питьевого водоснабжения - устройства и сооружения для забора и подготовки (или без нее) воды с подачей (или без нее) к месту расходования, находящиеся в индивидуальном пользовании (для отдельного дома, фермерского хозяйства, дачного участка или иного отдельного объекта) и закрытые для общего пользования иными лицами.

Санитарные правила безопасности, организации и содержания таких систем и безвредности качества воды в них такие же, как и для нецентрализованных систем питьевого водоснабжения. Поддержание должного технического и санитарного состояния водозаборных и иных сооружений, а также контроль качества воды в таких системах - дело владельца автономной системы.

3.4. Нормирование качества питьевой воды за рубежом

Человечество с глубокой древности пыталось определить полезные и вредные для жизни свойства воды, а позже и отдельных компонентов ее состава, классифицировать воду различных источников по влиянию на здоровье, однако лишь к концу ХХ в., благодаря успехам аналитической химии, появилась возможность количественной оценки влияния состава питьевой воды на здоровье человека и исходя из этого - разработки стандартов ее качества и официального их утверждения. Знакомство с этим, кратким по времени, опытом человечества необходимо для того, чтобы избежать ошибок в развитии учения о гигиене воды, а также законодательной базы питьевого водоснабжения.

Первые научные представления о влиянии качества питьевой воды на здоровье стали складываться в конце ХIХ в. Первой в мире попыткой законодательно оформить представления о качестве питьевой воды был принятый в 1914 г. в США стандарт качества питьевой воды. Он не был государственным стандартом, действовал на уровне отдельных штатов и использовался в случаях необходимости урегулирования коммерческих отношений в области водоснабжения населения между штатами. Первый Федеральный закон о безопасности питьевой воды был опубликован в США в 1974 г. Согласно этому документу, обязанность устанавливать нормативы, регулирующие чистоту и безопасность питьевой воды, возлагалась на Агентство охраны окружающей среды (Environmental Protection Agency, EPA ). Разработка и научное обоснование нормативов - прерогатива Национальной академии наук США. Хотя предусматривалось, что стандарты качества питьевой воды утверждаются в каждом штате, Агентство охраны окружающей среды получило право вмешиваться, если стандарты какого-либо штата окажутся менее строгими, чем федеральные, или же контроль за их соблюдением будет недостаточным. В 1975 г. общенациональные стандарты качества питьевой воды в США были опубликованы и затем несколько раз пересматривались. К 1995 г. в них содержалось 10 нормативов (максимально допустимый уровень) для неорганических веществ, 6 нормативов для сельскохозяйственных пестицидов; содержание тригалометанов нормировалось суммарно на уровне 0,10 мг/л. Для веществ и показателей качества, отражающих органолептические свойства воды, федеральные стандарты носят рекомендательный, а не обязательный характер. Максимально допустимые уровни в стандартах США для большинства веществ совпадают с российскими ПДК, для ряда веществ (свинец, ртуть, барий) российские нормативы более жесткие. В 1986 г. Конгресс США при очередном пересмотре Закона о безопасности питьевой воды обязал Агентство охраны окружающей среды разработать нормативы еще для 60 веществ, главным образом для синтетических органических соединений.

Эпидемиологическая безопасность питьевой воды контролируется в США по содержанию санитарно-показательных микроорганизмов; нормативы, как и в России, те, что рекомендованы ВОЗ. На основе федерального закона в штатах разрабатываются и утверждаются местные директивы, однако нормативы, принятые в них, не могут быть мягче, чем федеральные.

В 1958 г. ВОЗ издала Международные стандарты питьевой воды. Первоначальная идея разработки Международных стандартов - полная унификация требований к качеству (составу) питьевой воды во всем мире - впоследствии была признана нерациональной, однако их издание послужило толчком к созданию в 60-х гг. ХХ в. национальных стандартов во многих странах.

В 1987 г. ВОЗ опубликовала трехтомное "Руководство по контролю качества питьевой воды" (второе издание - в 1993 г., третье издание - в 2004 г., на русском языке - первый том в 1994 г.). В этом издании представлена достоверная и полная информация о влиянии состава питьевой воды на здоровье человека, которая может и должна быть использована для разработки национальных стандартов, в которых учитываются региональные особенности состава воды источников водоснабжения.

В законодательстве Европейского союза (ЕС) вопросам питьевого водоснабжения посвящены несколько постановлений, среди которых Директива Совета ЕС 98/83 от 3 ноября 1998 г. о требованиях к составу и качеству воды, предназначенной для потребления человеком и для производства пищевых продуктов. Выделенная курсивом фраза призвана подчеркнуть, что речь идет о воде, не только непосредственно выпиваемой человеком, но и используемой им в быту. Нормативная база этого документа основана на Рекомендациях ВОЗ 1994 г. Принципиальных различий в величинах нормативов в этом документе с российскими нет.

Требования к источникам питьевого водоснабжения изложены в Директиве ЕС 75/440 от 16 июня 1975 г., в соответствии с которой источники питьевого водоснабжения подразделяются на 3 класса в зависимости от состава воды и требуемых способов подготовки из нее питьевой воды. На основе указанных директив в странах Европейского сообщества разработаны национальные правовые акты - декреты (законы), директивы, постановления.

Во Франции вопросы питьевого водоснабжения регламентируются государственным Декретом (последнее издание 2000 г.), в котором содержатся нормативы качества воды для потребления человеком, требования к источнику питьевого водоснабжения, а также определены юридические процедуры проведения в жизнь этих нормативов и требований. На основании государственного декрета в департаментах (муниципалитетах) разрабатываются региональные правовые акты по питьевому водоснабжению. Решающая роль в установлении региональных требований к обеспечению безопасного для здоровья питьевого водоснабжения принадлежит департаментскому (муниципальному). Совету общественной гигиены, а в части использования подземных вод и организации зон санитарной охраны также гидрогеологической службе. Утвержденные префектом Департамента рекомендации упомянутых учреждений обязательны для исполнения владельцами всех централизованных систем питьевого водоснабжения независимо от форм собственности.

В Германии требования к качеству воды, предназначенной для потребления человеком, изложены в нескольких директивах (постановлениях), носящих государственный характер. Постановление о качестве воды для потребления человеком и воды, потребляемой при производстве пищевых продуктов (1990), разработано на основе рекомендаций ВОЗ. Постановление, в котором изложены требования к источникам питьевого водоснабжения, предусматривает деление источников на 3 класса в зависимости от состава воды и связанной с этим сложности системы водоподготовки.

Из изложенного следует, что в передовых странах нормирование свойств и состава питьевой воды относится к проблемам государственного уровня, однако рабочие документы в этой сфере утверждаются на региональном уровне с учетом местных природных условий.

В странах Восточной Европы (Венгрия, Болгария, Чехия, Словакия) государственные стандарты качества питьевой воды были разработаны в 60–70-е гг. ХХ в. на основе ГОСТ СССР "Вода питьевая". Современные редакции этих документов основаны на упоминавшейся Директиве Совета ЕС 1998 г.

В странах СНГ (Украина, Белоруссия, Киргизия, Казахстан) нормативным правовым документом по контролю качества питьевой воды выступают стереотипные копии отечественных санитарных правил с соответствующими национальными номерами.

В некоторых странах Африки и Азии собственных национальных законодательных документов, касающихся нормирования состава питьевой воды, нет, и они в практической жизни пользуются Рекомендациями ВОЗ.

Глава 4. Источники питьевого водоснабжения

4.1. Водные объекты, которые могут быть использованы в качестве источников питьевого водоснабжения

Качество питьевой воды во многом определяется качеством воды источника водоснабжения. При определенном природном составе воды или уровне антропогенного загрязнения источника даже использование современных методов водоподготовки не может гарантировать получение воды необходимого качества. Важнейшие гигиенические характеристики источника водоснабжения - качество воды , подверженность влиянию природных и социальных (техногенных) факторов и вытекающая отсюда степень санитарной надежности источника, т.е. устойчивость по отношению к влиянию природных и антропогенных факторов. Кроме того, большое значение для характеристики источника имеет его водообильность , соотнесенная с предполагаемыми потребностями в воде, а также доступность .

Санитарная надежность источника централизованного питьевого водоснабжения -свойство источника сохранять постоянство качества его воды и достаточность дебита для обеспечения проектируемой или эксплуатируемой системы централизованного питьевого водоснабжения с учетом перспектив ее развития.

Источниками воды для систем питьевого водоснабжения могут быть поверхностные водные объекты (реки, озера, водохранилища) и запасы подземных вод (грунтовые, межпластовые напорные и безнапорные воды). В некоторых случаях могут использоваться искусственные водотоки - каналы судоходного или ирригационного назначения. Использование тех и других источников в различных странах и регионах значительно различается. Главная причина этого - наличие или отсутствие природных месторождений подземных вод, так как вопросы разведки и добычи подземной воды в настоящее время технически достаточно совершенны.

Подземные источники. Пресные подземные воды, пригодные для целей питьевого водоснабжения, залегают на глубине не более 250–300 м. По условиям залегания различают грунтовые и межпластовые воды, значительно отличающиеся друг от друга по гигиеническим характеристикам.

Грунтовые воды - воды первого от поверхности земли постоянно существующего водоносного горизонта, скапливающиеся на первом водоупорном горизонте. Они не имеют защиты от поверхностного загрязнения из водоупорных слоев; область питания грунтовых вод совпадает с областью их распространения. Грунтовые воды характеризуются весьма непостоянным режимом, который целиком зависит от гидрометеорологических факторов - частоты выпадения и обилия осадков. Вследствие этого имеются значительные сезонные колебания уровня стояния, дебита, химического и бактериального состава грунтовых вод. Их запас пополняется за счет инфильтрации атмосферных осадков либо воды рек и водохранилищ в периоды высокого уровня; не исключена возможность поступления в грунтовые воды подземных безнапорных вод из более глубоких горизонтов. В процессе инфильтрации вода в значительной мере освобождается от органического и бактериального загрязнения, при этом улучшаются и ее органолептические свойства. Однако, если почвенный слой тонок и, кроме того, загрязнен, возможно загрязнение грунтовых вод в период формирования, что представляет опасность в эпидемическом отношении.

Дебит грунтовых вод обычно невелик, что наряду с непостоянством состава ограничивает их применение для централизованного водоснабжения. Используют грунтовые воды главным образом в сельской или дачной местности при организации колодезного (нецентрализованного) водоснабжения.

Межпластовые подземные воды залегают в водоносном слое между двумя водоупорными слоями и в зависимости от условий залегания могут быть напорными или безнапорными (рис. 4-1). В каждом межпластовом водоносном горизонте различают область питания, где горизонт выходит на поверхность, область напора и область разгрузки, в которых вода изливается на поверхность земли или дно реки, озера в виде восходящих или нисходящих ключей. Добыча межпластовых вод производится через буровые скважины. Качество воды скважины во многом определяется ее расстоянием от границы области питания и характера (мощности и монолитности) водоупорной кровли водоносного горизонта, на который она пробурена.

Рис. 4-1. Залегание подземных вод (схема): 1 - водоупорные слои; 2 - горизонт грунтовых вод; 3 - горизонт межпластовых безнапорных вод; 4 - горизонт межпластовых напорных вод; 5 - колодец, питающийся грунтовой водой; 6 - скважина, питающаяся межпластовой безнапорной водой; 7 - скважина, питающаяся межпластовой напорной (артезианской) водой

Химический состав подземных вод формируется под влиянием химических (растворение, выщелачивание, сорбция, ионный обмен, образование осадка) и физико-химических (перенос веществ фильтрующих пород, растворение, поглощение и выделение газов) процессов. В подземных водах найдено около 70 химических элементов. Наибольшее значение для питьевого водоснабжения имеют фтор, железо, марганец, соли жесткости (сульфаты, карбонаты и бикарбонаты магния и кальция). Реже встречаются бром, бор, бериллий, селен, стронций.

Характерная особенность межпластовых вод - отсутствие в них растворенного кислорода. Тем не менее микробиологические процессы оказывают существенное влияние на их состав. Серобактерии окисляют сероводород и серу до серной кислоты, железобактерии образуют конкреции железа и марганца, которые частично растворяются в воде; некоторые виды бактерий способны восстанавливать нитраты с образованием азота и аммиака.

Чем дальше отстоит место водозабора (буровая скважина) от границы зоны питания или разгрузки и чем лучше защита от проникновения вышележащих вод, тем характернее и постояннее химический состав межпластовых вод. Постоянство солевого состава воды - важнейший признак санитарной надежности водоносного горизонта.

Наряду с природными факторами на формирование состава подземных вод оказывают большое влияние и искусственные факторы среды. При нерациональной эксплуатации горизонта, отборе воды, превышающем его водообильность, возможно поступление воды из других, выше- и нижележащих горизонтов, сопровождающееся изменением уровня минерализации. В некоторых случаях возможно и бактериальное загрязнение воды.

Одна из причин загрязнения подземных вод - промышленные сточные воды, которые инфильтрируются из накопителей, хвосто- и шламохранилищ, золоотвалов и т.п. в случае их неудовлетворительной гидроизоляции. Инфильтрация промышленных загрязнений происходит и с полей фильтрации, которые до недавнего времени использовались для обезвреживания промышленных сточных вод. Проникновению сточных вод через водоупорные горизонты способствуют ПАВ, присутствующие в большинстве промышленных сточных вод.

Межпластовые воды вследствие защищенности от поверхностного загрязнения, постоянства состава и достаточно большого дебита высоко оцениваются с санитарной точки зрения и при выборе источника питьевого водоснабжения имеют преимущество перед другими источниками. Весьма часто межпластовые воды могут использоваться для питьевых целей без предварительной обработки. Единственное принципиальное ограничение выбора их в качестве источника питьевого водоснабжения - недостаточная водообильность горизонта по сравнению с намечаемой мощностью водопровода.

При эксплуатации водозаборной скважины в определенной части водоносного горизонта вокруг ее ствола в результате присасывающего действия водоподъемных устройств развивается зона пониженного давления воды. Степень понижения давления зависит от мощности водоподъемника, высоты давления в горизонте до его эксплуатации и водообильности горизонта.

Наибольшего значения понижение давления достигает вокруг скважины, постепенно снижаясь по мере удаления от нее. Объем водоносной породы, на котором сказывается присасывающее влияние водоподъемника при его работе, получил вследствие характерной формы название "воронка депрессии" (рис. 4-2). Наличие и размеры воронки депрессии, изменяя гидрогеологические условия в водоносном горизонте, снижают его санитарную надежность.

Рис. 4-2. Воронка депрессии

В России значительная часть эксплуатируемых систем питьевого водоснабжения на подземных водах приурочена к долинам рек. При этом большинство водозаборов - береговые инфильтрационные, когда большая часть расхода воды формируется за счет инфильтрации из реки через породы водоносного горизонта.

Непрерывно растущее водопотребление приводит к необходимости развивать существующие водозаборы. Один из эффективных и сравнительно дешевых способов увеличения дебита береговых инфильтрационных водозаборов - искусственное восполнение подземных вод путем устройства на берегу реки или водохранилища инфильтрационных бассейнов, в которые закачивается вода и инфильтрируется через горные породы в водоносный горизонт, обогащая его (рис. 4-3). Реже используется искусственное восполнение подземных вод глубоких горизонтов через скважины.

Рис. 4-3. Система искусственного восполнения подземных вод открытого типа из поверхностных вод с инфильтрационными бассейнами и береговой инфильтрацией (схема): а - план: 1 - река; 2 - водозабор из поверхностных вод; 3 - энасосная станция I подъема; 4 - сооружения для предварительного улучшения качества воды; 5 - инфильтрационные бассейны; 6 - скважины водозабора; 7 - регулирующий резервуар; 8 - насосная станция II подъема; 9 - очистные сооружения с хлорированием; б - вертикальный разрез: 1 - инфильтрационный бассейн; 2 - скважина водозабора; 3 - река; 4 - динамический уровень воды в cкважине; 5 - водоносный горизонт; 6 - глины

Гигиенические требования при искусственном восполнении подземных вод заключаются в организации ЗСО поверхностного водного объекта, из которого производится восполнение, предварительной очистке воды перед подачей в инфильтрационные бассейны путем отстаивания и фильтрации, а также в обеззараживании перед подачей потребителю. Расстояние от инфильтрационных бассейнов до фронта водозабора при водоносном пласте из мелких песков должно быть не менее 50 м, для средних и крупных песков и галечников - 100–200 м. Индустриализация и урбанизация, обусловливающие процесс концентрации населения, приводят к значительному росту водопотребления. Однако часто запасы подземных вод не в состоянии обеспечить потребности в воде, и возникает необходимость организации питьевого водоснабжения из поверхностных источников.

Поверхностные источники. Общие свойства воды поверхностных источников питьевого водоснабжения - низкая минерализация, большое количество взвешенных веществ, высокий уровень микробного загрязнения, колебания расхода воды в зависимости от времени года и метеорологических условий. Величина активной реакции воды большинства поверхностных источников находится в диапазоне рН 6,5–8,5. Часто отмечается их интенсивное техногенное загрязнение в результате сброса промышленных сточных вод, судоходства и других причин. К указанным неблагоприятным свойствам воды в водохранилищах добавляется чрезмерное развитие микроскопических одноклеточных водорослей - так называемое цветение, способное в значительной мере ухудшить органолептические свойства воды и придать ей аллергенные свойства.

С городскими (неочищенными и очищенными) сточными водами с поверхностным стоком в поверхностные водные объекты поступает множество бактерий. Их количество в воде поверхностных водных объектов, в зависимости от степени антропогенного загрязнения, колеблется в широких пределах: от сотен миллионов клеток в 1 мл воды (полисапробная зона) до тысяч в 1 мл (олигосапробная зона). Среди них преобладающая часть - сапрофитные виды, но имеется большое количество условно-патогенных бактерий; менее часто встречаются и патогенные бактерии. Среди сапрофитных особое санитарное значение имеют виды, способные к существованию как в природной среде, так и в организме человека и теплокровных животных; их присутствие в природной воде - свидетельство ее загрязнения фекалиями, что однозначно свидетельствует об эпидемиологической опасности воды. Наиболее легко идентифицируемые на искусственных питательных средах и постоянно присутствующие в выделениях человека и животных микроорганизмы получили название санитарно-показательных. Их наличие в воде указывает на ее фекальное загрязнение.

Отмеченные особенности состава и свойств воды поверхностных источников не позволяют использовать ее для целей питьевого водоснабжения в природном виде и вызывают необходимость предварительной обработки с целью осветления и обеззараживания.

Большое значение для надежной эксплуатации питьевого водопровода имеет выбор места расположения водозабора на водохранилище. В приплотинной и центральной частях водохранилища в связи с обилием воды создаются условия для стабилизации ее качества. Менее благоприятные условия складываются в хвостовой части водохранилища, подвергающейся сезонным колебаниям объема и уровня воды. При этом резко изменяются условия разбавления сточных вод, сбрасываемых в прилежащие участки береговой полосы, ухудшается качество воды водохранилища. В условиях каскада водохранилищ при уменьшении или временном прекращении попуска воды через вышерасположенный гидроузел в хвостовой части образуются обратные течения, также нарушающие условия разбавления и смешения сточных вод.

4.2. Выбор источника питьевого водоснабжения как профессиональная задача санитарного врача

Особенности качества воды и режима различных водных объектов должны учитываться при выборе источника вновь проектируемого или реконструируемого водопровода. Обоснованный выбор и правильная эксплуатация источника водоснабжения - главные, принципиальные вопросы гигиены питьевого водоснабжения.

Выбор источника проводится путем технико-экономического сравнения вариантов при приоритете гигиенических характеристик, о которых речь пойдет ниже.

Федеральный закон "О санитарно-эпидемиологическом благополучии" № 52-ФЗ устанавливает, что выбор источника питьевого водоснабжения в обязательном порядке должен быть согласован с органом Госсанэпиднадзора. Безусловное соблюдение санитарных требований при согласовании выбора источника водоснабжения - одно из непременных условий гарантированного получения воды питьевого качества.

Решение вопроса выбора источника водоснабжения требует компетентной оценки гидрогеологической (при подземном источнике) или гидрологической (при поверхностном источнике) ситуации, анализа данных исследования гидрохимического, гидробиологического состава воды, методов водоподготовки и т.д. Вот почему в выборе источника питьевого водоснабжения наряду с гигиенистами участвуют гидрологи, гидрогеологи, технологи в области очистки воды, экономисты и другие специалисты.

В основе гигиенических требований, предъявляемых санитарными правилами, лежит следующий принцип: качество воды источника водоснабжения в совокупности с адекватно примененной технологической схемой обработки должны гарантировать получение воды, соответствующей отечественным санитарным правилам. Таким образом, гигиенические требования к качеству воды источника, по сути, находятся в непосредственной зависимости от уровня развития техники водоподготовки. Прогресс в этой области, несомненно, будет сопровождаться и изменением гигиенических требований к источникам водоснабжения, а также служить основанием для периодического пересмотра документа.

Санитарные требования распространяются на источники централизованного водоснабжения как с пресной, так и с солоноватой и соленой водой. Возможность использования солоноватых и соленых вод появилась лишь в последнее время в связи с разработкой новых методов опреснения воды. Однако следует подчеркнуть, что практика опреснения питьевой воды еще крайне мала, нуждается в совершенствовании и его технология. Тщательной всесторонней гигиенической оценки требует также сама опресненная вода. В соответствии с санитарными требованиями предусмотрено использование таких источников только в особых случаях, при наличии адекватных методов обработки, надежность которых подтверждена специальными технологическими и гигиеническими исследованиями. Основное же внимание уделяется традиционным источникам водоснабжения, а именно: подземным и поверхностным источникам пресной воды.

Требования к качеству воды источников представлены санитарными показателями, которые характеризуют как природные свойства воды, так и возможное антропогенное и техногенное воздействие на источник. Санитарные показатели разбиты на две группы. Первая группа, общая для подземных и поверхностных источников, включает в себя показатели, не изменяющиеся при традиционных методах обработки воды. В нее включены показатели, характеризующие солевой состав воды: сухой остаток, концентрация хлоридов и сульфатов, общая жесткость, а также показатели содержания химических веществ, в отношении которых не имеется надежных методов очистки. К последним в основном относятся химические соединения, которые могут оказаться в источнике в результате его промышленного, сельскохозяйственного или бытового загрязнения. Концентрации этих веществ не должны превышать ПДК химических веществ в воде подземных и поверхностных водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

Вторая группа показателей, характеризующих качество воды источников, включает в себя показатели и их уровни для веществ, в отношении которых, наоборот, имеются эффективные методы очистки. Именно количественные уровни этих показателей определяют принадлежность источника к тому или иному классу, а следовательно, и необходимую степень ее обработки. Поскольку подземные и поверхностные источники имеют свои природные особенности, а также в разной степени защищены от неблагоприятного воздействия антропогенных факторов, для них дается раздельная классификация.

При классификации подземных источников (табл. 4-1) к 1-му классу отнесены источники, вода которых по всем показателям соответствует санитарным требованиям, предъявляемым к питьевой воде, отличается постоянством состава по временам года и вследствие этого не требует обработки.

Таблица 4-1. Показатели качества воды и классы подземных источников питьевого водоснабжения
Показатель	Предельный уровень по классам
Показатель	1-й	2-й	3-й
Мутность, мг/дм³	1,5	1,5	10,0
Цветность, градусы ПКШ	20	20	50
Водородный показатель (рН)	6–9	6–9	6–9
Железо (Fe), мг/дм³	0,3	10	20
Марганец (Мn), мг/дм³	0,1	1	2
Сероводород (H₂ S), мг/дм³	Отсутствует	3	10
Фтор (F), мг/дм³	1,5–0,7	1,5–0,7	5
Окисляемость перманганатная, мгО₂ /дм³	2	5	15
Число бактерий группы кишечных палочек (БГКП) в 1 дм³ , не более	3	100	1000

Источники 2-го класса содержат воду с отклонениями от требований на питьевую воду либо по химическому составу (железо, марганец, сероводород) либо по микробиологическим показателям (число бактерий группы кишечных палочек, БГКП). Ее качество может быть доведено до санитарных требований, предъявляемых к питьевой воде такими методами обработки, как аэрирование, фильтрование, обеззараживание.

Ко 2-му классу относятся также подземные источники, качество воды которых отвечает требованиям к питьевой воде, однако показатели солевого состава подземного источника непостоянны и зависят от времени года. Колебания солевого состава свидетельствуют о его недостаточной защищенности от поверхностного загрязнения и выступают косвенным показателем его ненадежности в эпидемическом отношении. Вода такого источника в обязательном порядке требует профилактического обеззараживания.

Вода подземных источников 3-го класса имеет такие отклонения от нормативных показателей, которые требуют более сложной обработки с применением реагентных методов. Например, для удаления фтора используют контактно-сорбционную коагуляцию и др.

Поверхностные источники также делят на 3 класса (табл. 4-2). К 1-му классу отнесены источники с маломутной (до 20 мг/л) и малоцветной (до 35 градусов) водой, которая может быть доведена до требований к питьевой воде путем фильтрации без коагулирования или с применением малых доз коагулянта и обеззараживания.

Таблица 4-2. Показатели качества воды и классы поверхностных источников питьевого водоснабжения
Показатель	Предельный уровень по классам
Показатель	1-й класс	2-й класс	3-й класс
Мутность, мг/дм³	20	1500	10 000
Цветность, градусы	35	120	200
Запах при 20 и 60 °С, баллы	2	3	4
Водородный показатель (рН)	6,5–8,5	6,5–8,5	6,5–8,5
Железо (Fe), мг/дм³	1	3	5
Марганец (Мn), мг/дм³	0,1	1,0	2,0
Фитопланктон, мг/дм³ , не более клеток/дм³ , не более	1 1000	5 10 000	50 100 000
Окисляемость перманганатная, мгО₂ /дм³	7	15	20
БПК_полная , мгО₂ /дм³ , не более	3	5	7
Число лактозоположительных кишечных палочек (ЛКП) в 1 дм³ , не более	1000	1000	50 000

Примечание. БПК - биохимическая потребность в кислороде.

Ко 2-му классу относят источники с более мутной (до 1500 мг/л), более цветной (до 120 градусов) водой или водой, содержащей значительные количества планктона, но сравнительно чистой в отношении промышленных и бытовых загрязнений. Для очистки такой воды применяют традиционные методы обработки: коагулирование с последующим отстаиванием и фильтрование, контактное осветление, обеззараживание, для удаления планктона - микрофильтрование.

К 3-му классу отнесены источники, качество воды которых не может быть доведено до требуемого с помощью традиционных схем и методов очистки, в связи с чем необходима ее дополнительная обработка. Для высокомутных вод - дополнительная ступень отстаивания; для устранения запаха или органических промышленных загрязнений - применение окислителей и сорбентов; при повышенной бактериальной загрязненности - более эффективное обеззараживание.

Класс источника определяется организацией, разрабатывающей проект водоснабжения.

Важнейшим гигиеническим требованием является требование о том, что источник водоснабжения должен быть защищен от загрязнения путем организации ЗСО. Порядок организации ЗСО регламентирован соответствующими санитарными требованиями.

Порядок выбора источника определяется его санитарной надежностью и проводится в следующей последовательности: межпластовые напорные воды, межпластовые безнапорные воды, грунтовые воды, искусственно пополняемые и подрусловые подземные воды, поверхностные (реки, водохранилища, озера, каналы) воды. С учетом изложенной последовательности выбор источника должен производиться на основании технико-экономического сравнения вариантов . При этом необходимо соблюдать следующие условия:

интенсивность загрязнений воды, поддающихся устранению современными методами обработки, должна соответствовать эффективности проектируемых очистных сооружений;
состав и свойства воды, не поддающиеся изменению современными методами обработки, должны соответствовать санитарным требованиям;
совокупность природных условий источника водоснабжения и специально осуществленных санитарных и технологических мероприятий (водоподготовка) должна обеспечивать санитарную надежность водопровода.

Так как один из важнейших критериев для оценки пригодности источника - качество его воды, то установлены требования (минимальные) к объему и кратности исследований воды при выборе источника. Для оценки качества воды источника должны быть представлены анализы проб, отобранных в месте предполагаемого водозабора ежемесячно не менее чем за 3 года. Такое количество анализов позволит составить представление о степени санитарной надежности подземного источника и о динамике техногенного химического и микробного загрязнения воды поверхностного источника. Кроме того, определен объем анализа для оценки качества воды подземного и поверхностного источника водоснабжения. Он включает в себя, во-первых, показатели, по которым устанавливается класс источника; во-вторых, показатели, определяющие общие требования к качеству воды источников и, в-третьих, показатели, характеризующие эпидемическую безопасность воды. Последние наряду с определением количества сапрофитных бактерий и индекса кишечных палочек предусматривают определение возбудителей кишечных инфекций (сальмонелл, шигелл, энтеровирусов), показателей свежего фекального загрязнения (эшерихий коли, энтерококков) и показателей вирусного загрязнения (колифагов). Эти определения по всем трем направлениям проводятся для подземных источников, относящихся по коли-индексу ко 2-му и 3-му классам и для всех классов поверхностных источников.

Заключение санитарно-эпидемиологической службы о возможности использования источника действительно в течение 3 лет. Если начало строительства водопровода было отложено более чем на 3 года после получения положительного санитарно-эпидемиологического заключения, в течение которых могла измениться санитарная ситуация, необходимо получить повторное заключение.

4.3. Зоны санитарной охраны источников питьевого водоснабжения

Источники водоснабжения находятся под постоянным воздействием различных факторов - природных и антропогенных. На них оказывают влияние метеорологические явления, условия формирования источника, наличие и выраженность неблагоприятных антропогенных факторов. Надежность работы водопровода тем выше, чем более постоянен состав воды источника. Техническая эффективность сооружений по обработке и обеззараживанию водопроводной воды, кроме чисто технологических факторов, в большой степени зависит от качества исходной воды.

С целью предотвращения эпизодического, периодического или систематического действия факторов, ухудшающих качество воды источника питьевого водоснабжения, организуют ЗСО источников питьевого водоснабжения.

Под зоной санитарной охраны (ЗСО) источника питьевого водоснабжения понимают специально выделенные территорию и акваторию, в которых устанавливаются специальные режимы хозяйственной и иной деятельности в целях охраны источника и водопроводных сооружений от загрязнения .

Специальный режим хозяйственной деятельности в ЗСО поверхностных источников направлен на ограничение, а в ЗСО подземных источников - на исключение возможности загрязнения или снижения качества воды в месте водозабора или уменьшения их дебита. Кроме того, цель 1-го пояса ЗСО - предохранение водозаборных и очистных сооружений водопровода от преднамеренных или случайных действий, в результате которых может быть нарушена их нормальная работа.

Вопросы организации и режима ЗСО регламентируются соответствующими санитарными требованиями.

В соответствии с данными требованиями ЗСО источников питьевого водоснабжения устанавливаются в составе 3 поясов.

Первый пояс ЗСО (пояс строгого режима). Территория 1-го пояса ЗСО поверхностного источника состоит из водной части, окружающей водозаборные сооружения, и береговой части, примыкающей к водной. На береговой части 1-го пояса размещаются те головные сооружения водопровода, которые по местным условиям целесообразно установить в непосредственной близости к водозабору. Минимальное удаление береговой границы 1-го пояса от уреза воды составляет 100 м. В зависимости от особенностей источника в пределы водной части 1-го пояса вводится большая или меньшая часть его акватории. Для источников водоснабжения на проточных водных объектах ее границы должны быть вверх по течению не менее 200 м, вниз по течению - не менее 100 м. Боковая граница, т.е. граница в направлении к противоположному от водозабора берегу, составляет не менее 100 м от линии уреза воды в меженный период. При ширине водотока менее 100 м в состав 1-го пояса включаются вся акватория и береговая полоса на противоположном берегу шириной 50 м, для непроточных водоемов - акватория радиусом не менее 100 м от водозабора.

Правила устанавливают минимальные размеры ЗСО 1-го пояса. При наличии непосредственно за минимальной границей массивного очага загрязнения источника необходимо территорию очага включить в границы 1-го пояса и источник загрязнения ликвидировать. Территория 1-го пояса должна быть достаточна для размещения всех головных сооружений водопровода с учетом перспективы его развития.

Минимальные размеры 1-го пояса ЗСО подземного источника водоснабжения должны охватывать территорию, соответствующую наиболее крутой части воронки депрессии (см. рис. 4-2), где создаются реальные возможности для проникновения загрязненных вод с поверхности земли через дефекты в горных породах, связанные с процессом бурения скважины. Территория на поверхности земли, соответствующая границе воронки депрессии, в наибольшей степени может служить источником загрязнения подземных вод. Для безнапорных горизонтов это территория радиусом 50 м, для межпластовых напорных - 30 м. При искусственном восполнении подземных вод граница 1-го пояса должна устанавливаться как для недостаточно защищенного источника водоснабжения на расстоянии не менее 50 м от водозабора и не менее 10 м от инфильтрационных сооружений.

Территория 1-го пояса ЗСО должна быть ограждена, на нее не допускаются посторонние лица, запрещается строительство на ней любых объектов, не связанных с нуждами водопровода. При необходимости строительства на территории 1-го пояса выгребных уборных они должны быть оборудованы водонепроницаемыми выгребами. Большое внимание должно быть уделено содержанию территории в чистоте, своевременному вывозу отходов.

На территории и акватории 1-го пояса ЗСО поверхностных источников водоснабжения запрещаются рыбная ловля, купание, стирка белья, не допускается катание на лодках.

Назначение 2-го и 3-го поясов ЗСО (зона ограничения) различно для подземных и поверхностных источников.

Основной задачей 2-го и 3-го поясов ЗСО поверхностного источника является ограничение микробного и химического загрязнения в створе водозабора до степени, требуемой ГОСТ "Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения" с учетом возможностей очистных сооружений данного водопровода. Ведущий принцип при установлении верхней границы этого пояса - учет закономерности отмирания поступившей со сточными водами микрофлоры в реке. Установлено, что этот процесс имеет экспоненциальный характер и может быть выражен уравнением:

N_t = N₀ × 10^-kt ,

где N_t - концентрация бактерий по истечении времени t ; N₀ - концентрация бактерий в месте загрязнения воды; k- константа скорости отмирания бактерий.

Преобразование формулы дает следующее выражение:

t= 1/k × lgN₀/N_t .

Допустимая концентрация бактерий у места водозабора (N_t ) задается исходя из возможности очистных сооружений конкретного водопровода довести ее до уровня требований к питьевой воде. Таким образом, время отмирания бактерий до заданной концентрации зависит от их исходной концентрации и константы скорости отмирания (k ). Последняя величина зависит от температуры воды водного объекта, в котором развивается процесс отмирания. Температура воды, в свою очередь, обусловлена климатическим районом, в котором расположен водный объект, и временем года. Точные величины константы скорости отмирания отсутствуют, однако эмпирически установлена средняя величина снижения концентрации санитарно-показательных микроорганизмов для 2-го (умеренного) климатического района, составляющая 2% в 1 ч летом. При этом практически полная элиминация исходной микрофлоры произойдет за 2 сут (48 ч).

Принимая во внимание, что в течение 1-х суток после сброса сточных вод наблюдается повышение концентрации бактерий в результате раздробления комочков взвеси, общая длительность движения воды для достижения практически полного отмирания исходной микрофлоры во 2-м климатическом районе летом должна быть не менее 3 сут. Зимой процессы отмирания микрофлоры протекают медленнее, поэтому верхняя граница ЗСО поверхностного источника устанавливается на расстоянии, определяемом пробегом воды в 1-м и 2-м климатических районах в течение 5 сут, в 3-м - в течение 3 сут. Если при этом за пределами 2-го и 3-го поясов ЗСО непосредственно у их границ оказываются крупные постоянные источники бактериального загрязнения, они должны быть включены в территорию зоны с целью проведения оздоровительных мероприятий.

В европейской части России размер 2-го пояса ЗСО вверх по течению составляет примерно 30–60 км для рек средней и большой мощности. На малых реках, с расходом воды до 10 м³ /с, в ЗСО должна включаться вся территория бассейна.

Граница 2-го пояса ЗСО проточного источника ниже по течению, учитывая возможность влияния так называемых нагонных ветров, приводящих к обратному течению воды, должна устанавливаться на расстоянии не менее 250 м от водозабора.

Боковые границы 2-го пояса ЗСО поверхностных проточного и непроточного источников определяются береговой полосой, ширина которой при равнинном рельефе местности составляет от 500 до 1000 м, а при холмистом - до вершины первого склона. Боковые границы 3-го пояса ЗСО устанавливаются в пределах 3–5 км от уреза воды или по линии водораздела.

На непроточных водоемах граница 2-го пояса ЗСО по акватории должна быть удалена во все стороны от водозабора на расстояние от 3 км - при наличии нагонных ветров до 10% и 5 км - при наличии нагонных ветров более 10% в сторону водозабора. Границы 3-го пояса ЗСО по акватории непроточного источника полностью совпадают со вторым.

Мероприятия во 2-м и 3-м поясах ЗСО поверхностного источника направлены на регулирование всех видов строительства и хозяйственной деятельности.

Регулирование застройки на территории 2-го пояса ЗСО должно быть направлено на сохранение природного ландшафта и постепенную его замену на лесной с обязательным учетом климатических, погодных, орографических и почвенных условий. Смысл этих мероприятий – перевод поверхностного стока в подземный, что позволяет предотвратить поступление в акваторию источника водоснабжения большой части загрязнений, приносимых поверхностным стоком.

При регулировании застройки следует нормировать плотность заселения (чел/га), плотность застройки (%) и плотность твердых дорожных покрытий (%). Перечисленные нормативы должны определяться с учетом орографических и ландшафтных условий (региональные экологические нормативы ) на основе районирования территории ЗСО по указанным природным критериям.

Запретительные мероприятия должны быть направлены на недопущение на территории 2-го пояса ЗСО концентрированных очагов загрязнения почвы, атмосферного воздуха и воды, а также объектов, значительно нарушающих геологическую среду и изменяющих режим поверхностного и подземного стока, и на сокращение использования водного объекта населением для бытовых целей (стирка белья, мытье автомашин, водопой скота и т.п.). Для предотвращения повышения степени опасности и увеличения количества сточных вод важен контроль изменения технологических процессов на предприятиях, расположенных на территории зоны.

Спуск сточных вод должен проводиться в полном соответствии с водно-санитарным законодательством по охране водных объектов. Допускается сброс в акваторию ЗСО сточных вод лишь при условии полного соответствия их состава нормативам качества воды первой категории водопользования. При технико-экономическом обосновании (ТЭО) невозможности должного обезвреживания сточных вод объекта, расположенного на территории 2-го пояса ЗСО или сбрасывающего сточные воды в его акваторию, необходимо принимать меры по их сбросу ниже по течению от питьевого водозабора либо по переброске таких вод за границу водораздела источника водоснабжения.

Обязательному регулированию в акватории 2-го пояса ЗСО подлежит судоходство. Все суда, проходящие по акватории зоны, должны быть оборудованы сборниками фановых и хозяйственно-бытовых вод с выгрузкой их на специальные береговые насосные станции.

Для своевременного обнаружения ухудшения качества воды в источнике водоснабжения и предъявления обоснованных требований по поддержанию должного санитарного состояния организация, эксплуатирующая водопровод, проводит систематическое наблюдение за акваторией и территорией 2-го и 3-го поясов ЗСО, а также динамические лабораторные анализы воды (мониторинг).

Задача 2-го и 3-го поясов ЗСО подземных источников питьевого водоснабжения - сохранение постоянства природного состава воды в водозаборе, которая, как правило, непосредственно, без обработки, используется для питьевых целей. Иными словами, задача заключается в защите эксплуатируемого горизонта в районе водозабора от поверхностных загрязнений. В водоносный горизонт поверхностные загрязнения могут проникать через область питания горизонта, где он выклинивается на поверхность, через дефекты водонепроницаемой кровли, так называемые гидрогеологические окна, либо через нарушенные при бурении скважин геологические структуры, когда создается связь между выше- и нижерасположенными горизонтами. Особенно высока вероятность загрязнения на территории, соответствующей радиусу воронки депрессии. Таким образом, даже глубокие межпластовые воды на ограниченных участках не гарантированы от поверхностного загрязнения, что и определяет необходимость создания ЗСО.

Эффективной защитой подземных вод от микробного загрязнения служит 2-й пояс ЗСО, ограниченный контуром, от которого время движения загрязненного потока до водозабора (скважины) должно быть не меньше времени, необходимого для потери патогенными бактериями и вирусами жизнеспособности и вирулентности. Граница 2-го пояса определяется гидродинамическими расчетами, в которых допустимое время продвижения фронта микробного загрязнения (основной параметр) принимается для грунтовых вод и межпластовых безнапорных в 400 суток, а для межпластовых напорных вод - в 100–200 суток, в зависимости от климатического района.

Задача 3-го пояса ЗСО подземных источников водоснабжения - защита водозабора от химического загрязнения. Границу 3-го пояса ЗСО подземного источника определяют с помощью гидродинамических расчетов. При этом исходят из условия, что если за ее пределами в водоносный горизонт поступают стабильные химические загрязнения, то они или не достигнут водозабора, перемещаясь с подземными водами вне области захвата водозабора, или достигнут водозабора, но не ранее расчетного времени, определяемого принятой средней продолжительностью его технической эксплуатации (не менее 25 лет, или около 9000 суток). Возможность трансформации химического загрязнения в водоносном горизонте при определении границ 3-го пояса ЗСО не принимается во внимание, поскольку этот процесс мало изучен.

Мероприятия, проводимые во 2-м и 3-м поясах ЗСО подземных источников водоснабжения, направлены на защиту почвенного покрова и подлежащих горных пород от повреждения и загрязнения. С этой целью на территории зоны должны быть выявлены все бездействующие скважины, представляющие опасность как источники загрязнения водоносного горизонта. Их необходимо затампонировать или восстановить. Сооружение новых скважин на территории ЗСО сопровождается изменением гидродинамических условий, лежащих в основе расчета территории зоны, и влечет за собой пересмотр утвержденных ранее и действующих границ зоны.

На территории 2-го и 3-го поясов ЗСО запрещаются разработка полезных ископаемых, подземное складирование (захоронение) твердых отходов, а также сооружение скважин для закачки отработанных вод в глубокие подземные горизонты.

Размещение складов ядохимикатов, минеральных удобрений, горюче-смазочных материалов, сооружение накопителей промышленных стоков, шламохранилищ и других объектов, обусловливающих опасность химического загрязнения подземных вод, может быть разрешено в исключительных случаях - при хорошей естественной защите эксплуатируемых водоносных горизонтов и при условии выполнения специальных гидроизоляционных мероприятий в процессе строительства этих объектов.

На территории 2-го пояса ЗСО, кроме того, запрещается размещение кладбищ, скотомогильников, сооружений почвенной очистки сточных вод и нечистот, животноводческих предприятий и иных объектов, обусловливающих опасность микробного загрязнения геологической среды.

Жилая застройка на территории 2-го пояса ЗСО подземного источника водоснабжения должна быть канализована или оборудована водонепроницаемыми выгребами.

Глава 5. Гигиеническая характеристика способов и методов подготовки и транспортировки питьевой воды в централизованных системах питьевого водоснабжения

5.1. Устройство и гигиеническая характеристика водозаборных сооружений

Приемы и сооружения водозабора для питьевого водоснабжения при поверхностном и подземном источниках отличаются как организацией, так и конструкцией.

Устройство водозабора из поверхностных источников должно обеспечить улучшение качества воды и повысить постоянство ее состава. Водозабор располагают, как правило, выше населенного места, обслуживаемого данным водопроводом, на участке реки с устойчивым руслом и достаточной глубиной.

Если вблизи берега есть глубины, обеспечивающие требуемые условия водозабора, и берег относительно крутой, устраивают водозаборы берегового типа . Они располагаются на склоне берега и отбирают воду из прибрежной зоны водного объекта.

При пологом береге место водозабора выносят в русло реки, устраивая там специальный водоприемный оголовок (водозабор руслового типа ). От оголовка вода поступает по трубе в береговой колодец, откуда насосами первого подъема подается на очистные сооружения. Насосная станция может быть совмещена с оголовком. Иногда для улучшения условий приема воды ее забирают не непосредственно из русла реки, а из искусственно созданных заливов - ковшей (ковшевые водозаборы ).

При сильном загрязнении воды источника и при хорошо фильтрующих грунтах применяют водозаборы инфильтрационного типа. Эти водозаборы забирают воду из расположенных на берегу колодца или скважины, куда она инфильтрируется через грунт дна и берега водного объекта. Такой способ позволяет использовать сорбирующую способность грунтов в отношении как биологического, так и химического загрязнения и тем самым не только уменьшить нагрузку на очистные сооружения, но и обеспечить большее постоянство состава исходной воды. В конечном счете повышается санитарная надежность системы водоснабжения.

Водозабор из подземных источников производится через буровые скважины и шахтные колодцы и каптажи.

Буровые скважины представляют собой цилиндрические вертикальные каналы, проходящие через толщу земли до намеченного к эксплуатации водоносного горизонта. Основные способы бурения скважин для добычи воды - ударный (колонковый) и вращательный (роторный).

При ударном бурении разрушение породы производится ударами долота о забой, а разрушенная порода вычерпывается и извлекается желонкой. При роторном бурении порода разрушается снарядами, вращающимися в забое, а удаляется вымыванием глинистым раствором под давлением. Глинистый раствор готовится из чистых глины и воды с добавлением хлорной извести для дезинфекции и повышения пластичности. Для обеспечения эксплуатационной и санитарной надежности большую роль играет ее конструкция, которая позволяет увеличить сроки ее службы и сохранить качество воды. Для предохранения от обрушения и изоляции от водоносных горизонтов, расположенных выше эксплуатируемого, стенки скважин закрепляются колоннами обсадных труб (как правило, стальных). При оборудовании буровой скважины необходимо соблюдать ряд требований, обеспечивающих ее герметичность, с целью сохранения качества исходной воды, которое очень часто соответствует требованиям, предъявляемым к питьевой воде.

Схема водозаборной скважины приведена на рис. 5-1.

Рис. 5-1. Устройство артезианской скважины (схема): 1 - водоупорный пласт; 2 - водоносный пласт; 3–5 - колонны обсадных труб; 6 - изолирующий слой цемента межтрубных пространств; 7 - уплотнительный сальник; 8 - надфильтровая труба; 9 - рабочая часть фильтра; 10 - отстойник; 11 - пробка отстойника

В скважине различают водоприемную часть (ствол) и верхнюю, выходную часть (устье), соединяющуюся с водопроводом через оголовок. Устье скважины располагается в специальной подземной шахте или наземном павильоне для предохранения от замерзания. Оно должно быть герметично соединено с оголовком при помощи фланцев с резиновыми прокладками и доступно осмотру. При расположении скважины в шахте последняя должна быть защищена от пос-тупления в нее почвенной воды, сверху иметь бетонную или асфальтовую отмостку и герметичную крышку. Первая (наружная) колонна обсадных труб, называемая кондуктором, служит для защиты устьевой части скважины от размыва и обрушения. Она опускается до верхнего уровня первого водоносного горизонта. Вторая колонна обсадных труб меньшего диаметра проходит верхний водоносный горизонт и задавливается (фрезеруется) в водоупорный слой. При залегании эксплуатируемого горизонта на большой глубине скважину проходят несколькими колоннами обсадных труб. Диаметр внутренней, эксплуатационной, колонны определяется габаритами фильтра и насоса первого подъема. С целью повышения герметичности скважины вышележащие водоносные горизонты должны быть пройдены не менее чем двумя колоннами обсадных труб. Межтрубные и затрубные пространства заливают цементным раствором под давлением.

Если скважина пробурена роторным способом, то ее ствол закрепляется одной колонной труб, опущенной в породы намеченного к эксплуатации водоносного горизонта. В этом случае разъединение водоносных горизонтов достигается цементацией затрубного пространства с выдавливанием цементного раствора от башмака (нижней части) обсадной трубы до поверхности земли. Образуемый таким образом вокруг обсадной трубы "цементный стакан" служит хорошей антикоррозионной защитой. После окончания бурения скважины производят так называемую строительную откачку. При этом обсадные трубы промывают от железа, глинистых частиц и внесенных при бурении загрязнений. Продолжительность откачки определяется местными гидрогеологическими условиями и колеблется от нескольких суток до месяца и более.

Способ подъема воды из скважин зависит от уровня воды в них. При динамическом уровне до 7 м от поверхности земли применяют центробежные насосы на горизонтальном валу . Если динамический уровень воды устанавливается на глубине до 120 м, используют центробежные насосы на вертикальном валу , располагаемые над скважиной. Для подъема воды из глубоких скважин широко применяют погружные центробежные электрические насосы на вертикальном валу , удовлетворяющие всем гигиеническим требованиям. Погружной насос представляет собой единый блок, состоящий из электромотора и нескольких камер с лопастными колесами. Он опускается на эксплуатационной трубе до необходимой степени погружения в воду эксплуатируемого горизонта. Погружные насосы могут поднять воду с глубины до 500 м.

5.2. Гигиенические задачи подготовки питьевой воды

Вода природных источников питьевого водоснабжения, как правило, не соответствует по своим свойствам и составу гигиеническим требованиям к питьевой воде и требует перед подачей населению очистки и обеззараживания . Лишь в некоторых случаях возникает необходимость корректировки ее солевого состава; в этом случае проводят кондиционирование воды .

Под очисткой воды при ее подготовке для питьевого водоснабжения понимают снижение концентрации примесей до уровня, обеспечивающего безвредность и безопасность потребления воды человеком (т.е. до гигиенических нормативов). Полное освобождение воды от имеющихся примесей не предусматривается. Основные способы очистки воды поверхностного источника - осветление , обесцвечивание и обеззараживание . Осветление воды - удаление из нее взвешенных веществ. Обесцвечивание воды - устранение окрашенных коллоидов или истинно растворенных веществ. К специальным методам обработки воды относятся обезжелезивание, сорбционные методы и пр., целью которых является удаление из воды каких-либо конкретных химических соединений.

Обеззараживание питьевой воды означает освобождение ее от жизнеспособных и вирулентных микроорганизмов - бактерий и вирусов, а также от яиц гельминтов и вегетативных форм и цист простейших.

К кондиционированию воды прибегают чаще всего в случае использования в централизованных системах питьевого водоснабжения источников с солоноватой или соленой водой после ее глубокого обессоливания для коррекции солевого состава. Возможно кондиционирование и при подготовке бутилированной воды.

5.3. Принципиальные основы технологии очистки питьевой воды

Способы и методы улучшения качества воды и состав водоочистных сооружений питьевого водопровода зависят от вида источника, а также от состава и свойств воды.

В современных условиях большое значение имеет предварительное удаление из воды фито- и зоопланктона, способных к разрастанию на очистных сооружениях, что затрудняет их работу. Кроме того, при отмирании и последующем разложении планктона наблюдается ухудшение органолептических свойств воды - запаха, привкуса, повышается мутность.

Для предварительной очистки воды от планктона и крупных примесей используются микрофильтры и барабанные сита . Эти сооружения применяют при продолжительности цветения водоема не менее 1 мес и среднемесячном содержании планктона свыше 1000 клеток в 1 см³ воды.

Основная часть микрофильтров и барабанных сит - многогранный барабан с фильтрующими элементами: прямоугольными рамами, на которые между двумя поддерживающими сетками натянута фильтрующая сетка с ячейками 0,04×0,04 мм для микрофильтров и 0,5×0,5 мм для барабанных сеток. Обрабатываемая вода подается внутрь барабана и, фильтруясь через сетку, поступает в камеру микрофильтра, а оттуда в трубопровод, подающий воду на другие сооружения. Барабан погружен в камеру на 3/5 диаметра и постоянно вращается. На сетки, находящиеся в верхнем положении, поступает промывная вода, которая смывает задержанные загрязнения и через воронки отводится в канализацию. Микрофильтры снижают содержание взвеси на 30–40%, практически полностью задерживают зоопланктон и на 60–90% - фитопланктон. Применение микрофильтров позволяет намного улучшить работу последующих сооружений (отстойников и фильтров).

Осветление и обесцвечивание. Осветление - основной технологический процесс улучшения органолептических свойств воды. Оно заключается в освобождении воды от взвешенных веществ, определяющих мутность воды. Эти вещества различаются по плотности и размерам составляющих их частиц, от которых зависит скорость выпадения их в осадок. Скорость выпадения частиц взвеси при температуре воды 10 °С носит название гидравлическая постоянная частиц (табл. 5-1).

Таблица 5-1. Скорость и время осаждения взвешенных частиц в воде
Диаметр частиц, мм	Тип частиц	Гидравлическая постоянная	Время, необходимое для осаждения на 1 м
1	Крупный песок	100	10 с
0,1	Мелкий песок	8	2 мин
0,01	Ил	0,154	2 ч
0,01	Глина	0,0154	7 дней
0,001	Мелкая глина	0,00154	2 года
0,0001	Коллоидные мицеллы	0,000154	200 лет

Большие различия величины гидравлической постоянной определяют необходимость использования тех или иных методов освобождения воды от различных фракций взвеси. Широко распространенными методами осветления воды, механическим отстаиванием и фильтрацией, удается задержать взвешенные частицы размером более 0,001 мм. Для удаления из воды коллоидов необходимо предварительно разрушить их структуру методом коагуляции.

Коагуляция - процесс укрупнения, агрегации коллоидных и тонкодисперсных примесей воды, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Коагуляция примесей воды позволяет интенсифицировать процесс осветления и обесцвечивания и с технологических позиций является вспомогательным процессом. Она происходит под влиянием химических реагентов - коагулянтов, которые либо нарушают агрегативную устойчивость примесей воды, либо образуют коллоиды, сорбирующие примеси воды. В качестве коагулянтов чаще всего используют соли алюминия или железа.

В практике водоподготовки известны два вида коагуляции - коагуляция в толще зернистой загрузки фильтра (контактная коагуляция) и коагуляция, происходящая в камерах хлопьеобразования (коагуляция в свободном объеме).

Механизм контактной коагуляции - нарушение агрегативной устойчивости коллоидных примесей воды за счет устранения или снижения до очень малых значений заряда мицеллы. При добавлении к обрабатываемой воде коагулянта, например сульфата алюминия, происходит его гидролиз с образованием трехвалентного иона алюминия:

Al₂ (SO₄ )₃ + 6H₂ O = 2Al³⁺ + 3SO₄ ^2– + 6H⁺ + 6OH^– .

Ионы алюминия нейтрализуют заряд коллоидных частиц примесей воды и тем самым нарушают их агрегативную устойчивость. Лишенные устойчивости коллоидные частицы, проходя с потоком воды через фильтр (контактный осветлитель), адсорбируются на поверхности частиц зернистой загрузки фильтра за счет сил межмолекулярного взаимодействия. Это приводит к осветлению и обесцвечиванию воды.

Механизм коагуляции в свободном объеме имеет иной характер. Так же, как и при контактной коагуляции, введение в обрабатываемую воду сернокислого алюминия приводит к нейтрализации заряда природных коллоидов воды и снижению их агрегативной устойчивости. Данный процесс протекает очень быстро и заканчивается при установлении равновесия между катионами коагулянта и мицеллами природных коллоидов. После этого начинается образование гидроксида алюминия, как за счет гидролиза:

Al ₂ (SO₄ )₃ + 6Н₂ О = 2А1(ОН)₃ + 3Н₂ SO₄ ,

так и в результате взаимодействия коагулянта с присутствующими в воде карбонатами и бикарбонатами (резервная щелочность воды).

А1₂ (SО₄ )₃ +3Са(НСО₃ )₂ = 2А1(ОН)₃ + 3СаSО₄ + 6СО₂ .

Гидроксид алюминия имеет коллоидную структуру (золь), вследствие чего обладает развитой поверхностью, сорбирующей примеси воды, в том числе природные коллоиды, потерявшие агрегативную устойчивость.

Гидролиз коагулянта - обратимая реакция. На степень его полноты оказывает влияние активная реакция воды. Понижение рН подавляет гидролиз солей слабых оснований, каким является сульфат алюминия. При повышении рН образуется отрицательно заряженный алюминат-ион ^– , не приводящий к коагуляции. Приемлемое для гидролиза значение рН 4,3–7,6; оптимальное - 5,5–6,5.

На эффективность коагуляции влияют также количество грубой взвеси, частицы которой служат своеобразными "ядрами коагуляции", интенсивность перемешивания, температура воды.

Исходя из этого очевидно, что для вод различного состава необходимо подбирать разные дозы коагулянта. Предварительный расчет оптимальной дозы производят с учетом щелочности и цветности обрабатываемой воды. Однако, принимая во внимание сложность физико-химических процессов, приводящих к коагуляции, предварительно рассчитанная доза обязательно должна уточняться опытным путем.

Для ускорения процесса коагуляции и интенсификации работы очистных сооружений применяют так называемые флокулянты - высокомолекулярные синтетические соединения. Различают флокулянты анионного (полиакриламид, К-4, К-6, активированная кремниевая кислота) и катионного (например, ВА-2) типа. Флокулянты анионного типа в отличие от катионных флокулянтов требуют предварительной обработки воды коагулянтом. Применение флокулянтов позволяет ускорить процесс коагуляции, увеличить скорость движения воды в отстойниках, уменьшить время отстаивания за счет увеличения скорости осаждения хлопьев, увеличить скорость фильтрования и продолжительность фильтроцикла.

Ассортимент веществ, обладающих флокулирующими свойствами, постоянно расширяется. Для применения в практике централизованного питьевого водоснабжения допускаются лишь флокулянты, прошедшие гигиеническую апробацию и включенные в список ПДК.

В состав сооружений для коагуляции входят дозатор, смеситель и камера хлопьеобразования. Назначение сооружений ясно из их названия. Известно большое количество конструкций, различающихся материалоемкостью, сложностью монтажа и эксплуатации, эффективностью работы и производительностью. Указанные различия учитываются при разработке проектов схемы водопроводных сооружений.

Коагуляция только подготавливает воду для дальнейшей обработки - осветления и обесцвечивания. В этом смысле она не является самостоятельным процессом. В ряде случаев в схеме подготовки питьевой воды коагуляция может отсутствовать.

Сооружения для осветления и обесцвечивания. Первый этап осветления водопроводной воды, прошедшей (не прошедшей) коагуляцию, - осаждение взвешенных веществ в отстойниках . Принцип работы отстойника - замедление скорости движения воды при увеличении сечения потока. Осаждением из воды удаляют грубодисперсные примеси (частицы размером до 0,01 мм). В зависимости от направления движения воды различают горизонтальные и вертикальные отстойники.

Горизонтальный отстойник (рис. 5-2) представляет собой прямоугольный, вытянутый в направлении движения воды резервуар, снабженный приспособлениями для сообщения воде ламинарного течения. Дно горизонтального отстойника имеет наклон в сторону входной части, где находится приямок для сбора осадка. Осветляемая вода поступает через водосливной лоток и далее через дырчатую перегородку с одной из торцовых сторон отстойника, а выходит с другой торцовой стороны через дырчатую перегородку и затем через лоток. Обычно отстойник разбивают на ряд параллельно работающих коридоров шириной не более 6 м. Горизонтальные отстойники применяют на станциях водоподготовки производительностью 30 тыс. м³ /сут и более.

Рис. 5-2. Горизонтальный отстойник (схема): U - гидравлическая постоянная; V - скорость потока

Перспективный метод интенсификации процессов осаждения примесей воды - отстаивание в тонком слое. Этот прием использовался в конструкции отстойников с тонкослойными модулями . Тонкослойный модуль представляет собой блок из металла, напоминающий структуру пчелиных сот размером 1×1,5 м. "Соты" имеют сечение 0,15×0,005 м, длина канала - 1,2–1,5 м. Тонкослойный модуль помещается в зоне осаждения горизонтального отстойника под углом до 40° к горизонтали. Производительность отстойника с тонкослойным модулем возрастает пропорционально внесенной площади пластин модуля.

Вертикальный отстойник (рис. 5-3) - резервуар конической или пирамидальной формы. В центре резервуара помещается металлическая труба, в верхнюю часть которой поступает осветляемая вода. При включении в схему обработки воды процесса коагуляции центральная труба служит камерой хлопьеобразования. Пройдя ее сверху вниз, осветляемая вода поступает в зону осаждения, которую проходит по всему ее сечению снизу вверх с небольшой скоростью.

Рис. 5-3. Вертикальный отстойник: 1 - подводящий трубопровод; 2 - отводящий трубопровод; 3 - кольцевой желоб; 4 - отвод осадка; 5 - камера хлопьеобразования; V - скорость потока; U - гидравлическая постоянная

Осветленная вода переливается через борт отстойника в круговой желоб. Осадок, накапливающийся в нижней части отстойника, периодически (1–2 раза в сутки) удаляют без выключения устройства из работы, открывая задвижку на выпускной трубе. Скорость восходящего потока воды в вертикальном отстойнике определяется по данным лабораторного эксперимента с водой источника или по данным эксплуатации отстойников, работающих в аналогичных условиях. Обычно она колеблется в пределах 0,4–0,6 мм/с. Преимущество вертикальных отстойников - малая площадь; их рекомендуется применять на водопроводах небольшой производительности (до 5000 м³ /сут).

Процесс осветления коагулированной воды протекает значительно интенсивнее, если осветляемая вода проходит через слой ранее образованного осадка, находящегося во взвешенном состоянии. Контакт воды с осадком способствует получению более крупных и плотных хлопьев, чем в отстойниках, резко улучшает гидравлическую характеристику взвеси. Это свойство взвешенного осадка было использовано отечественными инженерами для разработки принципиально новых типов водоочистных сооружений - осветлителей со взвешенным осадком .

Ввиду того что процесс осветления воды в осветлителе протекает значительно интенсивнее, чем в отстойнике, время пребывания воды в нем сокращается.

Снижается также расход коагулянта. Осветлители в настоящее время успешно вытесняют отстойники, особенно при осветлении мутных вод с концентрацией взвешенных веществ от 500 до 5000 мг/л. Известно несколько конструкций осветлителей со взвешенным осадком, но все они дают примерно одинаковое качество осветляемой воды. При правильно выбранных сооружениях для осаждения взвешенных веществ их содержание в обработанной воде составляет 8–12 мг/л.

Остаточная взвесь представлена в основном тонкодисперсными суспензиями минеральных веществ, бактериями, вирусами, а также коллоидными растворами.

Несмотря на высокую техническую эффективность осаждения (% удаления взвеси), вода после отстойников не соответствует гигиеническим требованиям к питьевой воде. Иными словами, отстойники и осветлители не могут дать достаточной гигиенической эффективности очистки (достижения уровня гигиенических требований). И поэтому следующий этап осветления воды на водопроводе - ее фильтрование через фильтры с зернистой загрузкой. Фильтры классифицируют по скорости фильтрования - на медленные (0,1–0,3 м/ч) и скорые (5–10 м/ч), по направлению фильтрующего потока - на одно- и двухпоточные, по числу фильтрующих слоев - на одно- и двухслойные.

Фильтр с зернистой загрузкой представляет собой железобетонный резервуар, заполненный фильтрующим материалом в два слоя - поддерживающий и фильтрующий. Фильтрующий слой выполняют из отсортированного материала, обладающего достаточной механической прочностью (кварцевый песок, антрацитовая крошка, керамзит, шунгизит, дробленый мрамор).

Вновь предложенные фильтрующие материалы проходят санитарную экспертизу в аккредитованных организациях, в ходе которой определяется их состав, а также скорость и степень вымываемости отдельных элементов, особенно тяжелых металлов, и устанавливается безопасность применения материала в сфере питьевого водоснабжения. Материалы, получившие положительную оценку, представляются в Федеральную службу Роспотребнадзора на Государственную регистрацию, по прохождении которой выдается Свидетельство о государственной регистрации. Затем они вносятся в Государственный реестр.

Поддерживающий слой фильтра служит для того, чтобы мелкий фильтрующий материал не уносился вместе с фильтруемой водой через отверстия распределительной системы. Он состоит из слоев гравия или щебня разной крупности, постепенно увеличивающейся сверху вниз (от 2 до 40 мм). Распределительная система фильтра состоит из труб с отверстиями разной формы и размера. Ее назначение - сбор и отвод профильтрованной воды без выноса зерен фильтрующего материала, а также равномерное распределение воды по площади фильтра при его промывке.

Фильтрование воды осуществляется двумя принципиально отличающимися друг от друга методами. Пленочное фильтрование предполагает образование пленки из ранее задержанных примесей воды в верхнем слое фильтрующей загрузки. Сначала вследствие механического осаждения частиц взвеси и их прилипания к поверхности зерен загрузки уменьшается размер пор. Затем на поверхности песка развиваются водоросли, бактерии и пр., что способствует появлению илистого, состоящего из минеральных и органических веществ осадка (биологическая пленка). Образованию пленки способствуют малая скорость фильтрации, большая мутность воды, значительное содержание фитопланктона. Пленка достигает толщины 0,5–1 мм и больше.

Биологическая пленка играет решающую роль в работе так называемых медленных фильтров . Помимо задержания мельчайшей взвеси, она задерживает бактерии (уменьшая их количество на 95–99%), обеспечивает снижение окисляемости (на 20–45%) и цветности (на 20%) воды. Постепенное утолщение пленки вызывает сопротивление фильтрованию - так называемую потерю напора, что приводит к необходимости периодической чистки медленного фильтра (снятие с его поверхности верхнего слоя песка и пленки). Медленные фильтры, отличающиеся простотой устройства и эксплуатации, были первыми очистными сооружениями городских водопроводов в начале XIX в. В дальнейшем в связи с ростом водопотребления и мощностей водопроводов они уступили место скорым фильтрам, преимущество которых - бóльшая производительность и меньшая площадь, что важно в условиях современного города. С развитием централизованного водоснабжения в сельской местности роль медленных фильтров как простых и надежных сооружений для подготовки питьевой воды возрастает.

Медленные фильтры сооружают с загрузкой фильтрующего слоя из кварцевого песка высотой 800–850 мм и поддерживающего слоя гравия или щебня высотой 400–450 мм. Профильтрованная вода собирается дренажной системой, расположенной на дне фильтра. Очистка фильтра производится через 10–30 сут вручную путем снятия верхнего слоя песка толщиной 15–20 мм и подсыпки свежего. После очистки фильтра фильтрат в течение нескольких дней, до образования биологической пленки, идет на сброс.

Объемное фильтрование , осуществляемое на скорых фильтрах , - физико-химический процесс. При объемном фильтровании механические примеси проникают в толщу фильтрующей загрузки и адсорбируются под действием сил молекулярного притяжения на поверхности ее зерен и ранее прилипших частиц. Чем больше скорость фильтрования и чем крупнее зерна загрузки, тем глубже проникают в ее толщу загрязнения и тем равномернее они распределяются.

В результате уменьшения размера пор возрастает сопротивление загрузки при фильтровании, происходит потеря напора. Время от начала работы фильтра до достижения предельной потери напора, при которой фильтр должен быть выключен на промывку, называется временем фильтроцикла или фильтроциклом. Время, в течение которого фильтр выдает воду надлежащего качества, называется временем защитного действия загрузки. Темп потери напора и качество фильтрата, как это видно на рис. 5-4, непропорциональны. Для санитарной надежности фильтра необходимо так подбирать режим его работы и параметры загрузки, чтобы время фильтроцикла было меньше времени защитного действия загрузки. В практике питьевого водоснабжения их соотношение должно составлять примерно 1:0,8.

Рис. 5-4. График зависимости качества фильтрата от сопротивления фильтрующей загрузки: h_пр - предельная потеря напора; С_доп - концентрация взвешенных веществ, допустимая в обработанной воде; t₃ - время защитного действия загрузки; t_н - время достижения предельной потери напора; 1 - концентрация взвешенных веществ в обработанной воде; 2 - потеря напора фильтрации

Для нормальной работы фильтра важно, чтобы скорость фильтрования была постоянной в течение всего фильтроцикла, т.е. не уменьшалась по мере загрязнения фильтра. С этой целью на трубопроводе, отводящем фильтрованную воду, устанавливают автоматически работающие регуляторы скорости фильтрации, благодаря которым через фильтр проходит все время постоянное количество воды.

Схема устройства скорого фильтра показана на рис. 5-5. Коагулированная и прошедшая отстойник или осветлитель вода поступает через боковой карман в резервуар фильтра. Высота слоя воды над поверхностью загрузки должна быть не менее 2 м. В процессе работы фильтра вода проходит фильтрующий и поддерживающий слои и через распределительную систему направляется в резервуар питьевой воды. По окончании фильтроцикла производится промывка фильтра.

Рис. 5-5. Скорые фильтры: а - фильтр с двухслойной загрузкой; б - двухпоточный фильтр АКХ; в - контактный осветлител

Промывку осуществляют обратным током чистой профильтрованной воды путем ее подачи под необходимым напором в распределительную систему. Промывная вода, проходя с большой скоростью (в 7–10 раз большей, чем скорость фильтрования) через фильтрующую загрузку снизу вверх, поднимает и взвешивает ее. Зерна расширившейся загрузки хаотично двигаются, ударяются друг о друга, сорбированные на них загрязнения попадают в промывную воду, которая вместе с загрязнениями переливается через кромки сборных желобов, расположенных над поверхностью фильтрующей загрузки, и отводится по ним в водосток. Продолжительность промывки скорых фильтров 5–7 мин. Количество промывной воды зависит от типа загрузки и колеблется от 12 до 18 л/м² .

С целью интенсификации процесса фильтрации при конструировании новых фильтров повышают их грязеемкость, под которой понимают массу загрязнений (в килограммах), задержанных 1 м² фильтрующей загрузки фильтра в течение фильтроцикла. К числу фильтров с повышенной грязеемкостью относятся фильтры с двухслойной загрузкой, двухпоточные фильтры системы АКХ и двухпоточные фильтры ДДФ.

В фильтрах с двухслойной загрузкой (см. рис. 5-5 а) над слоем песка 0,4–0,5 м насыпается слой дробленого антрацита или керамзита. В таком фильтре верхний слой, состоящий из более крупных зерен, задерживает основную массу загрязнений, а песчаный - их остаток, прошедший через верхний слой. Общая грязеемкость двухслойного фильтра в 2–2,5 раза больше грязеемкости обычного скорого фильтра. Плотность антрацита (керамзита) меньше плотности песка, поэтому после промывки фильтра послойное расположение загрузки восстанавливается самостоятельно. Скорость фильтрации в двухслойном фильтре 10–12 м/ч, что в 2 раза больше, чем в скором.

Сущность работы двухпоточных фильтров АКХ (см. рис. 5-5 б) заключается в том, что основная масса воды (70%) фильтруется снизу вверх, а меньшая часть (30%), как и в обычных фильтрах, сверху вниз. Благодаря этому основная масса загрязнений задерживается в нижней, наиболее крупнозернистой части фильтра, имеющей большую грязеемкость. Толщина фильтрующего слоя в фильтре АКХ - 1,45–1,65 м. На глубине 0,5–0,6 м от поверхности фильтрующей загрузки устанавливается трубчатый дренаж, через который отводится профильтрованная вода.

При промывке фильтра АКХ сначала в течение 1 мин подают промывную воду в дренажное устройство для взрыхления верхнего слоя песка, затем в течение 5–6 мин - через распределительную систему, расположенную на дне фильтра. Грязная вода, как и в обычных фильтрах, собирается в желобе и отводится в водосток. Фильтры ДДФ конструктивно отличаются от фильтров АКХ наличием двухслойной загрузки (антрацит и песок, керамзит и песок) в наддренажном слое. В фильтрах АКХ и ДДФ задерживающая способность фильтрующей загрузки используется по всей ее высоте, что позволяет повысить скорость фильтрации до 12–15 м/ч и увеличить производительность фильтра на 1 м² поверхности в 2 раза.

В практике водоподготовки с целью интенсификации работы очистных сооружений используют процесс коагуляции в зернистой загрузке скорых фильтров (контактная коагуляция), описанный выше.

Контактная коагуляция протекает особенно эффективно при смешении коагулянта с обрабатываемой водой непосредственно перед ее введением в зернистую загрузку. При этом расход коагулянта снижается на 20%. Температура воды не оказывает влияния на контактную коагуляцию, хотя имеет большое значение при коагуляции в свободном объеме. Применение контактной коагуляции целесообразно при низких концентрациях взвеси в воде и отсутствии щелочного резерва. Сооружения, в которых используется метод контактной коагуляции, называются контактными осветлителями (см рис. 5-5 в).

Их применение не требует строительства камер хлопьеобразования и отстойников, что позволяет уменьшить объем сооружений в 4–5 раз и сократить капитальные затраты. Раствор коагулянта вводится в воду перед подачей ее на фильтрацию.

Вода фильтруется в направлении убывающей крупности зерен, снизу вверх, благодаря чему основная часть загрязнений задерживается в нижних крупнозернистых слоях. Большая высота загрузки увеличивает продолжительность фильтроцикла до 8 ч. Расчетная скорость фильтрования - 5–6 м/ч. Скорость фильтрации на контактном осветлителе КФ-5 составляет 20 м/ч. Контактные осветлители удовлетворительно работают при осветлении воды, содержащей взвешенные вещества (включая образующиеся вследствие коагулирования), в количестве не более 150 мг/л и при цветности воды до 150°.

В контактных осветлителях, в отличие от фильтров, осветленная вода находится над фильтрующей загрузкой, поэтому зеркало воды должно быть изолировано от помещения управления осветлителями. Этой цели служит остекленная перегородка на всю высоту помещения.

Очистные сооружения водопровода, основные функции которых - осветление и обесцвечивание воды, способны, кроме того, задержать до 90% находящихся в воде бактерий и вирусов. После прохождения этапов осветления и обесцвечивания с помощью физических и физико-химических методов вода по органолептическим свойствам и химическому составу должна соответствовать нормативам питьевой воды, однако для достижения эпидемиологической безопасности требует обеззараживания.

5.4. Специальные методы обработки воды

В практике питьевого водоснабжения прибегают к специальным методам обработки воды с целью кондиционирования ее химического состава. Наиболее распространены обезжелезивание, умягчение, фторирование и дефторирование воды; широкое развитие получили различные методы опреснения воды. Как правило, указанные методы применяют при использовании подземных источников водоснабжения. Однако обезжелезивание бывает необходимым и для воды поверхностных источников при питании их из болот, а мощность современных установок для опреснения позволяет получить воду питьевого качества из морской воды в количествах, достаточных для водоснабжения среднего города.

Обезжелезивание. В природных водах часто содержится железо. В подземных водах оно находится в виде растворов закиси, сульфидов, карбонатов и бикарбонатов, реже в виде комплексных железоорганических соединений. Для поверхностных вод характерны коллоидные или тонкодисперсные взвеси гидроксидов, сульфаты железа, комплексы сложного состава с гуминовыми соединениями.

Выбор метода, технологической схемы и сооружений для обезжелезивания зависит от вида соединений железа в обрабатываемой воде, других ее свойств (активная реакция, щелочность и т.п.), производительности установки и представляет собой сложную технологическую задачу, для решения которой часто приходится прибегать к эксперименту в естественных условиях с водой конкретного источника водоснабжения.

Обезжелезивание подземных вод наиболее часто производят безреагентными, аэрационными методами. В основе безреагентных методов лежит предварительная аэрация воды с целью удаления свободной углекислоты и сероводорода, повышения рН, обогащения кислородом воздуха. В результате окисления железа кислородом воздуха образуется гидроксид железа, который удаляется из воды осаждением или фильтрованием.

В состав установки по обезжелезиванию входят аэрационное устройство (градирня, вакуумно-эжекционный аппарат, брызгальный бассейн), контактный резервуар - отстойник или контактный фильтр и осветлительный фильтр. При введении в схему водопровода такого комплекса сооружений нарушается принцип герметичности в подаче воды из глубокого, защищенного источника водопотребителю, поэтому заключительным этапом обработки воды обязательно должно быть ее обеззараживание.

В последнее время получил распространение способ аэрации воды "в пласте", при котором окисление железа производится за счет кислорода воздуха, нагнетаемого в водоносный пласт через буровую скважину. Существуют схемы подачи воздуха через эксплуатационную скважину или через специально пробуренные скважины рядом с эксплуатационной. Выбор схемы производится на основании гидрогеологического заключения. Гигиенические требования к такому способу обезжелезивания питьевой воды заключаются в обеспечении чистоты атмосферного воздуха, нагнетаемого в скважину.

Обезжелезивание поверхностных вод осуществляется реагентными методами. В качестве реагентов используют сульфат алюминия, известь и хлор. Реагент выбирают на основе данных технологического анализа воды. Схема сооружений для реагентного обезжелезивания в принципе не отличается от схемы осветления с использованием коагуляции.

Фторирование. Фторирование воды было предложено как эффективное средство снижения заболеваемости кариесом зубов. Установлено, что в разных регионах наблюдается определенная количественная зависимость между концентрацией фториона в воде и уровнем заболеваемости кариесом зубов. Кариес - заболевание, характеризующееся прогрессирующим разрушением твердых тканей зуба. На его развитие влияют климатические условия (ультрафиолетовое облучение - УФО), характер питания (недостаток в рационе молока, недостаточное содержание в пище витаминов и микроэлементов). Именно поэтому единой рекомендации оптимальной концентрации фтора в питьевой воде нет. При решении этого вопроса исходят из уровня заболеваемости кариесом в районе, обслуживаемом водопроводом, и из санитарных требований о предельной концентрации фтора в питьевой воде в зависимости от климатического района.

Для оценки противокариозной активности фторированной воды проводят динамическое изучение пораженности детского населения кариесом в течение 10 лет после введения фторирования. Для этого выделяют 2–3 школы, в которых ежегодно в одно и то же время года проводят обследование детей на пораженность кариесом. Если эффективность фторирования невелика, а флюороз не обнаруживается, можно несколько увеличить концентрацию фтора в питьевой воде. Если отмечается снижение пораженности кариесом, но в то же время флюороз I степени наблюдается чаще, чем в 10% случаев, или имеются случаи флюороза II степени, концентрацию фтора следует снизить.

К реагентам для фторирования воды предъявляют следующие требования: высокое противокариозное действие при меньшей потенциальной токсичности, отсутствие ядовитых примесей (мышьяк, соли тяжелых металлов), хорошая растворимость в воде, безопасность для персонала (малое пыление), низкая коррозионная активность по отношению к металлам. Наибольшее распространение в нашей стране получили фторид натрия и кремнефтористая кислота.

Ввиду того что фтор образует с алюминием коагулянта комплексные соединения, не обладающие противокариозной активностью, введение фторреагентов целесообразно осуществлять после фильтров перед резервуарами питьевой воды. При осуществлении текущего санитарного надзора следует обращать внимание на точность дозировки фторсодержащего реагента. Допустимые колебания в концентрации фтор-иона при подаче воды в сеть не должны превышать 10%. Желательно, чтобы контроль содержания фтор-иона в воде был автоматизирован. Операции с фторсодержащими реагентами в целях охраны здоровья персонала должны быть максимально герметизированы и механизированы.

Для дефторирования питьевой воды предложено много методов, которые можно разделить на реагентные (методы осаждения) и фильтрационные. Реагентные методы основаны на сорбции фтора свежеосажденными гидроксидами алюминия или магния. Этот метод рекомендуется при обработке поверхностных вод, когда, кроме дефторирования, требуется еще осветление и обесцвечивание. Технологическая схема состоит из вертикального смесителя, осветлителя со слоем взвешенного осадка и скорого фильтра.

Наиболее эффективна фильтрация воды через слой активированного оксида алюминия, играющего роль анионита. Регенерация фильтра производится 1–1,5% раствором сульфата алюминия. Этот метод позволяет снизить содержание фтора до концентрации менее 1 мг/л.

Использовать воду с высоким содержанием фторидов можно и не прибегая к дефторированию. При наличии на территории водозабора, наряду с водоносными горизонтами с высокой концентрацией фтора, пластов, содержащих воду с низкой его концентрацией, рационально использование обоих источников путем смешения воды в пропорциях, обеспечивающих соблюдение санитарных требований к содержанию фтора.

Опреснение. В связи с необходимостью хозяйственного освоения территорий, не имеющих источников пресной воды, опреснение становится все более актуальной санитарно-технической проблемой. В России недостаток пресной воды ощущается на Южном Алтае, в Калмыкии, ряде районов Оренбургской, Астраханской областей. Вместе с тем в этих регионах, как правило, имеются значительные ресурсы солоноватых (до 3 г/л) и соленых (3–10 г/л) вод.

Широкому применению опреснения препятствовали его высокая энергоемкость и дороговизна. Однако развитие энергетики, особенно атомной, и совершенствование методов опреснения позволили значительно снизить стоимость обработки воды до уровня, позволяющего применять его в масштабах большого города. Наиболее распространенные методы опреснения воды на коммунальных водопроводах - дистилляция, ионный обмен, электродиализ и гиперфильтрация.

Метод дистилляции основан на выпаривании воды с последующей конденсацией. Дистилляция экономически целесообразна при содержании солей в исходной воде выше 8 г/л. В настоящее время дистилляционные опреснительные установки, построенные в 70-х гг. ХХ в., работают в Баку, Красноводске (с 1993 г. - Туркменбаши). В 1972 г. в г. Шевченко (с 1991 г. - Актау) была построена опреснительная установка, работавшая за счет бросового тепла атомной электростанции и снабжавшая пресной водой город со 150-тысячным населением.

Недостатки метода дистилляции - плохие органолептические свойства воды вследствие поступления в нее продуктов термического разложения органических веществ и низкая минерализация.

Устранение привкусов и запахов производится путем фильтрования дистиллята через активированный березовый уголь. Для оптимизации минерального состава к дистилляту добавляют определенное количество необработанной воды либо пропускают дистиллят, предварительно насыщенный углекислотой, через мраморную крошку или доломит; при этом вода насыщается солями кальция.

При опреснении воды ионообменным методом ее последовательно пропускают через Н-катионитовые и ОН-анионитовые фильтры. Ионо-обменный метод рентабелен для солоноватых вод (до 3 г/л) и на установках невысокой производительности. К применению допускаются ионообменные смолы, изученные в токсиколого-гигиеническом плане и официально допущенные Министерством здравоохранения России для применения в питьевом водоснабжении.

Метод электролиза основан на том, что при пропускании постоянного тока через воду положительно заряженные катионы растворенных в ней солей движутся к погруженному в опресняемую воду катоду, а отрицательно заряженные - к аноду. Если емкость, через которую пропускают ток, разделить селективно проницаемыми для катионов и анионов мембранами на 3 части: анодную, катодную и среднюю (рабочую), то постепенно большая часть катионов будет перенесена электрическим током в катодное, а анионов - в анодное пространство, а вода в рабочем пространстве опреснится. Отечественная промышленность выпускает электродиализные установки производительностью от 12 до 1000 м³ /сут.

Метод гиперфильтрации основан на процессе фильтрования воды через полупроницаемые мембраны, задерживающие гидратированные ионы солей и молекулы органических соединений. Гиперфильтрационная мембрана должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать значительную нагрузку при прохождении через нее воды. По форме мембраны делят на листовые и трубчатые. Гиперфильтрационный аппарат представляет собой устройство, состоящее из набора мембранных элементов и приспособлений, обеспечивающих их работу. Блочная конструкция аппарата позволяет быстро производить монтаж и замену вышедших из строя элементов.

5.5. Сооружения заводского изготовления для подготовки малых объемов питьевой воды

При организации централизованного питьевого водоснабжения для небольших населенных мест и отдельных объектов (дома отдыха, пансионаты, спортивные лагеря) в случае использования в качестве источника водоснабжения поверхностных водоемов и водотоков для очистки воды необходимы сооружения небольшой производительности. Этим требованиям отвечают компактные установки заводского изготовления производительностью от 25 до 8 тыс. м³ /сут. В последние годы создано много образцов таких установок. Их технологические преимущества: комплектная поставка основного оборудования и дополнительных материалов, наличие специализированных центров по монтажу и наладке. Это во многом способствует и их санитарной надежности.

Модель установки выбирается исходя из особенностей состава и свойств воды источника водоснабжения. Для очистки маломутных цветных вод из поверхностных источников рекомендуют установки одноступенчатого фильтрования с контактной коагуляцией. Для очистки природных вод с высоким уровнем антропогенного загрязнения производятся установки с блоками осветления воды, озонирования и сорбции. Их применение позволяет очистить воду, содержащую высокие концентрации фенолов, нефтепродуктов и других органических веществ. Установки построены по принципу универсальности, что дает возможность без изменения конструкции вести работу в безреагентном и реагентном (с использованием коагулянта) режимах. В первом случае производительность установки в 4 раза меньше.

Установки заводского изготовления характеризуются высокой технической эффективностью очистки: по взвешенным веществам - 98–99%, по цветности - до 80%; отстаивание и фильтрация снижают содержание бактерий группы кишечной палочки на 99,8–99,9%. Приведенные показатели эффективности работы таких установок могут быть достигнуты при централизации эксплуатационной и ремонтной служб в масштабах района или области.

5.6. Барьерная роль очистных сооружений питьевого водопровода

Изменения химического состава природных вод в результате обработки их на водопроводных сооружениях послужили основанием для изучения барьерной роли процессов коагуляции, осаждения и фильтрации относительно веществ, поступающих с промышленными сточными водами. В экспериментальных и натурных условиях была исследована защитная роль процессов коагуляции, осаждения и фильтрации для различных нефтепродуктов, сельскохозяйственных ядохимикатов, продуктов органического синтеза. Результаты исследований позволяют сделать вывод о возможности задержки этих веществ на всех этапах обработки воды. Техническая эффективность задержки в эксперименте колебалась в широких пределах (от 10 до 60–90%) и зависела в первую очередь от испытываемого ингредиента, а также от его исходной концентрации, дозы коагулянта и скорости фильтрации. При снижении исходной концентрации уменьшался процент задержки. При обычных дозах реагентов и скорости фильтрации эффективность задержки была невысокой. Даже при высокой степени задержки, наблюдавшейся в эксперименте, остаточные количества исследуемых веществ превышали их ПДК, т.е. гигиеническая эффективность очистных сооружений была недостаточной.

Таким образом, гигиеническое значение широко применяемых в практике водоснабжения методов осветления и обесцвечивания воды источника при подготовке питьевой воды состоит в освобождении от природных примесей (механическая взвесь, коллоиды) и частично микрофлоры (до 90% от исходного содержания). Защитная способность водопроводных сооружений относительно химических техногенных загрязнений весьма ограниченна. Она не может рассматриваться как основание для снижения требований к санитарной охране водных объектов, в частности к условиям спуска в них сточных вод, к организации и соблюдению режима ЗСО источников водоснабжения.

5.7. Централизованное горячее водоснабжение

Централизованное обеспечение жилых и общественных зданий горячей водой - очень важный элемент их благоустройства. При рациональной организации и эксплуатации оно значительно сокращает время на домашние работы, повышает комфортность жизни и тем самым способствует санитарно-эпидемиологическому благополучию поселений. Расход горячей воды в жилых зданиях составляет от 20 до 40% общего водопотребления. Поскольку горячая вода используется для гигиенических процедур, стирки белья, мытья посуды, она должна быть безвредна и безопасна для здоровья. При низком уровне информированности и общей культуры населения не исключено использование горячей воды для приготовления пищи и напитков.

Существует 3 варианта обеспечения горячей водой квартир городских домов.

Закрытая система централизованного горячего водоснабжения. Вода питьевого водопровода нагревается в водо-водяных или пароводяных теплообменниках (бойлерах), расположенных в теплопункте жилого дома и по распределительной сети домовой системы горячего водоснабжения подается в квартиры. Теплоносителем служат горячая техническая вода или пар, производимые в районных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) или квартальных котельных. При этом горячая вода, подаваемая в квартиры, не имеет прямого контакта с технической водой - теплоносителем и соответствует по своему составу холодной водопроводной воде. Однако при авариях бойлеров-теплообменников возможен контакт питьевой и технической воды через образующиеся в теплообменных трубках свищи, которые трудно обнаружить.
Открытая система централизованного горячего водоснабжения. Эта система совмещается с централизованной системой отопления. При этом варианте вода-теплоноситель, подготовляемая на ТЭЦ или в котельной, направляется одновременно и в систему отопления, и в распределительную сеть домовой системы горячего водоснабжения. Качество горячей воды в кране потребителя находится в прямой зависимости от способа водоподготовки и условий эксплуатации всей системы. Водоподготовка, направленная на умягчение воды, снижение ее агрессивности по отношению к материалу труб, осуществляется с использованием различных реагентов, ассортимент которых достаточно велик. Это в значительной степени изменяет как макро-, так и микроионный состав горячей воды, и она не отвечает гигиеническим требованиям к химическому составу питьевой воды. Кроме того, постоянная циркуляция воды в отопительной системе приводит к накоплению окалины, вымываемой из отопительных приборов, что вызывает ухудшение органолептических свойств горячей воды, особенно в тех случаях, когда не соблюдается регламент эксплуатации.
Подготовка горячей воды в доме или квартире из холодной питьевой, без использования теплообменников, с помощью газовых или электрических водонагревателей. В этом случае реагентная подготовка воды не проводится.

Выбор вариантов схем горячего водоснабжения - компетенция проектной организации, однако при согласовании проекта горячего водоснабжения санитарный врач должен учитывать преимущества первого варианта перед вторым и высокую санитарную надежность варианта подготовки горячей воды без теплообменников.

5.8. Гигиенические вопросы хранения и транспортировки воды в централизованных системах питьевого водоснабжения

Подготовленная на водопроводной станции вода поступает в резервуар питьевой воды . Резервуары питьевой воды подразделяются на запасные, регулирующие и противопожарные. Один резервуар может выполнять несколько функций. При выполнении любых функций резервуары обеспечивают надежность и бесперебойность подачи воды потребителю. При большом разнообразии форм и конструкций резервуаров санитарные требования сводятся к герметичности резервуара и его люков, использованию конструкционных и отделочных материалов, разрешенных Министерством здравоохранения России для контакта с питьевой водой, обеспечению возможности тщательной промывки и дезинфекции резервуара. Время полного обмена воды в резервуаре не должно превышать 48 ч.

Питьевая вода подается потребителю по распределительной сети . Распределительная сеть - один из основных элементов централизованной системы питьевого водоснабжения. От ее устройства и содержания в значительной степени зависит качество воды, поступающей к потребителю. При этом речь идет не только о возможности ухудшения органолептических свойств воды, но и об опасности распространения инфекционных заболеваний; не менее четверти водных вспышек кишечных инфекций связаны с неудовлетворительным состоянием распределительной сети водопровода. При санитарном надзоре за проектированием, строительством и эксплуатацией распределительной сети необходимо строго следовать двум основным санитарным принципам:

распределительная сеть должна обеспечивать бесперебойную подачу достаточного количества воды питьевого качества ко всем точкам ее потребления;
распределительная сеть должна предотвращать загрязнение воды на всем пути ее следования от головных сооружений водопровода до потребителя.

Одним из вопросов, возникающих при проектировании распределительной сети и имеющих санитарное значение, - вопрос о конфигурации, или схеме сети. Схема распределительной сети может быть кольцевой или тупиковой (рис. 5-6). С санитарной точки зрения больше преимуществ имеет кольцевая схема, при которой возможность образования "застойных зон" значительно меньше. Кольцевая сеть более надежна в эксплуатации, дает бо`льшую гарантию бесперебойности подачи воды.

Рис. 5-6. Схема водопроводной сети в поселении: А - тупиковая схема; Б - кольцевая схема; а - насосная станция; б - водовод; в - водонапорная башня; г - жилые кварталы; д - распределительная сеть

Важное значение для сохранения качества питьевой воды имеет материал труб распределительной сети. Трубы могут быть стальными, чугунными, асбоцементными или пластмассовыми. Во избежаие коррозии труб, связанных с этим повышения содержания в воде железа и ухудшения органолептических свойств воды стальные трубы должны быть изнутри покрыты антикоррозийным материалом (цинк или цементный состав). Пластмассовые трубы могут изготовляться из различных полимеров с большим количеством технологических добавок, зачастую весьма токсичных. В практике строительства питьевых водопроводов могут быть использованы трубы, на которые получено Свидетельство о государственной регистрации о безопасности использования в водопроводной практике. Для поддержания должного санитарного состояния распределительной сети в процессе эксплуатации очень важно выполнять технический регламент ее промывок, а также соблюдать ежегодные графики ППР.

Уязвимые элементы распределительной сети, способные отрицательно влиять на качество воды, - смотровые колодцы. Они необходимы для обеспечения прокладки и эксплуатации сети и устраиваются на поворотах, местах разветвления сети, вводов в дома, а также на протяжении прямых участков сети через определенные расстояния. В смотровых колодцах устанавливают пожарные гидранты, водоразборные колонки. По правилам технической эксплуатации в смотровые колодцы не должна поступать вода с поверхности земли, они должны быть сухими. Присутствие воды в колодце вызывает коррозию наружной поверхности труб, нарушает герметичность стыковых конструкций труб, что в конечном счете может привести к загрязнению воды, транспортируемой по трубам. Герметичность колодца достигается тщательным выполнением гидроизоляции при его строительстве, установкой специальных крышек и высотной планировкой окружающей территории.

В современных городах с многоэтажной застройкой невозможно одним гидравлическим давлением в водопроводной магистрали обеспечить поступление воды на верхние этажи многоэтажных зданий, поэтому в подвалах таких зданий устраивают насосные станции подкачки. Как и любой дополнительный технический элемент в системе, они понижают санитарную надежность сети и должны быть обязательным объектом санитарного надзора.

Нередки до настоящего времени случаи, когда по причине технической и гигиенической неграмотности или недобросовестности (с целью восполнения недостаточной мощности питьевого водопровода) к питьевому водопроводу подсоединяют технический, подающий необработанную воду для производственных нужд. Результат этого, как правило, вспышка кишечных инфекций. Ярким примером может служить эпидемия холеры в 1970 г. в Астрахани. Первый признак соединения технического водопровода с питьевым - изменение органолептических свойств питьевой воды, поэтому очень важно внимательно относиться к жалобам населения на качество питьевой воды и срочно их расследовать. В диагностике несанкционированного присоединения технического водопровода к питьевому важны анализ динамики таких показателей качества воды, как содержание хлоридов и уровень сухого остатка, а также проба с введением в сеть технического водопровода флюоресцеина и наблюдением за его появлением в питьевой воде.

Возможность соединения питьевого водопровода с техническим допускается только в случае обоснованной необходимости подпитки технического водопровода в чрезвычайных производственных обстоятельствах (авария, пожар и пр.). Технические и организационные условия такого соединения предусмотрены Правилами технической эксплуатации водопроводов. Конструкция устройства должна предусматривать полное исключение возможности обратного поступления воды технического водопровода в сеть питьевого.

Важное значение для поддержания санитарного благополучия распределительной сети имеют организация и проведение производственного лабораторного контроля качества воды в сети. Точки отбора проб воды для такого контроля должны охватывать наиболее уязвимые в санитарном отношении участки сети: изношенные, тупиковые, проходящие по неблагополучным в санитарном отношении территориям, а также внутреннюю распределительную сеть высотных домов, имеющих станции подкачки. Санитарными правилами регламентируется минимальное количество проб производственного контроля в распределительной сети в зависимости от обслуживаемого населения. Следует подчеркнуть, что это минимальное число, а эффективность производственного контроля должна оцениваться не только по количеству проведенных анализов, но и по полноте характеристики качества воды на всем протяжении сети. Большую роль при этом играют изучение качества воды в динамике и выявление связи качества воды с сезоном года, режимом обработки воды на водопроводной станции, качеством ППР. Кроме плановых анализов проб из сети в порядке производственного контроля, должны проводиться анализы проб, отобранных после ремонта, промывки или дезинфекции участков сети.

На протяжении многих лет со стороны не только склонных к фантазиям обывателей, но и, к сожалению, лиц, принимающих решения (ЛПР), повторяются попытки "рационализации" централизованного питьевого водоснабжения населения. Санитарный врач должен иметь представление об утопичности этих "инноваций" и их тяжелых санитарных последствиях. Чаще всего предлагаются следующие варианты.

Подача по городской водопроводной сети так называемой технической воды. Питьевые нужды в этом случае должны обеспечиваться путем ежедневной бесплатной поставки каждому водопотребителю бутилированной питьевой воды из расчета 3–5 л на человека в сутки либо устройства в каждом домовладении станции водоподготовки.
Строительство в населенном месте водопровода с двумя параллельно проложенными сетями: одна для питьевой воды, другая для "технической".

В обоих вариантах главный аргумент авторов - "экономия" на обработке водопроводной воды (очистке и обеззараживании). Их авторы, очевидно, в силу невежества считают, что вода питьевого качества необходима лишь для утоления жажды и приготовления пищи, а все остальные бытовые потребности могут удовлетворяться водой любого и неконтролируемого состава. При этом организационные, строительные, эксплуатационные вопросы ими игнорируются.

Следует твердо усвоить, что в домашнем хозяйстве техническая вода может быть допущена лишь в бачке для смыва унитаза; однако на эти нужды расходуется лишь 10% от суточного водопотребления человека в быту, а прокладка и эксплуатация двух водопроводных сетей в городе - задача практически неразрешимая. В условиях современного города только централизованная система питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, построенная и эксплуатируемая с соблюдением санитарных правил, способна обеспечить конституционные права личности и гражданина на охрану здоровья и благоприятную окружающую среду.

Глава 6. Обеззараживание питьевой воды

6.1. Гигиенические задачи обеззараживания питьевой воды

Эффективность освобождения воды от микробного загрязнения на этапах очистки во многом зависит от характера взвеси, параметры которой весьма непостоянны. Часть патогенных бактерий и вирусов, оставаясь в воде источника свободными, проникает через очистные сооружения и содержится в фильтрованной воде. Для создания надежного и управляемого барьера на пути возможной передачи через воду кишечных инфекций применяется ее обеззараживание - уничтожение живых и вирулентных патогенных микроорганизмов (бактерий и вирусов). Необходимо подчеркнуть, что цель обеззараживания не стерилизация воды (полное обеспложивание); для достижения ее эпидемической безопасности достаточно обеспечить гарантированное уничтожение именно патогенных микроорганизмов.

В практике коммунального водоснабжения используют реагентные (хлорирование, озонирование, воздействие препаратами серебра, меди, йода) и безреагентные (УФО, воздействие импульсными электрическими разрядами - ИЭР, гамма-лучами и др.) методы обеззараживания воды. При выборе метода с гигиенических позиций следует учитывать опасность для здоровья человека остаточных количеств биологически активных веществ, применяющихся для обеззараживания или образующихся в его процессе, возможность изменения физико-химических свойств воды (например, образование свободных радикалов). Важными характеристиками метода обеззараживания являются также его эффективность в отношении различных видов микронаселения воды, зависимость эффекта от условий среды (рН, температура воды).

6.2. Химические (реагентные) методы

Хлорирование воды получило широкое распространение благодаря его техническим, гигиеническим и экономическим преимуществам перед другими методами обеззараживания.

Для хлорирования воды используют различные соединения хлора и разные способы их взаимодействия с водой. Наибольшее распространение получил жидкий хлор, который поступает на водопроводные станции в цистернах или баллонах под высоким давлением. Он представляет собой маслянистую темно-зеленую жидкость плотностью 1,4 при 15 °С. При снижении давления жидкий хлор переходит в газообразный, хорошо растворяющийся в воде. Взаимодействие растворенного хлора с водой протекает по следующей реакции:

С1₂ + Н₂ О = НС1 + НОС1.

НОС1 = Н⁺ + ОС1^– .

Степень диссоциации хлорноватистой кислоты зависит от активной реакции воды. Обеззараживающее действие оказывают гипохлоритный ион ^– и недиссоциированная хлорноватистая кислота.

Кроме жидкого хлора, в практике обеззараживания воды используют ряд его соединений, из которых практическое значение для централизованных систем питьевого водоснабжения имеет диоксид хлора (СlO₂ ). Диоксид хлора - газ желто-зеленого цвета, хорошо растворимый в воде. При 4 °С в воде может раствориться до 20 его объемов. Диоксид хлора в воде практически не гидролизуется; действующим началом выступает молекула вещества.

Неорганические хлорамины (монохлорамин NH₂ C1 и дихлорамин NHC1₂ ) широко используют при обеззараживании воды на водопроводах. Их получают путем последовательного введения в воду в процессе обработки газообразных аммиака и хлора.

Гипохлориты кальция и натрия представляют собой соли хлорноватистой кислоты. Действующее начало гипохлоритов - гипохлоритный ион (^– ). Хлорная известь (CaCl [OCl])- комплексное соединение, в котором ион кальция связан одновременно с анионами хлорноватистой и хлористоводородной кислот. Свежий технический продукт содержит не более 35% активного хлора. При хранении хлорной извести, особенно в сырости и на свету, она теряет активность. При применении гипохлоритов действующим началом выступает гипохлоритный ион.

Различная бактерицидность хлорсодержащих препаратов связана с интенсивностью их окислительных свойств. Современное представление о сущности окислительно-восстановительных реакций связывается с переносом электронов в ряду взаимодействующих веществ. Величины окислительно-восстановительных потенциалов хлорсодержащих препаратов, как и степень их бактерицидной активности, возрастают в ряду хлорамин–хлорная известь–хлоргаз–диоксид хлора.

Процесс взаимодействия хлора с бактериальной клеткой в воде проходит две стадии: сначала обеззараживающий агент диффундирует в бактериальную клетку, а затем вступает в реакцию с белками цитоплазмы, ядерным аппаратом клетки, а также с энзимами клетки, в первую очередь с дегидрогеназами, блокируя SH-группы. В экспериментах показана прямая корреляция степени подавления активности дегидрогеназ с бактерицидным эффектом. Препараты хлора воздействуют в основном на вегетативные формы бактерий. Спороцидный эффект проявляется в эксперименте при высоких концентрациях хлора и длительном времени контакта, нереальных для технологии водоподготовки. Высокорезистентны к действию хлора вирусы, а также цисты простейших и яйца гельминтов.

На эффективность хлорирования оказывает влияние ряд факторов, связанных с биологическими особенностями микроорганизмов, бактерицидными свойствами препаратов хлора, состоянием водной среды, условиями, в которых производится обеззараживание.

Скорость процесса обеззараживания воды определяется кинетикой диффузии обеззараживающего агента внутрь клетки и кинетикой отмирания клеток в результате нарушения их метаболизма. Скорость обеззараживания возрастает с увеличением концентрации обеззараживающего вещества в воде, повышением ее температуры и переходом обеззараживающего агента в недиссоциированную форму, поскольку диффузия молекул через мембрану клетки происходит быстрее, чем гидратированных ионов, образующихся при диссоциации.

Эффективность хлорирования в большой мере зависит и от первоначального количества микробов в исходной воде:

N_t = N_o 10^-kt ,

где N_t - число бактерий после t минут контакта с хлором; N_o - начальное число бактерий; k - константа скорости отмирания бактерий.

Константа скорости отмирания кишечной палочки под воздействием препаратов хлора колеблется от 0,506 до 0,026 в зависимости от исследуемого штамма. Экспериментально подтверждено, что при наличии в обработанной воде не более 1–3 кишечных палочек на 1 л, она не содержит возбудителей кишечных инфекций.

Эффективность хлорирования зависит от состава водной среды, в которой проявляется бактерицидное действие этих препаратов. С повышением рН воды бактерицидный эффект уменьшается. Это связано с тем, что с повышением рН возрастает степень диссоциации хлорноватистой кислоты (наиболее активного действующего начала), а также со снижением окислительно-восстановительного потенциала. Эффективность обеззараживания снижается при наличии в воде способных к окислению органических веществ и других восстановителей, а также коллоидных и взвешенных веществ, обволакивающих бактерии и мешающих контакту с ними обеззараживающего агента. Присутствие в воде растворенных органических веществ в разной степени может влиять на бактерицидный эффект хлора, что объясняется их способностью к взаимодействию. Азотистые вещества животного происхождения (мочевина, аминокислоты, амины) активно связывают хлор, а безазотистые (жиры, углеводы) слабо реагируют с хлором. Интегральный показатель свойств воды, мешающих обеззараживанию, - хлорпоглощаемость , который измеряется количеством хлора, необходимого для окисления имеющихся в воде восстановителей. Из этого следует большая зависимость эффекта хлорирования от качества очистки воды - предыдущей стадии водоподготовки. Хлорпоглощаемость прямо пропорциональна также дозе хлора и времени контакта.

Доза хлора и время контакта - наиболее важные факторы, связанные с условиями обеззараживания. Причем отмечается их сложная взаимозависимость как между собой, так и с другими факторами, влияющими на эффективность хлорирования. Температура среды, в которой производится хлорирование, в практической работе водопроводных станций при соответствии бактериального загрязнения воды источника требованиям, предъявляемым к источникам 1–3 классов существенного влияния на эффективность обеззараживания не оказывает.

Множество факторов, определяющих бактерицидный эффект хлора, а также сложные взаимосвязи между ними затрудняют управление процессом обеззараживания питьевой воды. В условиях эксплуатации водопровода можно влиять на дозу обеззараживающего агента. Подбор оптимальной дозы активного хлора, под которой понимают его количество, обеспечивающее достаточный гигиенический эффект обеззараживания при заданном времени контакта, производится опытным путем в лабораторном эксперименте. С изменением качества исходной воды, технологической схемы ее обработки, времени года оптимальную дозу хлора подбирают заново.

Оптимальная доза активного хлора составляется из его количества, необходимого для удовлетворения хлорпоглощаемости воды, оказания бактерицидного действия и некоторого количества так называемого остаточного хлора, присутствующего в обеззараженной воде и свидетельствующего о завершении процесса обеззараживания.

Наличие остаточного хлора, наряду с количеством кишечных палочек в воде, служит косвенным показателем ее безопасности в эпидемическом отношении.

Концентрация остаточного хлора нормируется на разном уровне в зависимости от его состояния: для связанного (хлораминного) хлора - 0,8–1,2 мг/л, для свободного (хлорноватистая или хлорная кислота, гипохлоритный ион) - 0,3–0,5 мг/л. В указанных диапазонах концентраций остаточный хлор не изменяет органолептические свойства воды и в то же время может быть точно определен аналитическими методами. Его содержание нормируется в воде на выходе с водопроводной станции после резервуаров питьевой воды.

Необходимо отметить, что наличие в воде остаточного хлора - сигнал достаточности обеззараживания только при соблюдении всех правил технологии ее обработки (время отстаивания, скорость фильтрования и т.д.), а также при достаточном времени контакта (30 мин при обеззараживании свободным хлором и 60 мин - связанным). Нельзя рассчитывать и на то, что остаточный хлор может предотвратить неблагоприятные последствия вторичного загрязнения воды в процессе ее транспортировки по распределительной сети. Низкие концентрации остаточного хлора явно недостаточны для окисления сильно загрязненных грунтовых вод города, которые могут поступить в водопроводные трубы при дефектах сети и авариях. Основа охраны качества питьевой воды в распределительной сети - ее техническая исправность и соблюдение правил эксплуатации (регулярная промывка, дезинфекция после ремонтных работ, содержание смотровых колодцев и пр.).

Взаимодействие хлора с компонентами обрабатываемой воды - сложный и многостадийный процесс (рис. 6-1). Малые дозы хлора полностью связываются органическим веществом воды, в первую очередь аминами, которые в настоящее время постоянно присутствуют в воде поверхностных источников водоснабжения. С увеличением дозы в воде накапливается остаточный, связанный с аминами хлор. При дальнейшем увеличении дозы количество остаточного связанного хлора падает до определенной точки, называемой точкой перелома на кривой остаточного хлора. Это падение объясняется потреблением хлораминов и других хлорорганических соединений органическим веществом воды с образованием комплексных соединений, в которых хлор не проявляет активности. При увеличении дозы хлора после точки перелома вновь начинается рост остаточного хлора, однако он не связан с хлораминами и носит название свободного остаточного хлора .

Рис. 6-1. График зависимости величины и вида остаточного хлора от введенной дозы хлора: 1 - потребление хлора органическим веществом; 2 - образование хлорорганических соединений и хлораминов; 3 - разрушение хлорорганических соединений и хлораминов; 4 - совместное присутствие свободного и связанного хлора; 5 - "точка перелома"

Существует несколько способов хлорирования, выбор которых определяется особенностями обрабатываемой воды. Так, в воде поверхностных источников часто присутствуют фенолы, попадающие туда с промышленными сточными водами. При взаимодействии хлора с фенолом образуются весьма стабильные хлорфенольные соединения, порог ощущения запаха которых на несколько порядков ниже порога ощущения запаха составляющих веществ, что ограничивает потребление воды для питьевых целей.

Для предупреждения провоцирования запаха используют способ хлорирования с преаммонизацией , при котором в обрабатываемую воду вводится аммиак, образующий амины, а затем хлор, вступающий в реакцию с аминами уже в первой стадии процесса. Образующиеся хлорамины (связанный активный хлор) не взаимодействуют с фенолами, и хлорфенольного запаха в воде не образуется. Однако необходимо учитывать, что связанный (хлораминный) хлор проявляет бактерицидный эффект примерно в 2 раза медленнее, чем свободный (гипохлоритный) хлор, и обладает более низким (примерно в 1–1,5 раза) окислительно-восстановительным потенциалом. Вследствие этого обстоятельства возникает необходимость увеличения времени контакта и величины остаточного хлора.

Суперхлорирование , т.е. хлорирование избыточными дозами хлора, - способ, который временно используют при особой эпидемической обстановке и при невозможности обеспечить достаточное время контакта воды с хлором. При суперхлорировании также в воде не провоцируются запахи, поскольку образовавшиеся на раннем этапе взаимодействия хлора с водой хлорорганические соединения в дальнейшем разрушаются избытком хлора. Однако возникает необходимость удаления избыточного остаточного хлора (дехлорирование) перед подачей воды потребителю, что достигается добавлением к воде гипосульфита, сорбцией хлора на активированном угле или аэрацией.

При обеззараживании воды послепереломными дозами (хлорирование с остаточным свободным хлором ) дозу хлора подбирают в диапазоне 4 (см. рис. 6-1). Этот способ отличается от суперхлорирования более тщательным подбором дозы и поэтому не требует дополнительного процесса дехлорирования. Он дает высокий и стойкий бактерицидный эффект, предупреждает появление запахов в воде и требует меньшего времени контакта по сравнению со способом хлорирования с преаммонизацией.

В практике обеззараживания питьевой воды используют метод, при котором получение гипохлоритов осуществляют на месте потребления электролитическим путем. В качестве электролитов используют или специально приготовленные растворы хлорида натрия, или природные электролиты - подземные минерализованные и морские воды. Обеззараживание воды на установках водоподготовки производительностью до 5 тыс. м³ /сут может быть достигнуто прямым электролизом при исходном содержании хлоридов не менее 20 мг/л и жесткости до 7 мг-экв/л. Получение гипохлоритов непосредственно на водопроводной станции имеет значительные экономические преимущества и позволяет избежать транспортировки и хранения жидкого хлора, являющегося взрывоопасным и токсичным продуктом.

Для обеззараживания воды на водопроводах, использующих поверхностные источники с очень высокой степенью бактериального загрязнения, используют метод так называемого двойного хлорирования , когда основная доза хлора вводится в воду перед процессом очистки, а после очистки производится заключительное хлорирование. Такой способ положительно оценивается технологами по обработке воды, поскольку в значительной степени снижает обрастание водопроводных сооружений и коммуникаций водорослями. Однако с гигиенических позиций методу двойного хлорирования нельзя дать однозначную положительную гигиеническую оценку.

Дело в том, что в воде поверхностных источников водоснабжения постоянно присутствуют продукты метаболизма водорослей: гуминовые и фульвокислоты, производные фенола, анилина, из которых в процессе первичного хлорирования образуется большое количество так называемых хлорорганических соединений. Хлорорганические соединения даже в низких концентрациях не только обладают общетоксическим действием, но и способны вызывать эмбриотоксический, мутагенный и канцерогенный эффекты (см. Приложение).

Хлорированию как методу обеззараживания воды присущи и другие недостатки. К ним относятся сложность транспортировки и хранения жидкого хлора - взрывоопасного и токсичного вещества, необходимость соблюдения многочисленных требований по технике безопасности, продолжительное время контакта для достижения обеззараживающего эффекта. Некоторые химические вещества техногенного происхождения, присутствующие в воде, например синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), могут существенно снижать эффективность хлорирования.

Тем не менее из-за высокой бактерицидной эффективности и технологической надежности метод хлорирования в настоящее время остается самым распространенным в практике обеззараживания питьевой воды как в нашей стране, так и за рубежом.

В мировой практике водоподготовки для обеззараживания питьевой воды используется также диоксид хлора (ClO₂ ). Одной из первых систем водоснабжения, успешно применивших диоксид хлора, была введенная в эксплуатацию в США в 1944 г. система "Ниагара Фоллз". В Германии диоксид хлора используют с 1959 г.; с 1995 г. он применяется на Украине (г. Ильичевск, Южный и др.). В настоящее время диоксидом хлора обеззараживают питьевую воду на сотнях станций водоподготовки, в том числе в большинстве крупных городов Европы и Северной Америки. Мировой опыт применения диоксида хлора и многочисленные исследования показали его эффективность, экономичность и надежность, а также гигиенические преимущества по сравнению с хлорированием.

Диоксид хлора получают на месте использования в виде водного раствора газа. Являясь сильным окислителем, диоксид хлора обеспечивает эпидемическую безопасность питьевой воды в отношении бактерий и вирусов, а также высокий процент (выше 80%) гибели цист лямблий; образующиеся при его распаде хлориты и хлораты обладают пролонгированным обеззараживающим действием при транспортировке воды в распределительных сетях.

В отличие от хлора, диоксид хлора не вступает в реакции замещения (хлорирования) с примесями, содержащимися в воде, а только в реакции окисления, и поэтому практически не образует тригалометаны и хлорфенолы.

Диоксид хлора практически не влияет, а зачастую улучшает органолептические свойства обработанной воды за счет эффективного окисления соединений железа (II) и марганца (II).

Обеззараживание воды озоном. Эксперименты с использованием бактерицидных свойств озона впервые были проведены в 1886 г. во Франции. Первая в мире производственная озонаторная установка была построена в 1911 г. в Петербурге. В последние десятилетия интерес к применению озона для подготовки питьевой воды усилился. Это связано с тем, что он не только оказывает бактерицидное действие на патогенную микрофлору, но и разрушает многие присутствующие в воде источника водоснабжения химические вещества техногенного происхождения. Ряд крупных водопроводных станций США и Франции используют озонирование. В России этот метод применяют на водопроводах Москвы, Ярославля, Челябинска и других городов.

Озон (О₃) - газ бледно-фиолетового цвета, обладающий характерным запахом. Это один из сильнейших окислителей; он способен окислять все металлы кроме золота и платиноидов, а также большинство неметаллов. Окисление осуществляется за счет атомарного кислорода, образующегося в воде при распаде растворенного в ней озона.

Получение озона на водопроводных станциях осуществляется с помощью специальных установок (рис. 6-2). Главный технологический узел установки - озонатор. Озонатор состоит из двух электродов, между которыми находится воздушное разрядное пространство шириной 2–3 мм. Один из электродов заземлен, ко второму подведен переменный ток напряжением свыше 1000 В. Воздух, поступающий в озонаторы, предварительно очищают от пыли, освобождают от влаги и охлаждают. Подготовленная озоновоздушная смесь поступает в барботажные колонны, где осуществляется ее контакт с обрабатываемой водой. Время контакта, необходимое для проявления бактерицидного эффекта, около 10 мин.

Рис. 6-2. Озонаторная установка (схема): 1 - воздухоприемник; 2 - воздушный фильтр; 3 - предохранительный клапан; 4 - нагнетательные вентиляторы; 5 - воздушный вантуз; 6 - охлаждаемые сушители; 7 - адсорбционные сушители; 8 - активированный глинозем; 9 - система охлаждения вентилятора; 10 - генераторы озона; 11 - направление движения осушенного воздуха; 12 - ввод охлаждающей воды; 13 - выпуск охлаждающей воды; 14 - направление движения озоновоздушной смеси; 15 - резервуары для диффузии озона (барботажные колонны); 16 - уровень воды

Молекула озона легко разлагается на атом и молекулу кислорода. При разложении озона в воде в качестве промежуточных продуктов образуются короткоживущие свободные радикалы НО₂ , ОН. Молекулярный кислород и свободные радикалы, являясь сильными окислителями, обусловливают бактерицидные свойства озона.

Обеззараживающее действие озона на вегетативные формы бактерий в 15–20 раз, а на споровые формы в 300–600 раз более выражено, чем действие хлора. Высокий вирулицидный эффект озона имеет место при реальных для практики водоподготовки концентрациях 0,5–0,8 мг/л и времени контакта 12 мин. Известна высокая эффективность озона относительно присутствующих в воде цист простейших. Наряду с бактерицидным действием озона в процессе обработки воды происходит обесцвечивание и устранение привкусов и запахов, а также деструкция высокомолекулярных органических соединений.

Механизм бактерицидного действия озона заключается в инактивации бактериальных ферментов, необратимом нарушении структуры ДНК клетки воздействием на эти структуры атомарного кислорода, образующегося при распаде озона.

При обработке воды озоном в ней образуются продукты озонолиза органических веществ - альдегиды, кетоны, низкомолекулярные карбоновые кислоты. Среди них наиболее актуален формальдегид (НСНО), высокотоксичное и опасное соединение (см. Приложение). Опасность продуктов озонолиза возрастает в случае комбинации при обработке воды озонирования и последующего хлорирования. При этом образуются хлорированные продукты озонолиза, обладающие мутагенными и канцерогенными свойствами.

Косвенным показателем эффективности обеззараживания воды озоном при оперативном контроле служит наличие в воде остаточных количеств озона на уровне 0,1–0,3 мг/л после камеры смешения (барботажных колонн).

Преимущества озона перед хлором при обеззараживании воды состоят в том, что первый не образует в воде соединений, подобных хлорорганическим, улучшает органолептические свойства воды и обеспечивает бактерицидный эффект при меньшем времени контакта. Широкое внедрение озонирования в практику обработки воды сдерживается высокой энергоемкостью процесса получения озона; озонирование на порядок дороже хлорирования.

Другие бактерицидные вещества, используемые для обеззараживания воды. Опыт обеззараживания воды серебром накапливался человечеством на протяжении нескольких веков. Отечественные и зарубежные ученые установили высокий бактерицидный эффект серебра уже в концентрации 0,05 мг/л. Его эффективные рабочие концентрации - 0,2–0,4 мг/л и выше. Спектр антимикробного действия серебра охватывает многие виды бактерий и вирусы, однако вирулицидный эффект проявляется только при высоких (выше 0,5 мг/л) концентрациях, а спороцидным действием серебро не обладает.

Механизм бактерицидного действия серебра заключается в блокировании функциональных групп ферментных систем клетки, расположенных в цитоплазматической мембране и периплазматическом пространстве. Инактивация ферментных групп клетки малыми концентрациями положительных ионов металлов носит название олигодинамического эффекта. В современных установках используют электролитический способ введения серебра. На аноде при этом образуются ионы гипохлорита и перекисных соединений, которые усиливают олигодинамическое действие серебра.

Сдерживает применение серебра для обеззараживания питьевой воды его высокая стоимость, а также то обстоятельство, что его ПДК в воде, установленная по санитарно-токсикологическому признаку вредности, составляет 0,05 мг/л, что на порядок ниже эффективных по бактерицидному действию концентраций. В связи с этим серебро применяется для обеззараживания и консервации небольших объемов питьевой воды в системах автономного жизнеобеспечения.

Для обеззараживания питьевой воды используют также олигодинамический эффект ионов меди . Антимикробные спектры серебра и меди совпадают, однако действующие концентрации последней выше и бактерицидный эффект развивается медленнее.

Для обеззараживания индивидуальных или небольших групповых запасов питьевой воды в полевых условиях используют препараты йода , которые, в отличие от препаратов хлора, действуют быстрее и не ухудшают органолептические свойства воды. Бактерицидный эффект обеспечивается при концентрации йода 0,3–1,0 мг/л, вирулицидный - 0,5–2,0 мг/л и экспозиции 20–30 мин.

6.3. Физические (безреагентные) методы

Среди безреагентных физических методов обеззараживания воды наиболее изученный и имеющий большое практическое значение - УФО. Кроме того, известен выраженный бактерицидный эффект от применения гамма-излучения, ультразвука, ИЭР.

Обеззараживание воды ультрафиолетовыми лучами (УФ-лучами) основано на воздействии биологически активной части УФ-спектра на микроорганизмы. Эта часть спектра УФ-излучения в диапазоне длин волн от 205 до 315 нм называется бактерицидным излучением. Максимум бактерицидного действия приходится на диапазон 250–270 нм.

Применение УФ-излучения для обеззараживания питьевой воды до недавнего времени было ограничено по причине низкой гигиенической надежности и экономической неэффективности разработанных в начале 50-х гг. XX в. установок, основывавшихся на бактерицидных лампах среднего давления. Лампы этого типа отличались высокими энергоемкостью, рабочей температурой и низким коэффициентом полезного действия бактерицидного излучения. Последний фактор резко ограничивал возможность использования УФ-излучения (УФИ); гигиеническая эффективность могла быть достигнута лишь применительно к воде, содержащей железо в концентрации не более 0,3 мг/л и мутности не более 1,5 мг/л.

В современных установках применяют лампы, заполненные смесью паров ртути и инертных газов и работающие в режимах низкого и высокого давления. Лампы низкого давления имеют электрическую мощность 2–200 Вт и рабочую температуру 40–150 °С. В лампах этого типа около 30% электрической энергии преобразуется в бактерицидное излучение. Срок службы ламп низкого давления составляет 5000–10 000 ч. В установках с непогруженными источниками излучения используют лампы с отражателями, в установках с погруженными источниками - лампы с защитными кварцевыми чехлами.

Надежность контроля работы УФ-установок обеспечивается наличием датчиков измерения интенсивности УФ-излучения в камере обеззараживания, системы автоматики, гарантирующей звуковой и световой сигналы при снижении минимальной заданной дозы, счетчиков "времени наработки" ламп, индикаторов их исправности.

При проникновении УФ-лучей в воду они поглощаются как самой водой, так и веществами, находящимися в растворенном и взвешенном состоянии. Цифровое выражение поглощающей способности, коэффициент поглощения , указывает долю бактерицидного излучения, поглощенного слоем воды 1 см. Степень поглощения определяется физико-химическими свойствами обрабатываемой воды, а также толщиной ее слоя. Коэффициенты поглощения природной воды поверхностных источников водоснабжения колеблются в пределах от 0,2 до 0,6; питьевой воды, полученной из подземных источников, - от 0,05 до 0,2; воды, полученной из поверхностных источников, прошедшей очистку, - от 0,15 до 0,3.

Наибольшее влияние на интенсивность поглощения бактерицидной энергии оказывают цветность, мутность воды и содержание в ней железа. Установлено, что с увеличением цветности воды на 1 градус величина коэффициента поглощения возрастает на 0,07–0,09, а каждый 0,1 мг железа в 1 л воды увеличивает значение указанного коэффициента на 0,01–0,015.

Другие показатели химического состава воды, такие как жесткость, содержание сульфатов, аммиака, нитритов и нитратов, в обычных концентрациях практически не влияют на поглощение бактерицидных лучей.

С учетом эксплуатационной и экономической целесообразности УФИ может быть использовано для обработки воды с цветностью до 50 градусов, мутностью до 30 мг/л и содержанием железа до 5 мг/л.

Механизм бактерицидного действия УФО заключается в необратимых повреждениях молекул ДНК и РНК микроорганизмов, находящихся в воде, за счет фотохимического воздействия лучистой энергии. Фотохимическое воздействие предполагает разрыв или изменение химических связей органической молекулы в результате поглощения энергии фотона. Имеют место также вторичные процессы, в основе которых лежит образование в воде под действием УФИ свободных радикалов, которые усиливают его бактерицидный эффект.

Эффективность обеззараживающего действия УФ-лучей зависит от ряда факторов, важнейшие из которых связаны с биологическими особенностями микроорганизмов и количеством их в обрабатываемой воде, с физико-химическими показателями обрабатываемой воды, а также с условиями, в которых осуществляется обеззараживание.

Водные микроорганизмы проявляют различную степень устойчивости к действию УФ-лучей. Экспериментальные исследования показали, что для получения равного бактерицидного эффекта при обеззараживании воды, содержащей споровые микроорганизмы, требуется в 2–3 раза больше бактерицидной энергии, чем для вегетативных форм. Последние также отличаются различной устойчивостью к действию УФ-лучей. В частности, патогенные микроорганизмы - возбудители кишечных болезней (брюшного тифа, дизентерии и др.) - более чувствительны к ультрафиолету, чем бактерии группы кишечных палочек. Величины доз облучения, необходимых для инактивации 99,9% некоторых видов микроорганизмов в лабораторных условиях, колеблются от 5,2 мДж/см² (шигелла Флекснера) до 11,0 мДж/см² (вирус гепатита А). Различия в степени устойчивости микроорганизмов к действию УФ-лучей должны учитываться при определении необходимого количества бактерицидной энергии для эффективного обеззараживания путем включения в расчет дозы коэффициента сопротивляемости более устойчивых к воздействию бактерицидного излучения патогенных микроорганизмов.

УФИ в дозах, обеспечивающих бактерицидный эффект, не гарантирует эпидемиологическую безопасность воды в отношении возбудителей паразитарных болезней, которая должна быть достигнута на этапах подготовки воды, предшествующих обеззараживанию (коагуляция, фильтрация и т.п.).Эффективность обеззараживания воды УФ-лучами в значительной степени зависит от ее исходного бактериального загрязнения: чем выше начальное загрязнение обрабатываемой воды, тем больше требуется бактерицидной энергии для ее эффективного обеззараживания. Это объясняется тем, что отдельные микроорганизмы обладают различной чувствительностью к бактерицидным лучам и среди массы клеток всегда встречаются микроорганизмы с устойчивостью, отклоняющейся от средней величины для данного вида. Таких клеток с повышенной устойчивостью будет тем больше, чем выше начальная концентрация бактерий. Как показывают экспериментальные исследования, а также практика обработки питьевой воды УФ-лучами на коммунальных водопроводах, соответствие качества воды санитарным требованиям по микробиологическим показателям гарантируется при исходном загрязнении обрабатываемой воды, не превышающем 1000 кишечных палочек в 1 л. При этом условии получение питьевой воды, безопасной в эпидемическом отношении, достигается даже в тех случаях, когда в обрабатываемой воде встречаются отдельные, отличающиеся повышенной сопротивляемостью микроорганизмы.

Эффективность обеззараживания воды УФ-лучами зависит и от количества затраченной бактерицидной энергии. Ее величина определяется произведением интенсивности бактерицидного облучения на продолжительность облучения. Это означает, что один и тот же эффект может быть получен при малой интенсивности облучения, но большей его продолжительности и, наоборот, при большой интенсивности облучения и малой продолжительности. Необходимо заметить, что обеззараживание воды УФ-облучением происходит в потоке и продолжительность облучения выражается не через время, а через скорость потока, которая в конкретной установке должна быть постоянной. При определении требуемого количества бактерицидной энергии следует учитывать степень ее поглощения при прохождении потока лучей через слой воды.

Требуемое количество бактерицидной энергии, а следовательно, и эффективность обеззараживания зависят также от условий, в которых оно осуществляется. Одно из этих условий - ограничение глубины слоя обрабатываемой воды, которая должна поглощать не более 10% количества бактерицидной энергии. При увеличении глубины слоя облучаемой воды количество бактерицидной энергии, идущей на обеззараживание, уменьшается пропорционально его глубине. С этой целью в расчет необходимой обеззараживающей дозы вводится коэффициент использования бактерицидной энергии, учитывающий поглощение ее водой. Его величина не должна быть ниже 0,9, поскольку использование бактерицидных ламп с более низким коэффициентом не обеспечивает санитарной надежности обеззараживания воды. Использование ламп с более высоким значением этого коэффициента приводит к резкому увеличению габаритов бактерицидных установок, а следовательно, и их стоимости и затрудняет создание в них равномерного потока облучаемой воды.

Эффективность обеззараживания УФ-лучами не зависит от рН и температуры воды.

Точный расчет бактерицидных установок, учитывающий основные факторы, которые влияют на эффект облучения и обеспечивают его, - непременное условие успешного обеззараживания питьевой воды.

УФИ может быть использовано на этапах предварительного и заключительного обеззараживания воды. На этапе предварительного обеззараживания УФИ используется как метод, альтернативный первичному хлорированию. Это снижает риск образования в воде хлорорганических соединений, обеспечивает необходимую степень снижения микробного загрязнения исходной воды и удовлетворительное санитарное состояние очистных сооружений. Для эффективного заключительного обеззараживания питьевой воды УФ-установка должна обеспечить дозу облучения не менее 16 мДж/см² для всего объема воды, прошедшего через установку. Совместное применение УФИ и хлора повышает санитарную надежность обеззараживания воды в отношении вирусов.

Преимущество метода УФИ - широкий спектр антимикробного действия, отсутствие опасности передозировки, отсутствие изменения органолептических свойств воды, побочных вредных продуктов, минимальное время контакта (секунды).

К недостаткам метода обеззараживания воды УФИ относятся зависимость бактерицидного эффекта от мутности и цветности обрабатываемой воды, отсутствие способа оперативного контроля эффективности. Этот метод не обладает эффектом последействия, что делает возможным вторичный рост бактерий в обработанной воде.

Действенности и надежности метода обеззараживания питьевой воды УФИ можно достичь лишь при высокой технологической культуре: тщательном соблюдении всех условий, касающихся оценки качества исходной воды, правил монтажа установок и их эксплуатации.

Ионизирующее гамма-излучение обладает выраженным бактерицидным действием. В 60-е гг. XX в. было предложено использовать его для обеззараживания питьевой воды. Механизм бактерицидного действия гамма-излучения заключается в образовании свободных радикалов в процессе радиолиза воды, которые оказывают губительное действие на бактериальную клетку. Основная масса бактерий (90%) погибает при относительно невысоких дозах облучения - 10 000–15 000 Р. Дозы порядка 25 000–50 000 Р вызывают гибель практически всех бактериальных форм. Бактерии - возбудители кишечных инфекций - располагаются по степени убывания радиорезистентности в следующем порядке: сальмонелла паратифа В, сальмонелла брюшного тифа, дизентерийная палочка. При этом дозы облучения, вызывающие полную инактивацию патогенных бактерий, оказались меньшими, чем для кишечной палочки. Это подтверждает санитарно-показательное значение кишечной палочки при контроле обеззараживания гамма-лучами. Эффективной вирулицидной в эксперименте оказалась доза 100 000 Р.

В установках для обеззараживания воды, по данным зарубежных исследований, могут быть использованы отработанные тепловыделяющие элементы (твэлы) атомных реакторов, что в значительной степени позволяет снизить капитальные затраты. Однако высокие требования к технике безопасности при эксплуатации установки, отсутствие эффекта последействия и способа оперативного контроля ограничивают возможность использования этого метода в практике централизованного питьевого водоснабжения.

Вопрос о возможности обеззараживания воды ультразвуковым излучением возник в середине XX в. Единой теории, объясняющей бактерицидное действие ультразвука, не существует. Большинство исследователей объясняет бактерицидное действие ультразвука механическим разрушением бактерий в ультразвуковом поле. Ряд ученых наряду с механическим воздействием отмечают роль химических реакций, вызванных воздействием данного физического фактора.

К преимуществам ультразвукового излучения можно отнести широкий спектр антимикробного действия, отсутствие влияния на органолептические свойства воды, независимость бактерицидного эффекта от физико-химических свойств воды. Технологические основы использования ультразвукового излучения в практике водоподготовки не разработаны. Сдерживающим моментом остается трудность конструирования установок большой производительности, достаточной технической надежности в эксплуатации и приемлемой стоимости.

Среди перспективных физико-химических способов обеззараживания питьевой воды большой интерес представляет воздействие ИЭР . Сложное электрофизическое явление электрический разряд в жидкости был описан в середине XX в. Л.А. Юткиным и назван им электрогидравлическим эффектом. Электрогидравлический эффект возникает в результате выделения большого количества энергии между электродами, помещенными в обрабатываемую воду. Высоковольтный (20–100 кВ) или низковольтный (1–10 кВ) разряд происходит за считанные доли секунды и сопровождается мощными гидравлическими процессами с образованием ударных волн, явлений кавитации, возникновением ультрафиолетовых и ультразвуковых импульсов, магнитных и электрических полей. При этом в воде появляются свободные радикалы. С гигиенических позиций наиболее изучен процесс обеззараживания воды низковольтными импульсными электрическими разрядами (НИЭР) .

Эффективность обеззараживания НИЭР не зависит от вида и концентрации микроорганизмов, мало обусловлена составом обрабатываемой воды и определяется техническими параметрами процесса (величиной рабочего напряжения, суммарной плотностью энергии обработки и пр.). Энергоемкость НИЭР сопоставима с таковой при озонировании воды.

Механизм бактерицидного действия НИЭР определяется комбинированным воздействием на бактериальную клетку импульсного УФИ и последующим окислительным воздействием свободных радикалов, образующихся в зоне разряда, на ферментные системы клетки. Обеззараживание питьевой воды методом ИЭР используют в системах автономного жизнеобеспечения.

6.4. Консервация питьевой воды

Консервация питьевой воды — специфический вид ее обработки, позволяющий сохранить нормативные гигиенические показатели воды в течение длительного времени.

Запас доброкачественной питьевой воды на объектах автономного жизнеобеспечения (атомные подводные лодки, космические станции) — важнейшая задача их успешного функционирования. Как правило, на таких объектах создаются определенные запасы питьевой воды, поэтому есть необходимость сохранения ее безвредности в течение длительного времени. В автономном режиме работает питьевое водоснабжение многих малых населенных мест, экспедиционных баз, поселков нефтяников, геологоразведчиков, газовиков и пр. В этих условиях группы людей обслуживаются нерегулярно функционирующими системами водоснабжения, что также обусловливает необходимость длительного хранения запасов воды.

Серьезная проблема нашего времени — обеспечение населения доброкачественной питьевой водой во время стихийных бедствий, техногенных катастроф, вооруженных конфликтов, когда местные источники водоснабжения, как правило, загрязнены, а существующие системы водоснабжения выведены из строя. В таких условиях возникает необходимость организации питьевого водоснабжения привозной водой за счет заранее подготовленных запасов, а также хранения доставленной воды в течение определенного времени. Все это прямо связано с обеспечением санитарно-эпидемической безопасности населения. Консервация питьевой воды позволяет сохранить ее благоприятные свойства, особенно эпидемиологическую безопасность, в течение необходимого времени (до нескольких месяцев). Для консервации питьевой воды используют те же приемы и реагенты, что и при ее обеззараживании, но выбирают те из них, которые обладают эффектом последействия.

Глава 7. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за питьевым водоснабжением и производственный контроль качества питьевой воды

7.1. Задачи государственного санитарно-эпидемиологического надзора в области питьевого водоснабжения

Права и обязанности органов Государственного санитарно-эпидемиологического надзора изложены в Федеральном законе "О санитарно-эпидемиологическом благополучии" от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ.

Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за питьевым водоснабжением осуществляется на основе гигиенических нормативов и санитарных правил, обеспечивающих безопасность и безвредность для человека состава воды, подаваемой системами централизованного питьевого водоснабжения и содержащейся в источниках нецентрализованного водоснабжения, которые открыты для общего пользования. Правильно организованный и регулярно осуществляемый государственный санитарно-эпидемиологический надзор за питьевым водоснабжением способствует выделению приоритетных направлений оптимизации условий водоснабжения и рациональному расходованию средств.

Система централизованного питьевого водоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу населению и предприятиям пищевой промышленности в достаточном количестве воды, качество которой соответствует гигиеническим требованиям. Выполнение этой задачи реализуется проведением следующих мероприятий: выбор источника питьевого водоснабжения, установление границ ЗСО источника и санитарного режима на территории и акватории ее поясов, выбор схемы обработки воды, адекватной качеству воды источника водоснабжения и обеспечивающей ее очистку до гигиенических нормативов, проектирование, строительство и эксплуатация систем подготовки, хранения, транспортировки и распределения воды, организация и осуществление постоянного производственного контроля качества воды в месте водозабора, перед поступлением ее в сеть и в распределительной сети водопровода.

Содержание и объем этих мероприятий определяются в процессе проектирования, строительства, приемки водопровода и водопроводных сооружений в эксплуатацию, а также в процессе их эксплуатации и утверждается в предпроектной, проектно-сметной и эксплуатационной документации каждого водопровода. На всех указанных стадиях осуществляется государственный санитарно-эпидемиологический надзор, организация, содержание и методы которого на разных стадиях различны.

7.2. Надзор в процессе проектирования и строительства системы централизованного питьевого водоснабжения

Государственный санитарно-эпидемиологический надзор в области проектирования и строительства централизованных систем питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, в соответствии со ст. 44 Федерального закона № 52-ФЗ, осуществляется в рамках государственного строительного надзора.

В процессе надзора за проектированием централизованной системы питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения решается три профессиональные гигиенические задачи:

санитарная оценка выбора источника питьевого водоснабжения;
оценка санитарной ситуации при предоставлении земельного участка (трассы) под строительство водозаборных, водопроводных сооружений и магистральных водоводов;
санитарная экспертиза проекта водоснабжения, в том числе проекта ЗСО.

Решение каждой из этих задач должно завершиться составлением заключения о соответствии (ЗОС) проектных материалов санитарно-эпидемиологическим требованиям.

При разработке Санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии источника питьевого водоснабжения санитарным требованиям санитарный врач должен руководствоваться требованиями к источникам централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также обязательными санитарными требованиями к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Для составления заключения необходимо проанализировать следующую информацию: подробное санитарно-топографическое описание территории водосбора (для поверхностного источника) или зоны питания водоносного горизонта и зоны влияния будущего водозабора (для подземного источника); результаты программы расширенных исследований в виде перечня контролируемых показателей. База данных для разработки перечня контролируемых показателей складывается из результатов гидрохимических исследований, проведенных на стадии выбора источника водоснабжения, результатов изучения санитарной ситуации на территории ЗСО, а также исследования воды источника водоснабжения производственной лабораторией водопровода. В перечень должны быть включены также реагенты, используемые в технологической схеме обработки воды на данном водопроводе. Также необходимо представить гидрогеологическое заключение по установленной форме (для подземного источника), расчет необходимой величины водопотребления в сравнении с дебитом выбираемого источника с учетом перспективы развития объекта водоснабжения. Проектировщик должен указать в проекте класс источника водоснабжения.

Для составления "Санитарно-эпидемиологического заключения по предоставлению участка (трассы) для строительства водозаборных и водопроводных сооружений" эксперт должен получить следующие документы: топографические координаты и санитарную характеристику испрашиваемого под строительство участка земли, ситуационный план с указанием размещения площадки строительства по отношению к селитебной территории с нанесением всех расположенных на данной территории объектов с их экспликацией.

Представленные материалы оценивают с учетом обязательных санитарных требований к источникам централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, зонам санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения и к поверхностным водам.

В проекте водоснабжения должны быть обоснованы достаточность мощности водопровода для обеспечения бесперебойного водоснабжения населения, коммунально-хозяйственных нужд населенного места, нужд предприятий пищевой промышленности. Проект водопровода разрабатывают с учетом перспектив развития населенного места в соответствии с его генеральным планом. Важный вопрос при экспертизе проекта водопровода - установление соответствия принятых решений по технологии обработки воды классу источника водоснабжения. Если качество воды источника ниже 3-го класса, надежность предложенных в проекте методов обработки воды должна быть подтверждена специальными технологическими и гигиеническими исследованиями.

Обязательная составная часть проекта питьевого водопровода - проект ЗСО. При экспертизе этого раздела следует обратить внимание на соответствие санитарным правилам границ и размеров поясов ЗСО. Перечень мероприятий, направленных на обеспечение должного санитарного режима на территории и в акватории ЗСО, должен быть представлен в виде проекта решения органа местного самоуправления , согласованного с землевладельцами или землепользователями, с указанием сроков исполнения, исполнителей и источников финансирования.

Необходимо оценить достаточность оздоровительных и профилактических мероприятий, предусмотренных проектом на территории и акватории ЗСО.В проекте водопровода должны быть учтены отвод и обезвреживание воды, образующейся при промывке и обеззараживании сооружений водопровода, обезвреживание и удаление осадков из отстойников, а также размещение, временное хранение хлора и режим работы с ним. Необходимо предусмотреть резервные мощности объектов водоподготовки на случай изменения технологической схемы обработки воды в условиях чрезвычайных ситуаций (загрязнение воды источника водоснабжения).

В процессе строительства водопровода генеральный подрядчик обязан контролировать использование материалов, оборудования, реагентов и других средств водоподготовки, прошедших Государственную регистрацию и включенных в Государственный реестр.

Отклонения от утвержденного проекта в процессе строительства водопровода, связанные с изменением конструкции и места расположения водозабора, технологии обработки воды, мощности водопровода, трассировки магистральных водоводов и мероприятий на территории и акватории ЗСО источника водоснабжения и водопроводных сооружений, подлежат дополнительному согласованию с органом госстройнадзора.

Приемка водопровода в эксплуатацию органом госстройнадзора должна проводиться при законченном строительстве водозаборных и водопроводных сооружений, организации и обустройстве 1-го пояса ЗСО и выполнении плана мероприятий во 2-м и 3-м поясах ЗСО в соответствии с указанными в нем сроками.

Разрешение на проведение пробной эксплуатации водопровода выдается при условиях законченности строительством всех водопроводных сооружений, их промывке и дезинфекции; наличии запаса реагентов; укомплектованности штата водопровода кадрами; готовности химической и бактериологической лабораторий к проведению производственного контроля качества питьевой воды.

По достижении в процессе пробной эксплуатации водопровода соответствия качества воды обязательным санитарным требованиям, предъявляемым к питьевой воде, оформляется акт о его вводе во временную эксплуатацию.

После отработки технологии водоподготовки в процессе временной эксплуатации и при условии соответствия качества обработанной воды санитарным требованиям при форсированных режимах работы и соблюдении режима на территории и акватории ЗСО источника водоснабжения и водопроводных сооружений органом государственного строительного надзора проводится итоговая проверка, по результатам которой оцениваются выполненные работы и принимается решение о выдаче заключения о соответствии выполненных работ требованиям технических регламентов, иных нормативных правовых актов, в том числе санитарно-эпидемиологических требований и нормативов, и проектной документации.

При наличии Заключения о соответствии орган исполнительной власти, выдававший разрешение на строительство, дает Разрешение на эксплуатацию построенного объекта.

7.3. Надзор в процессе эксплуатации питьевого водопровода

В процессе эксплуатации владелец водопровода обязан обеспечить бесперебойную подачу воды, качество которой должно соответствовать санитарно-эпидемиологическим требованиям и гигиеническим нормативам, организацию и соблюдение режима на территории и акватории 1-го пояса ЗСО и производственный контроль качества воды в соответствии с Рабочей программой в месте водозабора перед поступлением в распределительную сеть и в точках водоразбора.

Государственный санитарно-эпидемиологический надзор в процессе эксплуатации водопровода обеспечивается путем периодических санитарных обследований (плановых проверок) водопроводных очистных сооружений, сооружений для хранения питьевой воды, водоразборов на сети; контроля своевременного прохождения сотрудниками водопровода периодических медицинских осмотров; согласования Рабочих программ производственного контроля качества воды с учетом сложившейся санитарной ситуации; методического руководства аналитической лабораторией водопровода. Необходимо проверять наличие Свидетельства о государственной регистрации строительных материалов, используемых при ремонтных работах, и новых реагентов для обработки воды.

Санитарные обследования могут быть плановыми и внеплановыми. О времени планового обследования руководство водопровода должно быть предупреждено заблаговременно. При проведении планового обследования руководство водопровода предоставляет техническую документацию по эксплуатации объекта, медицинские книжки персонала, безопасный доступ к сооружениям, техническим узлам, возможность отбора проб воды на анализ. По результатам обследования составляется Акт санитарного обследования за подписью специалиста Роспотребнадзора, проводившего обследование, и представителя администрации водопровода, присутствовавшего при обследовании.

При выявлении нарушения санитарных правил составляется Протокол об административном правонарушении установленной формы с указанием ответственного за отмеченные нарушения и его объяснением.

Методическое руководство аналитической лабораторией водопровода включает: контроль наличия в лаборатории аналитических методик, имеющих метрологическую аттестацию на все показатели качества воды, вошедшие в Рабочую программу; контроль за своевременным информированием руководства водопровода об ухудшении качества воды источника водоснабжения, подаваемой в сеть, или в распределительной сети.

Организация, эксплуатирующая водопровод, обязана известить орган госсанэпиднадзора о сроках проведения промывки, дезинфекции новых и отремонтированных трубопроводов, дезинфекции и приемке в эксплуатацию после текущего и капитального ремонта очистных сооружений и резервуаров питьевой воды (водонапорных башен).

Владельцы водопроводных сооружений обязаны информировать орган госсанэпиднадзора об аварийных ситуациях не позднее 6 ч с момента их обнаружения.

Безопасность эксплуатации распределительной водопроводной сети обеспечивается соблюдением двух основных санитарных требований: распределительная сеть должна гарантировать бесперебойную подачу воды ко всем точкам ее потребления, а также предотвращать загрязнение воды на пути ее следования до места потребления. Наиболее уязвимые участки сети, на которых чаще всего наблюдаются нарушения герметичности, - уличные водоразборные колонки, пожарные гидранты, поливные краны. Один из наглядных показателей благополучия при контроле сети - отсутствие воды в смотровых колодцах при этих сооружениях, а также в смотровых колодцах на поворотах и разветвлениях сети. Следует обратить внимание на необходимость поддержания достаточно высокого давления в распределительной сети для предупреждения загрязнения, которое может произойти под действием сифонного эффекта. Своевременное предупреждение и устранение неисправностей в работе водопроводных сетей и аварий на сети - важнейшие задачи эксплуатационно-технического персонала организации водоснабжения.

Для поддержания качества воды в распределительной сети большое значение имеет регулярная промывка сети: магистралей, труб, водонапорных резервуаров. Она должна производиться по графику в соответствии с правилами технической эксплуатации водопровода.

При осуществлении государственного санитарно-эпидемиологического надзора необходимо анализировать результаты лабораторных исследований воды, полученные при производственном контроле, данные журналов учета аварий и аварийных отключений, журнал актов промывок и заключительной дезинфекции сети и сооружений. Анализ результатов работы на сети должен сопровождаться их сопоставлением с данными о заболеваемости кишечными инфекциями и жалобами населения на качество питьевой воды и перебои в водоснабжении.

7.4. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор и производственный контроль при нецентрализованной системе питьевого водоснабжения

Организация государственного санитарно-эпидемиологического надзора за нецентрализованным питьевым водоснабжением имеет свои особенности.

Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за системами нецентрализованного питьевого водоснабжения, открытых для общего пользования осуществляется территориальными органами Роспотребнадзора. Его задачи: наблюдение за порядком осуществления производственного контроля источников питьевого водоснабжения и периодический контроль качества воды источников. При этом руководствуются требованиями, предъявляемыми к качеству воды источников нецентрализованного водоснабжения.

Производственный контроль технического состояния водозаборных сооружений (колодцев или каптажей общего пользования), а также качества воды источника нецентрализованной системы питьевого водоснабжения - обязанность органа местного самоуправления или какой-либо общественной организации (например, правления садоводческого товарищества), в собственности или ведении которого находится данное сооружение.

Контроль технического состояния водозаборных сооружений и качества воды автономных систем водоснабжения осуществляется владельцем этих систем.

7.5. СОВРЕМЕННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЕ МАТЕРИАЛОВ, РЕАГЕНТОВ И ОБОРУДОВАНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМОГО ДЛЯ ВОДООЧИСТКИ И ВОДОПОДГОТОВКИ

Применение природных и синтетических материалов в водоснабжении является одним из важнейших направлений в гигиенической практике. В настоящее время широкий спектр материалов используется в системе водоснабжения на всех этапах технологической цепи: подъем или добыча воды; ее подготовка на водопроводных станциях, транспортировка и хранение; устройства по доочистке и кондиционированию; емкости для расфасовки воды. В связи с этим все реагенты, материалы и устройства, применяемые в водопроводной практике, должны проходить предварительную гигиеническую оценку с позиций безвредности и безопасности для здоровья населения. Гигиеническая оценка проводится в отношении всех материалов, реагентов и оборудования, контактирующих с водой на любом этапе работы систем водоснабжения (табл. 7-1).

Таблица 7-1. Виды продукции, в отношении которых предусмотрено проведение гигиенической оценки соответствия санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам
Группа подконтрольной продукции	Виды материалов, реагентов и оборудования, контактирующих с водой в процессе водоочистки и водоподготовки
Реагенты, добавляемые в воду	Коагулянты, полиэлектролиты (флокулянты, альгициды), антинакипины, антикоррозионные средства, стабилизаторы
Вспомогательное оборудование и конструкционные материалы	Трубы, соединительная арматура, краны, полимерные и металлические емкости для хранения и транспортировки воды, водонагреватели, прокладки, изоляционные материалы
Материалы, используемые для обработки поверхностей оборудования и конструкционных материалов, контактирующих с водой	Лаки, краски, эмали, герметики, смазки, антикоррозионные покрытия, резины, полимерные материалы
Фильтрующие зернистые материалы, сорбенты и мембраны природного и искусственного происхождения	Песок, гравий, цеолиты, керамзиты, шунгизиты, клиноптилолиты, угли, ионообменные смолы, полимерные мембраны

Кроме того, любые новые технологии, применяемые при водоподготовке, которые могут приводить к усилению миграции, трансформации или поступлению в воду ранее не изученных химических соединений, также должны проходить гигиеническую экспертизу. При этом если на соединения, мигрирующие из материалов и оборудования, отсутствуют гигиенические нормативы, то использование такой продукции для водоочистки и водоподготовки не допускается.

В основу санитарно-эпидемиологических исследований положены определенные критерии безопасности, в соответствии с которыми анализируемая продукция в процессе эксплуатации не должна: оказывать вредное воздействие на здоровье человека и среду его обитания; ухудшать органолептические свойства воды; приводить к поступлению в воду соединений в концентрациях, превышающих гигиенические нормативы; способствовать биообрастанию и развитию микрофлоры в воде; образовывать соединения и продукты трансформации в концентрациях, превышающих гигиенические нормативы; оказывать вредное влияние на здоровье работников в процессе применения. При организации экспериментальных исследований в обязательном порядке независимо от типа продукции в программу исследований включаются следующие разделы: оценка состава и примесей, оценка токсичности и опасности, влияние на органолептические свойства воды. Остальные разделы включаются в программу по необходимости. Для обеспечения безопасности материалов и реагентов, используемых для водоочистки и водоподготовки, в воде регламентируется содержание основных химических компонентов, примесей и продуктов трансформации, а в продукте - содержание исходных и побочных химических веществ и других примесей. Если необходимо провести оценку безопасности новой технологии водоподготовки, то водные вытяжки должны дополнительно проходить испытания на отсутствие общетоксического, аллергенного, кожно-раздражающего действий и мутагенного эффекта.

Оценка влияния на органолептические свойства воды проводится по показателям - запах, привкус, осадок, пено- и пленкообразование. Оценка химического состава (в том числе мигрирующих веществ и продуктов трансформации) и стабильности продукции осуществляется с применением химико-аналитических и санитарно-химических методов. На этом этапе методами целевого или обзорного анализа проводится определение содержания неорганических и органических веществ в водных вытяжках, а также оценка интегральных санитарно-химических показателей степени загрязненности воды (pH, окисляемость перманганатная, общая минерализация, общая жесткость). В случае целевого анализа предусмотрено количественное определение наиболее распространенных веществ. Обзорный анализ позволяет выявить полный спектр органических и неорганических веществ и применяется для изучения новой продукции. С целью определения токсичности используются токсикологические эксперименты (острый, подострый и хронический), методы биотестирования и тест Эймса. Безопасность конструкционных материалов и внутренних покрытий систем водоснабжения оценивается по органолептическим (запах и привкус водной вытяжки при 20 и 60 °С, пенообразование, цветность), физико-химическим (pH, перманганатная окисляемость) и химическим показателям. Безопасность реагентов, используемых для водоочистки и водоподготовки, оценивается по классам опасности применяемых соединений. Для водоочистки допускается использовать только вещества 3-го и 4-го классов опасности. Если проводится оценка реагентов, применяемых для дезинфекции воды (в том числе 1-го и 2-го классов опасности), то их концентрация в воде не должна превышать ПДК с учетом принципа комбинированного действия. Результаты санитарно-гигиенических исследований оформляются в виде протокола исследования. Оценка полученных результатов должна быть представлена в виде экспертного заключения о соответствии (или несоответствии) продукции утвержденным в установленном порядке требованиям безопасности. В экспертном заключении также должны быть указаны показатели контроля в воде по лимитирующему показателю вредности или допустимые уровни соединений, определяющие опасность миграции в воду.

В оформлении документа, подтверждающего безопасность продукции в части ее соответствия санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям, может быть отказано в случаях: 1) несоответствия подконтрольного товара Единым санитарным требованиям; 2) предоставления документов, содержащих недостоверную информацию; 3) отсутствия оснований для оформления данного документа; 4) если в отношении подконтрольной продукции на современном этапе развития науки не могут быть установлены требования безопасности или отсутствуют методики определения и измерения в продукции и среде обитания человека опасных факторов такой продукции; 5) наличия информации о случаях вредного воздействия подконтрольной продукции на здоровье человека и среду его обитания.

7.6. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВОДЫ, РАСФАСОВАННОЙ В ЕМКОСТИ

Питьевая вода, расфасованная в емкости, - это питьевая вода, герметично упакованная в потребительскую тару различного состава, формы и вместимости, предназначенная для удовлетворения питьевых и бытовых потребностей человека либо для приготовления продукции, потребляемой человеком.

Нормирование качества воды, расфасованной в емкости, направлено на обеспечение доброкачественной питьевой водой, отвечающей современным гигиеническим требованиям, в том числе и по содержанию основных жизненно важных биогенных элементов (йод, фтор, кальций, магний) населения и в первую очередь групп, нуждающихся в укреплении здоровья (дети, лица пожилого возраста, лица с хроническими заболеваниями печени и почек). В подходах к оценке качества воды, расфасованной в емкости, сохраняется преемственность гигиенических требований к качеству воды централизованных систем водоснабжения, но при этом устанавливаются и новые требования: 1) вводятся новые критерии оценки качества расфасованной воды, а именно: физиологическая полноценность по микро- и макроэлементному составу и стабильность качества, т.е. сохранность питьевых свойств на протяжении срока хранения; 2) расширен перечень показателей и ужесточены нормативы, характеризующие безвредность химического состава и эпидемическую безопасность; 3) исключено вторичное загрязнение в результате миграции химических веществ из материалов емкостей, конструкционных материалов, реагентов, используемых при водоподготовке сырьевой воды; 4) сформулированы принципы медико-биологической классификации качества расфасованных воды для определения категорий их качества (табл. 7-2); 5) установлены гигиенические нормативы для расфасованных вод в зависимости от категорий качества.

Таблица 7-2. Классификация воды, расфасованной в емкости
Классификационные критерии	Типы воды, расфасованной в емкости
Источник	Вода подземных источников (артезианская, родниковая)
Источник	Вода поверхностных источников (речная, озерная, ледниковая)
Способы водообработки	Очищенная (доочищенная) из водопроводной сети
Способы водообработки	Кондиционированная (обогащенная микро- и макроэлементами)
Степень насыщения углекислым газом	Газированная (0,2–0,4% CO₂ по массе)
	Негазированная
	Дегазированная
	Природно-газированная
Качество	Первая категория (вода питьевого качества безопасная для здоровья, полностью соответствующая критериям благоприятности органолептических свойств, безопасности в эпидемическом и радиационном отношении, безвредности химического состава и стабильно сохраняющая свои высокие питьевые свойства).
	Высшая категория (вода питьевого качества безопасная для здоровья, из надежно защищенных от биологического и химического загрязнения родников или артезианских источников, оптимальная по качеству). При сохранении всех критериев безопасности для первой категории, расфасованная вода высшей категории должна удовлетворять физиологическим потребностям человека по содержанию основных биологически необходимых микро- и макроэлементов и более жестким нормативам по ряду органолептических, физико-химических показателей и химическому составу

Гигиеническая оценка качества воды, расфасованной в емкости, проводится в несколько этапов: 1) анализ исходной документации на производство расфасованной воды, в том числе и гигиеническая экспертиза оборудования, потребительской тары, материалов, веществ, в том числе минеральных добавок, используемых при производстве и при розливе воды; 2) гигиеническая оценка сырьевой (исходной) воды из водоисточника; 3) гигиеническое исследование новых материалов и веществ, используемых при производстве и розливе воды; 4) изучение динамики качества расфасованной воды при различных условиях и сроках ее хранения; 5) оформление санитарно-эпидемиологического заключения на расфасованные воды и установление категории качества расфасованной воды.

Исходной водой для производства воды, расфасованной в емкости, может быть вода подземных и поверхностных источников, а также вода централизованных систем питьевого водоснабжения. Кроме того, при производстве расфасованной воды допускается применять минеральные компоненты и добавки для искусственного обогащения состава воды макро- и микроэлементами; серебро, йод и диоксид углерода в качестве консервантов (кроме воды, предназначенной для детского питания).

При проведении гигиенической экспертизы материалов, оборудования и потребительской тары, используемых при производстве и розливе расфасованной воды, обязательным условием является наличие санитарно-эпидемиологического заключения об их соответствии санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам. Отдельно проводится экспертиза маркировки на предмет наличия на ней необходимой информации, установленной гигиеническими требованиями (наименование расфасованной воды с указанием ее вида и типа, наименование и местонахождение изготовителя, упаковщика, импортера, товарный знак изготовителя, номинальный объем воды, дата розлива, категория воды, указания по применению, способ обеззараживания, общая минерализация и химический состав, общая жесткость, условия хранения, срок годности, информация о сертификации). Если в процессе водоподготовки проводилось кондиционирование расфасованной воды, то на маркировке должны быть указаны микро- и макроэлементы, по которым проведено кондиционирование. При нанесении на маркировку информации о медицинских и физиологических свойствах воды и других ее воздействиях на организм человека указанная информация должна быть подтверждена результатами физико-химических анализов, доклинических и клинических исследований, выполненных по общепризнанным научным методикам. Таким образом, производство и реализация воды, расфасованной в емкости, разрешается при наличии: 1) санитарно-эпидемиологического заключения на воду водоисточника и готовую продукцию, 2) нормативной документации на готовую продукцию (технические условия), 3) утвержденного технологического регламента (или инструкции), 4) рабочей программы контроля качества производимой воды.

Рабочая программа производственного контроля включает перечень контролируемых показателей и методик их определения, правила приемки готовой продукции и перечень должностных лиц, осуществляющих приемку готовой продукции. Воду, расфасованную в емкости, принимают партиями. Партией считается любое количество емкостей одного типа и вместимости с питьевой водой одного наименования, предназначенных к одновременной сдаче-приемке и оформленных одним документом о качестве. В каждой партии обязательному контролю подлежат следующие показатели: органолептические (запах, привкус, цветность, pH), микробиологические (ОМЧ при 37 °С, ОКБ, ГКБ), содержание реагентов, используемых для консервации и обеззараживания. При ежемесячном контроле готовой продукции дополнительно осуществляется определение мутности, перманганатной окисляемости, ОМЧ при 22 °С и Pseudomonas aeruginosa . Текущий санитарный контроль качества готовой продукции, отбираемой в торговой сети, проводится по следующим показателям: органолептические (запах, цветность, мутность, pH), макроэлементный состав (жесткость, щелочность, хлориды, сульфаты, нитраты), тяжелые металлы (кадмий, свинец, ртуть, мышьяк), органические вещества (перманганатная окисляемость, хлороформ), микробный состав (ОМЧ при 37 °С, ОКБ, ГКБ, колифаги), дополнительные параметры, указанные на этикетке (серебро, йод, фтор и др.).

В рамках производственного контроля на предприятиях по производству расфасованных вод проводится контроль: 1) качества расфасованной воды, 2) качества воды источника, 3) качества воды по этапам водоподготовки, 4) качества реагентов, используемых при водоподготовке, 5) соблюдения санитарных требований к емкостям и укупорочным изделиям, 6) соблюдения технологических параметров, режимов обеззараживания, установленных в технологической документации, 7) соблюдения мер по обеспечению безопасности труда персонала.

Контрольные вопросы и задания

Какова роль воды в протекании физиологических и биохимических процессов в организме?
Перечислите гигиенические функции питьевой воды.
Какова роль воды как фактора риска возникновения и распространения среди населения заболеваний инфекционной и неинфекционной этиологии, пути и проявления неблагоприятного влияния воды на условия жизни?
Перечислите гигиенические критерии безопасности питьевой воды, подаваемой населению.
Назовите гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных и нецентрализованных систем питьевого водоснабжения.
Каковы принципы и методы гигиенического нормирования качества питьевой воды?
В чем заключается региональный принцип контроля качества питьевой воды?
Опишите порядок разработки Рабочей программы контроля качества.
Назовите гигиенические требования к источникам питьевого водоснабжения и правила выбора источника для организации централизованного питьевого водоснабжения.
Назовите принципы санитарной классификации источников питьевого водоснабжения.
Что такое ЗСО? Какие пояса в нее входят? Обоснуйте границы и принципы расчета размеров поясов ЗСО для подземных и поверхностных источников питьевого водоснабжения.
Каковы основные санитарно-эпидемиологические и водоохранные мероприятия на территории и акватории поясов ЗСО подземных и поверхностных источников водоснабжения?
Перечислите гигиенические требования к устройству и оборудованию водопроводных сооружений централизованного питьевого водоснабжения на подземных и поверхностных источниках.
Назовите методы и способы обеззараживания питьевой воды. Дайте их сравнительную санитарную оценку.
Назовите основные законодательные и нормативные акты в области гигиены питьевой воды и питьевого водоснабжения.
Расскажите о содержании и задачах федерального государственного санитарно-эпидемиологического надзора в области питьевого водоснабжения.

Раздел II. Санитарная охрана водных объектов

Глава 8. ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

8.1. Виды водных объектов

Под водным объектом понимается естественная экологическая система в природном состоянии, измененная в результате хозяйственной или иной деятельности человека, основу которой составляет сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа - акватория, либо в недрах - водоносный горизонт(ы).

Пространственно-территориальные границы поверхностного водного объекта включают не только акваторию, но и территорию берегов с их ландшафтом, горные породы, из которых сложено дно, а также донные осадки. В пределах этих границ элементы экологической системы (растения, животные и другие организмы, а также все неживые элементы) взаимодействуют как единое функциональное целое и связаны между собой обменом веществ и энергией.

Пространственно-территориальные границы подземного водного объекта - это не только водоносный горизонт, включающий как водные массы, так и водовмещающие породы, но и все выше- и нижележащие геологические образования, могущие оказывать влияние на состав и свойства воды рассматриваемого водного объекта, а также на его водообильность.

Существует много видов водных объектов, различающихся по географическим, гидрологическим, гидрохимическим, гидрогеологическим и другим характеристикам. С гигиенических позиций наибольшее значение имеют реки, озера, водохранилища, а также подземные водные объекты, содержащие пресные воды. Эти объекты или их части могут использоваться в качестве источников централизованного и нецентрализованного питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, для рекреационных целей или занятий водным спортом.

Поверхностные водные объекты

Реки различаются по водности, или величине расхода воды (количество воды, проходящее через сечение русла реки в единицу времени, м³ /с). Крупные реки (длина более 200 км, расход воды более 1 м³ /с) часто используются в качестве источников централизованного питьевого водоснабжения. В то же время они служат приемниками сточных вод как крупных промышленных комплексов, так и больших городов или городских аггломераций, расположенных на их берегах. Промышленное загрязнение крупных рек сточными водами может оказывать неблагоприятное воздействие и на большом удалении от источника загрязнения. Например, загрязнение р. Томь сточными водами Кузбасса вызвало ухудшение здоровья жителей г. Юрги, источником питьевого водоснабжения которого была эта река, несмотря на удаление водозабора Юрги от источников загрязнения реки (промышленные узлы Кемерово, Новокузнецк и др.) на 300–350 км. Крупные реки - это также интенсивно используемые транспортные пути для пассажирских и грузовых судов, которые, в свою очередь, выступают источниками загрязнения за счет сброса фекально-бытовых, подсланевых сточных вод, а также перевозимых продуктов (в случае аварии танкеров).

Несмотря на огромные объемы воды, которые несут крупные реки, на территориях высокой степени хозяйственного освоения забор воды из них на промышленные, хозяйственно-бытовые и питьевые нужды оказывается сопоставимым с их расходом. В некоторых случаях недоучет соответствия водоотбора мощности водотока может привести к экологической катастрофе. Одна из причин резкого обмеления озера Арал в 80-х гг. XX в. - отбор колоссальных объемов воды для нужд поливного земледелия из питающих его рек Амударьи и Сырдарьи.

К средним рекам относятся водотоки длиной от 101 до 200 км и площадью водосбора от 1 до 2 тыс. км² . Средние реки также служат источниками централизованного и нецентрализованного питьевого водоснабжения и играют большую рекреационную роль. Они, как и крупные реки, могут подвергаться загрязнению сточными водами.

Малые реки, длиной менее 100 км, составляют большую часть водотоков. Они редко используются для централизованного водоснабжения, но часто служат источниками нецентрализованного водоснабжения, а также выполняют разнообразные рекреационные функции. К сожалению, малые реки нередко используют как приемники сточных вод мелких промышленных предприятий, на которых трудно создать эффективные очистные сооружения, а также бытовых сточных вод малых поселений, сбрасываемых в ряде случаев без очистки. Указанное обстоятельство в значительной степени ухудшает условия жизни населения, проживающего на берегах малых рек, затрудняя их использование не только в хозяйственно-бытовых, но и в рекреационных целях.

Сильно загрязненные малые реки, в свою очередь, становятся источником загрязнения средних и крупных рек, притоками которых они являются. Проблема санитарной охраны малых рек – одна из актуальных современных экологических проблем и в то же время важная задача государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Озера - природные водоемы в углублениях суши, заполненные в пределах озерной чаши водой с разной степенью минерализации. Они редко служат источниками централизованного питьевого водоснабжения, но их рекреационная роль велика. Озера широко используются для купания, лодочно-парусного спорта, играют большую роль в архитектурно-планировочном оформлении крупных и мелких поселений. Сброс в них сточных вод промышленности и поселений часто вызывает их эвтрофикацию (интенсивное развитие водорослей, особенно синезеленых - так называемое цветение озера). В результате страдает кислородный режим озер как вследствие расхода кислорода на развитие водорослей, так и на окисление отмерших масс после их гибели. Большая масса водорослей при "цветении" может стать причиной нарушения работы водозаборных сооружений, а их интенсивное отмирание при смене времен года сопровождается ухудшением органолептических свойств воды - повышением цветности, появлением неприятного запаха за счет геосмина (продукт разложения водных растений и водорослей), снижением прозрачности. Эвтрофикации способствуют малые скорости течения и наличие прибрежных мелководий, на которых вода летом интенсивно прогревается.

Низкий уровень минерализации воды, присущий многим озерам, - причина строительства на их берегах целлюлозно-бумажных комбинатов, для которых маломинерализованная вода экономически выгодна. Однако очистка большого объема сточных вод таких производств трудна технологически и очень дорога, поэтому недоочищенные сточные воды сбрасываются в озера, что нарушает их санитарный режим. Это обстоятельство часто приводит к конфликтным санитарным ситуациям (Ладожское озеро - источник питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга; озеро Байкал, содержащее 1/3 запасов пресной воды планеты).

Водохранилища - искусственные водоемы различной вместимости, образованные обычно в долине реки водоподпорными сооружениями (плотинами) для регулирования стока реки. Большое развитие строительство водохранилищ получило во второй половине XX в. в связи с интенсивной индустриализацией, выражавшейся в концентрации промышленного производства и населения. Эти социально-экономические процессы требовали большого количества воды как для промышленности, так и для питьевых и хозяйственно-бытовых нужд населения крупных и средних городов, строившихся на их берегах. Неоценима и рекреационная роль водохранилищ. Водохранилища также являются весьма экономичными транспортными путями, часто используются в качестве источников воды для орошаемого земледелия и дешевой гидроэлектроэнергии. Они коренным образом изменяют гидрологический, гидрохимический, гидробиологический режимы водотока, на котором сооружены, а также природно-климатические условия окружающей территории. Эти изменения с санитарной точки зрения могут быть как позитивными, так и негативными. Большой объем воды в водохранилище обеспечивает успешное разбавление поступающих в него загрязнений. Замедленный водоток способствует высокой интенсивности процессов самоочищения путем седиментации взвешенных веществ, минерализации органического загрязнения, образования и перехода в донные отложения малорастворимых и нерастворимых гидроксидов металлов и пр. Однако формирующиеся донные отложения неблагоприятны с санитарной точки зрения, так же как и частые колебания уровня воды в водохранилище, связанные с режимом работы гидроэлектростанции, происходящие за короткое время. Негативное влияние оказывают и такие факторы, как недостаточная, проведенная с нарушением действующих правил подготовка ложа водохранилища, что приводит к повышению окисляемости и цветности воды, появлению всплывающих массивов торфа, деревьев и большой площади мелководий по его берегам. В летний период вода на мелководьях прогревается, что усиливает эвтрофикацию водохранилища. В отличие от озера, где мелководья - природный фактор, на водохранилище они "рукотворны", и их может не быть при грамотной разработке проекта водохранилища.

Поверхностные воды суши характеризуются высокой активностью водообмена: на 3 порядка выше, чем активность водообмена океана и всех подземных вод. Смена речных вод происходит каждые 11 суток, или 32 раза в течение года. Именно благодаря этому даже при высоком уровне антропогенного воздействия поверхностные водные объекты способны достаточно долгое время сохранять свои природные свойства. Однако при продолжительном и интенсивном загрязнении накапливающиеся в реках, озерах и водохранилищах донные отложения проявляют себя как источники вторичного загрязнения воды. В результате эффект от проводимых оздоровительных мероприятий, направленных на снижение неблагоприятного воздействия, может не проявиться или проявиться спустя несколько лет.

Подземные водные объекты

Подземные пресные воды активного водообмена, залегающие до глубины 300–500 м от поверхности земли, используют в качестве источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Активность их водообмена гораздо ниже водообмена поверхностных вод и составляет 330 лет. C одной стороны, это обстоятельство говорит об их природной "чистоте" в отношении биологического загрязнения. С другой стороны, необходимо учитывать, что при антропогенно обусловленном изменении их химического или биологического состава трудно ожидать ликвидации нежелательных нарушений под влиянием процессов самоочищения. Учитывая большие преимущества использования подземных вод для питьевого водоснабжения, Водным кодексом России расходование их для иных целей, как правило, не допускается и лишь в исключительных случаях, при достаточности их запасов, может быть разрешено специальным распоряжением региональной исполнительной власти.

Для обеспечения надежности источников питьевого водоснабжения из подземных вод необходимо, чтобы объемы их добычи не превышали возможностей эксплуатируемых водоносных горизонтов. Разведанные эксплуатационные запасы подземных вод, пригодных для тех или иных видов водопотребления, в том числе для питьевого водоснабжения, подразделяются на 4 категории по степени изученности:

освоенные - категория А;
разведанные - категория В;
предварительно оцененные - категория С1;
выявленные - категория С2.

Состав и свойства подземных вод категорий А и В изучены достаточно для того, чтобы судить об их пригодности для питьевого водоснабжения.

Из эксплуатационных запасов подземных вод категории А возможен водоотбор действующими или реконструируемыми водопроводами в пределах утвержденных объемов. Проектирование новых водозаборов также должно осуществляться в пределах утвержденных объемов запасов категорий А и В. Нарушение этого правила, извлечение бóльших объемов воды, неизбежно приведет к истощению водоносного горизонта, а возможно, и к изменению химического состава воды за счет ее перетока из выше- или нижележащих водоносных горизонтов.

8.2. История проблемы охраны водных объектов от загрязнения

Проблема загрязнения водных объектов теснейшим образом связана с процессом индустриализации, способствовавшим возникновению такого мощного фактора загрязнения, как промышленные сточные воды. Индустриализация привела также к высокой концентрации населения в городах (урбанизации), что потребовало гораздо большего количества воды питьевого качества, чем могут дать запасы подземных вод. Выход был найден в использовании в качестве источников централизованного питьевого водоснабжения поверхностных водных объектов. Однако большие города стали мощными загрязнителями водных объектов, в них сбрасывались хозяйственно-бытовые сточные воды.

Во второй половине XX в. проблема охраны водных ресурсов обострилась. В условиях научно-технической революции масштабы антропогенного, техногенного воздействия на окружающую среду, в том числе и на водные объекты, резко возросли и во многих регионах превысили их ассимиляционную способность, привели к нарушению естественного процесса их самоочищения.

Воды рек и озер, пригодные практически для всех видов водопользования, составляют лишь 0,0161% общего объема гидросферы планеты, т.е. около 25 000 км³ . Однако в них каждый год сбрасывается свыше 450 км³ сточных вод (из которых лишь половина подвергается очистке). Для полного обезвреживания в природном водном объекте даже биологически очищенных сточных вод требуется многократное их разбавление природной водой.

Большое негативное влияние на поверхностные водные объекты оказывает и так называемое рассредоточенное загрязнение, например поверхностный сток с сельскохозяйственных и лесных угодий, обработанных ядохимикатами, а также поверхностный сток с территорий поселений и промышленных площадок. Таким образом, почти 1/3 годового речного стока на земном шаре испытывает неблагоприятное влияние промышленного загрязнения и в результате оказывается непригодной для многих видов водопользования.

Усугубляет проблему и крайне неравномерное распределение воды на планете. В Европе и Азии, где проживает 70% населения земного шара, сосредоточено лишь 39% мировых запасов речных вод. На европейскую часть России, где проживает 80% населения, приходится 30% речного стока и всего 8% водных ресурсов страны.

Все это привело к тому, что в настоящее время примерно половина человечества ощущает водный дефицит. Природа такого дефицита, как правило, антропогенная. Среди многих ученых-экологов и экономистов бытует мнение о неизбежности "водного голода", истощения водных ресурсов. Однако всесторонний научный анализ проблемы показывает, что при условии рационального и комплексного использования водных ресурсов, охраны их от загрязнения и истощения существующее в природе количество воды должно удовлетворить потребность в ней человечества в отдаленной перспективе.

Проблема загрязнения водных объектов всегда привлекала внимание общества и государства. Принципы государственной деятельности по уменьшению загрязнения водных объектов были различны на каждом этапе развития этой проблемы.

Первый этап характеризовался административно-запретительными мерами. В 1876 г. в Англии, первой вступившей на путь индустриального развития, был издан закон об охране рек, которым запрещался сброс в них твердых и жидких отбросов и сточных вод. Аналогичный закон, принятый в 1882 г. в Пруссии, запрещал спуск в реки даже очищенных сточных вод. Несколько позже запретительные законы появились во Франции и России. Однако их проведение в жизнь ухудшало условия жизни населения, так как мешало строительству канализации в городах. Необоснованность и практическая нецелесообразность такой политики в сфере охраны водных ресурсов была предметом критики научной и санитарной общественности.

Начало второго этапа развития проблемы было положено в 1896 г., когда VI Пироговский съезд Общества русских врачей возбудил ходатайство об установлении законодательных правил сброса сточных вод в реки. Комиссия Медицинского совета Министерства внутренних дел России под председательством Г.В. Хлопина в 1908 г. разработала проект Правил. Их основу составляли "санитарные требования, которым должны удовлетворять сточные воды, спускаемые в водоемы". Местные же условия (количество и концентрация сточных вод, особенности водоема-приемника) создатели проекта не учитывали. Проект встретил резкие возражения со стороны врачей и специалистов по водоснабжению и остался неутвержденным. Таким образом, второй этап можно охарактеризовать как этап борьбы за законодательство в области охраны вод и незавершенного спора о принципах этого законодательства.

После Октябрьской революции 1917 г. в нашей стране сложились условия для государственного контроля состояния водных объектов на основе специального законодательства. В 1923 г. Наркомздрав РСФСР утвердил Положение о нормах чистоты сточных вод, в основу которого был положен проект, разработанный комиссией под руководством Г.В. Хлопина. Однако в Положение было введено примечание, которым допускалось отступление от рекомендуемого стандарта чистоты сточных вод, если необходимость этого признавалась местными санитарными органами.

Введение такого примечания ознаменовало начало нового, третьего этапа развития проблемы охраны водных объектов. В 1929 г. Наркомздрав РСФСР утвердил Санитарные правила РСФСР о спуске сточных вод, которые наряду с требованиями, предъявляемыми к составу сточных вод, включали требование контроля содержания растворенного кислорода в воде реки и норматив его допустимого минимального количества (4 мг/л ниже места спуска сточных вод), что означало учет местных условий. Это был первый гигиенический норматив, относившийся не к сточным водам, а к воде водного объекта. Хотя он был единственным, это позволяло контролировать состояние водного объекта после сброса всех сточных вод, содержащих органические вещества.

Окончательное закрепление позиция нормирования не состава сточных вод, а качества воды водного объекта ниже места их спуска получила в Санитарных правилах 1939 г., из которых логически вытекала задача установления предельно допустимых нормативов качества воды источника соответственно видам водопользования. Однако Правила 1939 г., как и все предыдущие документы, носили узковедомственный характер. В них нашли отражение лишь интересы здравоохранения и гигиенические требования. Цель же охраны водных ресурсов в современном понимании - обеспечение возможности беспрепятственного водопотребления для нужд населения и многих отраслей хозяйства. С целью координации научной и практической работы, связанной с охраной водных ресурсов, в 1944 г. в Харькове была организована Всесоюзная комплексная научная конференция, в которой приняли участие специалисты всех заинтересованных министерств и ведомств страны.

Принципиальные положения, одобренные и принятые конференцией, сводились к следующему:

охрана водных объектов от загрязнения должна рассматриваться комплексно, с точки зрения создания благоприятных условий водопользования в интересах общественного здоровья и развития всех отраслей народного хозяйства;
критерием для признания водного объекта загрязненным следует считать характер и степень ограничения того или иного вида водопользования;
единого критерия загрязненности водного объекта быть не может, поскольку виды водопользования многообразны.

Последний пункт был особенно важен для санитарной практики.

Многолетний опыт подтвердил правильность принятых в 1944 г. положений. Принцип дифференциации требований и нормативов был утвержден в ряде правительственных документов. В 1961 г. Министерство здравоохранения СССР при участии других ведомств разработало Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами, в которых каждому ведомству-водопотребителю была предоставлена возможность определить свои интересы на основе самостоятельно разработанных нормативов и требований. Таким образом, Правила стали документом общегосударственного значения, впервые успешно сочетающим принципы дифференциации и комплексности решения вопросов охраны водных ресурсов с принципами их рационального использования, а регулирование государственных нормативов качества воды водных объектов было официально отнесено к компетенции государственных органов.

Государственный характер охраны водных ресурсов от истощения и загрязнения, а также принцип комплексного дифференцированного подхода к их охране нашли наиболее полное отражение в Правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами (1974). Этот документ был утвержден Министерством мелиорации и водного хозяйства СССР, Министерством здравоохранения СССР и Министерством рыбного хозяйства СССР, т.е. был межведомственным документом. Предусматривалось, что по мере разработки специальных требований к охране вод, используемых для целей сельского хозяйства, промышленности и других отраслей народного хозяйства, Правила могут быть дополнены соответствующими разделами. В последующем с изменением социально-политических условий, органов государственного управления административная принадлежность Правил изменялась, комплексный характер их оказался утраченным (они стали правовым подзаконным актом ведомства по охране окружающей среды), однако их методические основы в действующем документе сохранились.

8.3. Современные правовые основы охраны водных объектов

Водные ресурсы нашей страны, в соответствии со ст. 9 Конституции РФ 1993 г., используются и охраняются как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории. В 1995 г. был принят Водный кодекс РФ (переизданный в 2006 г., № 74-ФЗ), в соответствии с которым водные объекты и их водные ресурсы - федеральная государственная собственность. Охрана водных объектов от загрязнения, засорения и истощения носит государственный характер. Водным кодексом РФ обязанность осуществления мероприятий, направленных на охрану водных объектов, возложена на граждан и юридических лиц, осуществляющих те или иные виды водопользования. Государственный контроль использования, охраны и восстановления водных объектов и их водных ресурсов осуществляется федеральным органом исполнительной власти.

Водный кодекс РФ отдает приоритет питьевому и хозяйственно-бытовому водопользованию (ст. 3, п. 5) и утверждает, что для этих целей пригодны лишь защищенные от загрязнения и засорения водные объекты. Оценку пригодности водного объекта для питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования этот документ возлагает на государственный орган санитарно-эпидемиологического надзора. Таким образом, санитарная охрана водных объектов питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного назначения - часть государственной системы мер по эксплуатации и охране водных ресурсов страны.

Водные объекты, используемые в целях питьевого, хозяйственно-бытового водоснабжения, купания, занятий спортом, отдыха, в лечебных целях, в том числе водные объекты, расположенные в черте городских и сельских поселений, в соответствии с Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" № 52-ФЗ, не должны являться источниками биологических, химических и физических факторов вредного воздействия на человека. Критерии безопасности и безвредности для человека водных объектов устанавливаются санитарными правилами. Государственный надзор за соблюдением санитарных правил предполагает систему мероприятий - санитарную охрану водных объектов. Под санитарной охраной водных объектов понимается совокупность мероприятий, обеспечивающих такое состояние водных объектов, которое позволяет использовать их для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения населения, занятий спортом и купания, в лечебных целях, а также сохраняет за ними значение положительного фактора в формировании микроклимата населенных мест и в их архитектурном облике.

В настоящее время отношения в области санитарной охраны водных объектов регулируются несколькими федеральными законами, важнейшими из которых являются Водный кодекс РФ, Федеральные законы "Об охране окружающей среды" от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ, "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ. Основные нормативные правовые документы в этой области - санитарные правила, устанавливающие санитарно-эпидемиологические требования к водным объектам, зонам санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения. Действенность санкций государственного санитарно-эпидемиологического надзора в значительной степени определяется наличием и уровнем нормативной базы факторов загрязнения водных объектов. В нормативных документах содержатся гигиенические нормативы допустимого содержания в воде водных объектов для более чем 2000 химических веществ и соединений. Санитарный врач должен быть знаком также с нормативным правовым документом в области проектирования, строительства и оборудования канализационных сооружений.

Ответственность за нарушения водного законодательства регламентируется соответствующими статьями Уголовного, Гражданского кодексов РФ, а также Кодекса об административных правонарушениях.

Таким образом, санитарные органы РФ располагают развитой законодательной и нормативной правовой базой для осуществления функций государственного санитарно-эпидемиологического надзора по предупреждению неблагоприятного влияния водных объектов на здоровье и условия жизни населения.

Глава 9. Источники загрязнения водных объектов и гигиенический критерий загрязненности

9.1. Основные источники загрязнения водных объектов

Основные источники загрязнения водных объектов - промышленные и городские сточные воды, дренажные воды с орошаемых земель, сточные воды животноводческих комплексов, организованный (ливневая канализация, дренажные воды) и неорганизованный поверхностный сток с территории поселений, промышленных площадок и сельскохозяйственных полей, водный транспорт, твердый сток с эрозированных земель (рис. 9-1).

Рис. 9-1. Основные источники загрязнения водных объектов

Сточными называются воды , образующиеся в процессе хозяйственно-бытовой или производственной деятельности человека.

9.2. Промышленные сточные воды как источник загрязнения водных объектов

Сточные воды промышленных предприятий (промышленные сточные воды) по характеру образования подразделяются на 3 вида. К первому виду относятся производственные сточные воды, образующиеся в результате непосредственного использования воды в технологических операциях в качестве реагента, растворителя и т.п. Эти воды загрязнены теми веществами, которые участвуют в технологическом процессе. Второй вид - воды от вспомогательных операций и процессов, образующиеся при поверхностном охлаждении технологической аппаратуры и силовых агрегатов. Они, как правило, не загрязнены, но имеют повышенную температуру. Возможно непредвиденное загрязнение этого вида вод, например при нарушении целостности змеевиков теплообменных аппаратов. К третьему виду относятся воды от подсобных и обслуживающих цехов (склады сырья и готовой продукции, транспортировка сырья, топлива, котельные и т.п.). Они в разной степени могут быть загрязнены различными веществами.

Режим образования промышленных сточных вод, их состав и концентрация зависят от вида и количества вырабатываемой продукции, технологии производства, применяемого оборудования, числа рабочих смен и других факторов. Даже на предприятиях одного и того же производственного профиля состав и концентрация сточных вод могут в значительной степени различаться.

Количество промышленных сточных вод различных производств колеблется в весьма широких пределах. В некоторых производствах, несмотря на относительно небольшой расход воды на единицу продукции, общий сброс отработанных вод ввиду огромного объема производства весьма большой и иногда исчисляется сотнями и даже тысячами кубических метров в сутки.

При крайнем разнообразии состава и свойств промышленных сточных вод большее санитарное значение имеют сточные воды наиболее водоемких производств или несущие в себе загрязнения, особенно опасные для здоровья человека и в большой мере ограничивающие условия питьевого и культурно-бытового водопользования. Ниже приводится характеристика условий образования и состава сточных вод некоторых отраслей промышленности, загрязняющих водные объекты в наибольшей степени.

Сточные воды нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Добыча и переработка нефти связаны с образованием огромного количества сточных вод. Постоянный рост добычи нефти, развитие водоемкой нефтеперерабатывающей промышленности влекут за собой дальнейшее увеличение их объемов. Углубление переработки нефти, возникновение на ряде заводов нефтехимических производств приводят к усложнению состава стоков, что затрудняет их очистку.

Основную массу сточных вод нефтепромыслов составляют пластовые воды (воды, выкачиваемые из скважин вместе с добываемой нефтью). Их объем составляет 10–25% от количества добытой нефти. Для отделения пластовой воды нефть подвергают термо- и электрохимической обработке.

Пластовые воды имеют разнообразный химический состав, который зависит от месторождения нефти. Сухой остаток исчисляется сотнями граммов на 1 л воды, содержит нефть (до 1200–2000 мг/л), взвешенные вещества до 1500 мг/л и сероводород.

Разнообразие технологических процессов на нефтеперерабатывающих заводах определяет сложность условий формирования и состава сточных вод нефтепереработки , которых насчитывается до 10 видов. Все стоки поступают в две системы канализации, одна из которых объединяет воды, используемые в оборотном водоснабжении, вторая - высокоминерализованные воды, требующие комплексной очистки.

Наибольшее санитарное значение имеют сточные воды электрообессоливающих установок (ЭЛОУ). Содержание нефти в этих стоках достигает 30–40 г/л, хлоридов - 10–15 г/л. Высокая минерализация этих вод не позволяет использовать их в оборотном водоснабжении. Остальные виды сточных вод нефтеперерабатывающих заводов содержат нефтепродукты - от нескольких граммов до сотен миллиграммов на 1 л, парафины, сероводород, аммиак, меркаптаны, сульфиды, фенолы. Биологическая потребность в кислороде (БПК) колеблется от 100 до 850 г О₂ /л, химическая потребность в кислороде (ХПК) - от 150 до 1700 г О/л.

При недостаточной очистке сточных вод, содержащих нефть и нефтепродукты, на поверхности воды появляется нефтяная пленка, на дне откладываются тяжелые нефтепродукты, вода приобретает "керосиновый" запах. Под влиянием волнений, ветра нефтяная пленка сгоняется к берегам и загрязняет прибрежную растительность. Нефть, выпавшая на дно водного объекта, становится источником вторичного загрязнения. Даже в паводок река не освобождается от донных отложений. Нефтяное загрязнение лишь растягивается по дну на большее расстояние.

Запахи воды могут быть вызваны ничтожными количествами нефти; пороговые концентрации по запаху для большинства нефтепродуктов - 0,1–0,3 мг/л. "Керосиновый" запах - один из тех показателей, на которые прежде всего жалуется прибрежное население и который препятствует использованию воды для хозяйственно-бытовых и рекреационных целей. Ниже спуска сточных вод нефтезаводов даже при отсутствии пленки нефтепродуктов на поверхности "керосиновый" запах в летний период обнаруживается на расстоянии десятков километров, а зимой - на значительно большем. Способность придавать воде запах положена в основу нормирования содержания нефтепродуктов в воде.

Для того чтобы вода водного объекта ниже спуска сточных вод предприятий нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности в местах водопользования не имела запаха, необходимо освобождать сточные воды от плавающей, эмульгированной нефти, а в большинстве случаев и от растворенных нефтепродуктов. Кроме того, нужно очищать их от таких веществ, как сероводород, сульфиды, фенолы.

Спуск сточных вод нефтепромыслов, помимо загрязнения водных объектов нефтью, может вызвать засоление воды вследствие высокой минерализации пластовых вод и вод установок ЭЛОУ.С целью защиты водных объектов от загрязнения сточными водами нефтепромыслов и нефтеперерабатывающих заводов необходимо проводить комплекс технологических и санитарно-технических мероприятий, в основе которых лежит максимальное использование очищенных стоков в оборотной системе водоснабжения. За последние десятилетия удельный расход воды на переработку нефти уменьшился примерно в 100 раз. Средние удельные расходы сточных вод на нефтеперерабатывающем заводе зависят от его профиля и колеблются от 2 до 3 м³ на 1 т нефти; на передовых предприятиях они составляют 0,8–1,5 м³ /т.

Сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Целлюлозно-бумажная промышленность занимает важное место в хозяйственном комплексе страны. Процесс получения целлюлозы, а также бумаги и картона весьма водоемкий. Количество воды, потребляемой целлюлозно-бумажными предприятиями, составляет в среднем 300–350 м³ на 1 т продукции, а по отдельным видам продуктов - до 600 м³ /т.

В технологическом отношении различают кислотный (сульфитный) и щелочной (сульфатный) способы получения целлюлозы. Строительство новых и реконструкция действующих предприятий предусматривают в основном сульфатный метод получения целлюлозы. Образование сточных вод на сульфатно-целлюлозных предприятиях происходит при всех технологических операциях. Характерные особенности сточных вод - высокое содержание взвешенных веществ (в основном лигнина – одеревеневших остатков растительных клеток), растворенных органических соединений, в том числе высокостабильных и дурно пахнущих соединений серы.

При канализовании предприятий целлюлозно-бумажной промышленности проводят разделение сточных вод на несколько потоков. Каждый поток подвергается локальной очистке от основных загрязнений. Несмотря на большие различия сточных вод отдельных цехов как по составу ингредиентов, так и по их концентрации, все они после локальной должны подвергаться и биологической очистке. Однако даже при 90–95% технической эффективности биологических очистных сооружений (по БПК₅ ) очищенный сток характеризуется высокой цветностью (до 400 градусов ПКШ), запах исчезает при разведении в 200 раз, ХПК составляет 280–350 мгО/л, БПК₅ - 15–20 мгО₂ /л. При сбросе таких сточных вод в водные объекты даже на расстоянии 20 км ниже сброса вода водотока имеет неприятный запах, исчезающий при разбавлении в 2–5 раз; в 3–4 раза возрастает ее цветность, содержание взвешенных веществ увеличивается в десятки раз, резко снижается содержание растворенного кислорода.

Сточные воды черной металлургии. Черная металлургия представляет собой комплексную отрасль тяжелой промышленности, в состав которой наряду с собственно металлургическим входят также железорудное и коксохимическое производства. Черная металлургия - крупнейший потребитель воды. В настоящее время на ее долю приходится до 15% общего объема промышленного водопотребления, несмотря на некоторое снижение удельного расхода воды на единицу продукции и развитие систем водооборота. На металлургических заводах около 75% воды расходуется на охлаждение продукта или конструкций печей и машин. Наибольшее количество сточных вод образуется в доменном, сталеплавильном и прокатном цехах.

В доменном цехе основное количество сточных вод образуется при очистке доменного газа, содержащего большое количество пыли и газообразных веществ. На 1 т чугуна приходится 20 м³ сточных вод с температурой 40–50 °С, имеющих бурую или темно-серую окраску и содержащих 1000–4000 мг/л взвешенных веществ. При охлаждении чугуна на разливочных машинах образуется 3–4 м³ сточных вод на 1 т чугуна, содержащих взвешенные вещества (в среднем 2000 мг/л). На остальных агрегатах доменного цеха образуется 3–4 м³ стоков на 1 т чугуна, загрязненных взвешенными веществами.

Сточные воды сталеплавильного производства образуются в результате мокрой очистки газовых выбросов. В зависимости от метода выплавки количество стоков колеблется от 3 до 15 м³ на 1 т стали. Они загрязнены мелкодисперсными взвешенными веществами в концентрации от 50 до 1500 мг/л.

В прокатных цехах вода используется в основном для охлаждения конструкций и механизмов, а также для смыва и транспортировки окалины. Содержание взвешенных веществ в стоках достигает 220 мг/л, масел - от 30 до 170 мг/л.

К сточным водам металлургической промышленности относят также те, которые образуются на горнообогатительных и агломерационных фабриках. В составе стоков горнообогатительных фабрик присутствует значительное количество взвешенных веществ и остаточные количества флотореагентов, в качестве которых используются органические вещества самых различных классов. Сточные воды агломерационных фабрик образуются при очистке отходящих газов, гидросмыве и гидротранспорте. Количество стоков 0,5–0,6 м³ на 1 т агломерата, загрязнения представлены взвешенными веществами и солями кальция. Такие воды обычно отстаиваются в шламонакопителях и затем повторно используются в производстве.

Наиболее опасная в санитарном отношении категория сточных вод заводов черной металлургии образуется в травильных цехах при обработке кислотами поверхностей металлических изделий. При этом образуется два вида стоков: отработанные травильные растворы и промывные воды. Количество первых составляет 0,5 м³ , вторых - 3 м³ на 1 т литья. Отработанные растворы содержат 30–100 г/л свободной серной кислоты, 100–300 г/л железного купороса и имеют температуру до 80 °С. Концентрация кислоты в промывных водах - 0,6–0,8 г/л, солей железа - до 2,5 г/л.

Влияние сточных вод заводов черной металлургии на водные объекты выражается прежде всего в увеличении содержания взвешенных веществ, крупнодисперсные фракции которых оседают вблизи выпуска и образуют мощные донные отложения, которые могут служить источником вторичного загрязнения воды. Мелкодисперсные фракции взвешенных веществ могут разноситься на большие расстояния и приводить к нарушению процессов естественного самоочищения. Кислые сточные воды, снижая щелочность воды, также способствуют нарушению санитарного режима водного объекта; в этом же направлении действует и повышенная температура общего стока металлургического комбината. Токсические вещества содержатся в нем в относительно невысоких концентрациях, тем не менее они могут оказать неблагоприятное влияние на условия водопользования населения, так как общий объем стока весьма велик.

Приведенные примеры свидетельствуют о крайнем разнообразии состава, объема и режима образования и отведения промышленных сточных вод. Даже на однопрофильных предприятиях их характеристики могут в значительной степени различаться в зависимости от времени их строительства, что обусловливает особенности технологических процессов. Для организации эффективного санитарного надзора в области охраны водных объектов необходимо знать методику гигиенического изучения промышленных сточных вод.

Сточные воды теплоэлектростанций (ТЭС) содержат ванадий, никель, фтор, фенолы и нефтепродукты. На крупных электростанциях расход воды, загрязненной нефтепродуктами (масла и мазут), доходит до 10–15 м³ /ч при среднем содержании нефтепродуктов 1–30 мг/л (после очистки).

9.3. Методика гигиенического изучения условий формирования, состава и свойств сточных вод промышленных предприятий

Разнообразие состава, концентрации и свойств промышленных сточных вод определяет необходимость детального изучения в целях санитарной охраны водных объектов условий формирования и состава стоков каждого производства (табл. 9-1).

Таблица 9-1. Приоритетные показатели загрязнения сточных вод некоторых отраслей промышленности
Отрасль промышленности	Показатель
Целлюлозно-бумажная	Фенолы, формальдегид, метанол, скипидар, сульфиды, хлороформ, ртуть, фурфурол, лигнины
Нефтедобыча, нефтепереработка	Фенолы, нефтепродукты, минеральные соли, аммонийный азот, СПАВ
Цветная металлургия, в том числе горнорудные и обогатительные предприятия	Фтор, мышьяк, аммонийный азот, роданиды, цианиды, сульфаты, хлориды, флотореагенты
Угольная	Фенолы, нафтолы, ксиленолы, ацетон, флотореагенты
Производство синтетических полимеров	Фенолы, формальдегид, циклические углеводороды, алифатические спирты, пирановые и диоксановые гетероциклические соединения
Кожевенная	Фенолы, хром, дихлорбензол, хлориды, сульфаты
Легкая, пищевая	СПАВ, нефтепродукты, окисляемость

В современных условиях темпы модернизации технологических процессов, а также создание новых настолько высоки, что данные литературы и даже нормативных документов редко могут играть существенную роль.

Источники данных для характеристики условий формирования сточных вод - технологический регламент и материалы санитарного обследования производства. На действующем производстве эти условия часто отличаются от установленных регламентом, поэтому два указанных источника дополняют друг друга. При анализе полученных материалов выясняют состав сточных вод, режим их образования и условия отведения. Состав сточных вод формируется за счет сырья, реагентов, используемых в технологическом процессе, конечных и промежуточных продуктов производства. Как правило, встречается комбинация перечисленных источников.

Режим образования промышленных сточных вод характеризуется периодичностью, которая зависит от режима либо работы предприятий (сезонный, одно-, двух- и трехсменный), либо технологического процесса. Во втором случае возможно равномерное, неравномерное или периодическое (например, залповые сбросы отработанного электролита из травильных или гальванических ванн) образование сточных вод.

Условия формирования сточных вод на разных предприятиях могут сильно различаться. Одна общая канализационная сеть, собирающая хозяйственно-фекальные и промышленные воды, встречается редко; чаще эти воды собирают раздельно. Для лучшего обеспечения локальной очистки от различных видов загрязнений организуют несколько сетей промышленной канализации, например для сильноминерализованных вод, не содержащих высокотоксичных веществ; кислых и щелочных сточных вод; высокотоксичных сточных вод; сточных вод от охлаждающих агрегатов, обычно не несущих загрязнения.

Нормативы удельных расходов сточных вод (т.е. их количество на единицу сырья или конечной продукции) разработаны не для всех отраслей промышленности. Фактические расходы на однотипных предприятиях могут значительно различаться. Получить достоверные данные для конкретного предприятия можно лишь путем непосредственного замера количества сточных вод.

По материалам технологического регламента и предварительного (визуального) санитарного обследования составляют план сбора данных о сточных водах: намечают точки отбора проб, определяют характер проб (среднесуточный, среднесменный, среднепропорциональный) и перечень измеряемых показателей, а также методы их измерения.

Результаты измерений дают возможность определить суммарный сменный или суточный расход сточных вод, а также режим спуска, одним из показателей которого выступает коэффициент неравномерности, т.е. отношение максимального расхода за короткий (в пределах 1 ч) период к среднесуточному или среднемесячному.

Достоверность качественной характеристики сточных вод определяют с помощью методик отбора проб, их анализа и частоты анализов. Разовые пробы не могут дать даже приблизительного представления о составе стоков, поэтому необходим отбор средних или среднепропорциональных проб. Среднесменная проба составляется путем объединения в одной бутыли равных объемов 8–24 проб, взятых в течение смены. Если при изучении технологического процесса выясняется, что состав стоков существенно не изменяется в течение суток, а предприятие работает в две или три смены, отбирается среднесуточная проба.

При резких колебаниях расхода сточных вод в течение смены (суток) средняя проба не дает представления об их составе. В таких случаях организуют отбор среднепропорциональной пробы, которая отличается от средней тем, что объем каждой порции пропорционален расходу стоков за это же время.

При спуске сточных вод из периодически опорожняемых резервуаров (травильные и гальванические ванны) достаточно троекратного отбора проб в начале, середине и конце сброса.

Данные, полученные в результате обследования предприятия, включаются в его санитарный паспорт и служат для определения условий сброса сточных вод в водные объекты, а также разработки мероприятий по охране водных объектов от загрязнения.

9.4. Городские сточные воды и поверхностный сток как источник загрязнения водных объектов

В результате использования населением водопроводной воды для удовлетворения культурно-бытовых и физиологических потребностей и последующего поступления использованной воды в канализационную сеть через санитарно-технические приборы образуются хозяйственно-бытовые сточные воды. В процессе пользования вода загрязняется физиологическими выделениями человека, бытовыми, кухонными отходами, домовым мусором, в итоге резко изменяются как ее состав, так и свойства.

Большое санитарное значение имеет поступление в общую канализационную сеть города сточных вод больниц, общественных бань. Прачечные, фабрики, химчистки и другие предприятия коммунального хозяйства, а также промышленные предприятия, расположенные в городской черте, часто сбрасывают свои стоки в городскую канализацию. Сточные воды городской канализации называются городскими сточными водами. Городские сточные воды представляют собой смесь хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. В целом по стране из общего объема водоотведения городских систем канализации промышленные сточные воды составляют 40%.

По физическому состоянию в составе городских сточных вод можно выделить нерастворимые примеси, среди которых - крупная взвесь (размер частиц более 100 мкм), суспензии, эмульсии, пены (размер частиц от 100 до 0,1 мкм), коллоидные примеси (размер частиц от 0,1 до 0,001 мкм) и растворенные вещества - молекулярно-дисперсные частицы (размер менее 0,001 мкм).

По химической природе загрязнения городских сточных вод делят на минеральные (песок, глина, растворенные минеральные соли, кислоты и щелочи) и органические, которые, в свою очередь, могут быть растительного (основной элемент этого рода загрязнений - углерод) и животного происхождения, характеризующиеся значительным количеством азотистых соединений. Из этой массы загрязнений на долю органических веществ приходится 58%, минеральных - 42%.

Характер образования городских сточных вод предопределяет их чрезвычайно высокую бактериальную загрязненность. В них содержится разнообразная микрофлора - дрожжевые и плесневые грибы, мелкие водоросли, яйца гельминтов, разнообразные бактерии и вирусы (в том числе патогенные). Количество бактерий в 1 мл бытовых сточных вод исчисляется миллионами и десятками миллионов, а титр кишечной палочки равен 10^–5 –10^–7 .

Для решения вопроса о сбросе городских сточных вод в водный объект нет необходимости исследовать их состав, так как количество и характер загрязнений, поступающих от одного человека, весьма постоянны (табл. 9-2). Различия могут быть лишь в их концентрации, которая зависит от нормы водоотведения.

Таблица 9-2. Количество загрязнений от одного жителя, поступающих в канализацию за сутки
Ингредиент	Количество загрязнений, г
Взвешенные вещества	65
БПК₅ : неосветленной жидкости осветленной жидкости	54 35
БПК_полн : неосветленной жидкости осветленной жидкости	75 40
Азот аммонийных солей (N)	8
Фосфаты (Р₂ О₅ ) в том числе от моющих средств	3,3 1,6
Хлориды (Сl^– )	9
ПАВ	2,5

Промышленные сточные воды попадают в городскую систему канализации с ограничениями. Не принимаются сточные воды, содержащие токсические вещества, неблагоприятно влияющие на процесс биологической очистки, выделяющие взрывоопасные газы и т.п. Тем не менее присутствие в городском стоке промышленных сточных вод сообщает ему их характерные черты - разнообразие состава, неравномерность объема и концентрации.

Поверхностный сток с территорий населенных мест и промышленных площадок до недавнего времени относили к категории условно чистых вод. Выпуск поверхностного стока запрещался лишь на участках водных объектов, специально отведенных для купания. Наблюдения последних лет показали, что дождевые и поливочно-моечные воды, стекающие с городских и промышленных территорий, - существенный источник загрязнения водных объектов. При этом с дождевым стоком в реку может вноситься до 36% всех загрязнений. В Сиэтле (США) один из источников городского водоснабжения - Зеленое озеро - был "выведен из строя" в результате поступления в него дождевых вод с прилежащих территорий.

Поверхностный сток складывается из дождевых, талых и поливочно-моечных вод. На его загрязненность влияют многие факторы, основные из которых - уровень благоустройства территории, плотность населения, интенсивность движения транспорта и пешеходов. Эти показатели постоянно меняются в процессе урбанизации и социального развития городов, что обусловливает изменчивость характера и концентрации загрязнений поверхностного стока. Тем не менее исследования разных авторов позволяют дать некоторую усредненную количественную характеристику загрязненности поверхностного городского стока. Содержание взвешенных веществ составляет 1,5–6,0 г/л, органических веществ: БПК₅ - 40–120 мгО₂ /л, ХПК - 400–750 мгО/л, нефтепродуктов - 20–25 мг/л. С большим постоянством в поверхностном стоке с городских территорий содержатся соединения тяжелых металлов, волокна асбеста. Коли-титр поверхностного стока городских территорий обычно составляет 10^–1 –10^–6 , что лишь в 10–100 раз выше, чем в бытовых сточных водах.

Поверхностный сток с промышленных площадок имеет, как правило, более сложный состав, а концентрацию загрязнений - выше, чем в городском стоке. Содержание взвешенных веществ может достигать десятков граммов на 1 л. Высокие значения БПК наблюдаются в поверхностном стоке от предприятий легкой и пищевой промышленности - мясокомбинатов, кожевенных и молочных заводов, текстильных предприятий. С золоотвалов ТЭЦ атмосферные осадки вымывают фенолы, содержание которых в поверхностном стоке может достигать сотен миллиграммов в 1 л.

Формирующиеся в зонах выпусков поверхностных стоков донные отложения выступают вторичными источниками загрязнения воды соединениями тяжелых металлов, определяющими повышенное фоновое содержание в воде соответствующих ингредиентов. Эти соединения, образуя труднорастворимые комплексы, практически не задерживаются на традиционных очистных сооружениях водопроводов.

9.5. Сельскохозяйственное производство как источник загрязнения водных объектов

Важный источник загрязнения водных объектов - современное индустриальное животноводство . Новая технология производства молока и мяса, используемая на животноводческих комплексах промышленного типа, характеризуется высокой концентрацией поголовья скота на фермах, бесподстилочным содержанием животных, полной механизацией удаления навоза из производственных помещений. В этих условиях образуется качественно новый вид жидких отходов животноводства - жидкий навоз с влажностью более 90%. В отличие от обычного навоза, который образуется при подстилочном содержании, жидкий навоз не способен к самонагреванию. Это обусловливает увеличение сроков выживания патогенных бактерий и яиц гельминтов и замедление процессов минерализации органического загрязнения.

Жидкий навоз состоит в основном из органических легкоокисляющихся веществ и в этом отношении весьма сходен с бытовыми сточными водами. Различия сводятся к концентрации органических веществ: БПК₅ жидкого навоза от крупного рогатого скота составляет более 7000 мгО₂ /л, от свиней - около 20 000 мгО₂ /л, тогда как БПК₅ бытовых сточных вод при норме водопотребления 250 л/сут - 150–200 мгО₂ /л.

С позиций охраны окружающей среды важен также и большой объем стоков от животноводческих предприятий. В настоящее время объем жидких отходов производства на животноводческих комплексах в развитых странах уже значительно превышает количество городских сточных вод и имеет тенденцию к дальнейшему росту. Типовой комплекс крупного рогатого скота на 10 тыс. голов дает за сутки такое же количество органических веществ (в пересчете на БПК), как и город с населением 160 000 человек, а свинооткормочный комплекс на 100 000 свиней приравнивается в этом отношении к городу с населением 200 000 человек.

Загрязнения, источниками которых выступают животноводческие комплексы, могут поступать в водные объекты разными путями в зависимости от способов утилизации или обезвреживания жидкого навоза. Во всех случаях он подвергается механической очистке в навозохранилищах, представляющих собой огромные отстойники. Эти сооружения обусловливают интенсивное загрязнение почвы органическим веществом, сальмонеллами, яйцами гельминтов. Загрязнения в высоких концентрациях из почвы проникают в грунтовые воды и разносятся с ними по потоку. Жидкая фракция после отстойников либо подвергается двухступенной биологической очистке на сооружениях типа аэротенков, либо используется для орошения близлежащих сельскохозяйственных полей. Орошение осуществляется на земледельческих полях орошения (ЗПО) различного типа дождеванием с помощью машин разного устройства. Во всех случаях в силу больших объемов жидкого навоза на относительно малой территории в хозяйствах наблюдается тенденция к повышению нагрузок на очистные сооружения, норм полива. Невозможность своевременной утилизации жидкого навоза приводит к переполнению навозохранилищ. В результате та часть субстрата, которая превышает ассимиляционные возможности близлежащих полей, неизбежно поступает в грунтовые воды или поверхностные водные объекты. Особенно опасно аварийное загрязнение водных объектов – источников централизованного питьевого водоснабжения при прорыве отстойников во время паводка.

Большое влияние на водные объекты оказывает и современное полеводство , основанное на широком и интенсивном использовании различных химических препаратов - минеральных удобрений, пестицидов, регуляторов роста растений и т.п. Особенность воздействия полеводства на водные объекты - рассредоточенное и нерегулируемое поступление загрязнений в водные объекты на обширной территории во всех регионах страны, исключающее проведение санитарно-технических мероприятий. Единственный способ защиты водных объектов - рациональная технология земледелия, учитывающая не только агрикультурные цели, но и задачи охраны окружающей среды. Под рациональной технологией следует понимать соблюдение утвержденных доз и сроков внесения агрохимикатов, использование методов их внесения, ограничивающих их распространение за пределы обрабатываемого поля, а также соблюдение правил их хранения и транспортировки. Большое значение имеет и соблюдение запрета на применение агрохимикатов на территории водоохранных зон.

Нерешенной до сих пор остается проблема отсутствия надежных способов обезвреживания агрохимикатов с истекшим сроком хранения или запрещенных к применению.

9.6. Водный транспорт как источник загрязнения водных объектов

Водный транспорт также является серьезным источником загрязнения водных объектов. На судах образуются сточные воды 3 видов: фекальные (фановые), хозяйственно-бытовые и подсланевые, образующиеся в машинных отделениях. Фановые воды характеризуются высоким бактериальным (коли-титр 10^–10 -10^–2 ) и органическим загрязнением. Бактериальное загрязнение хозяйственно-бытовых сточных вод на судах несколько ниже (коли-титр 10^–6 –10^–8 ); их органическое загрязнение незначительно. Подсланевые воды характеризуются высоким содержанием нефтепродуктов и фенолов; не исключено присутствие в них и тетраэтилсвинца (при использовании в качестве моторного топлива этилированного бензина).

Кроме сточных вод, серьезным источником загрязнения могут быть балластные воды судов танкерного флота, содержащие остатки перевозимых жидких грузов - нефтепродуктов, ядохимикатов и пр. Хотя концентрация загрязняющих веществ в балластных водах невелика, проблему создают их большие объемы. Серьезную проблему представляют и аварии танкерного флота, часто связанные с разливом перевозимых грузов.

9.7. Последствия загрязнения водных объектов

В результате спуска сточных вод или поступления загрязнений из других источников состав воды водного объекта может измениться. Характер изменений зависит от качественной и количественной характеристики загрязнений и может варьировать в больших пределах. Как правило, сточные воды представляют собой сложную смесь компонентов различных химической природы и агрегатного состояния. Нередко их температура выше температуры воды водного объекта, в который они поступают. В силу взаимодействия компонентов сточных вод в них постоянно происходят процессы трансформации, которые еще больше усложняются при смешении веществ с природной водой. Последняя, в свою очередь, также представляет собой сложную химико-биологическую систему. При этом в значительной степени нарушается динамика процессов естественного самоочищения природной воды. Одна из форм таких нарушений - антропогенное эвтрофирование водных объектов, особенно озер и водохранилищ. Оно выражается в интенсивном развитии фитопланктона, преимущественно синезеленых водорослей (цветение воды), интенсивном зарастании прибрежных мелководий высшей водной растительностью. В результате в воде водного объекта развивается дефицит растворенного кислорода, начинаются восстановительные процессы, которые приводят к ухудшению органолептических свойств воды - появлению неприятного запаха, повышению цветности. Первопричиной таких нарушений является повышенное поступление в водные объекты биогенных элементов - азота и фосфора с городскими сточными водами, поверхностным стоком с сельскохозяйственных угодий, промышленными сточными водами некоторых производств (молочные, сахарные, крахмальные заводы и пр.). Например, со стоками с полей может поступать до 20–40% внесенного с удобрениями азота и свыше 1,5% фосфора. Большое количество фосфора поступает в водные объекты с ПАВ, детергентами, широко применяемыми как в промышленности, так и в быту.

Своеобразная форма загрязнения водных объектов - термальное загрязнение в результате сброса нагретых вод из систем водяного охлаждения агрегатов тепловых и атомных электростанций, промышленных предприятий. Обычно температура сбрасываемых термальных вод на 5–13 °С выше, чем природных, в некоторых случаях она может превышать последнюю на 14–24 °С. Сброс нагретых вод приводит к существенному изменению термического режима, уменьшению насыщенности воды кислородом, изменению циркуляции воды, что отрицательно влияет на гидробиологические процессы и в конечном счете приводит к ухудшению санитарных показателей воды.

На поверхности воды водного объекта за счет свободной энергии молекул воды образуется пленка поверхностного натяжения, способная удерживать мелкие организмы с несмачивающимися участками тела, частицы пыли. Ведущую роль в формировании этой пленки толщиной в одну или несколько молекул играют органические ПАВ, захватывающие с собой и другие загрязняющие компоненты. В ветреную погоду поверхностная пленка сбивается в хлопья пены. Обладая большой активной поверхностью, пена способна сорбировать и переносить различные загрязнения, подобно тому как это происходит при флотационных процессах в промышленности. Эти особенности поверхностного слоя воды необходимо учитывать при осуществлении санитарного надзора за местами купания, водного спорта, а также при организации водозаборов для питьевых водопроводов.

Подземные водные объекты в той или иной степени защищены от прямого поступления загрязнений. Однако интенсивная хозяйственная деятельность и недостаточные природоохранные мероприятия приводят к нарушению природных защитных барьеров и загрязнению подземных водоносных горизонтов. К 2000 г. гидрогеологическая служба выявила на территории России более 3 тыс. очагов загрязнения подземных вод. В 36% случаев образование очагов загрязнения было связано с деятельностью промышленных предприятий, 15% очагов образовались за счет инфильтрации из накопителей промышленных отходов, а также с сельскохозяйственных полей, обрабатываемых пестицидами и удобрениями. 9% очагов обусловлены инфильтрацией с полигонов и свалок твердых коммунальных отходов (ТКО) и полей фильтрации. 13% очагов загрязнения водоносных горизонтов возникли вследствие нарушения правил и режима эксплуатации артезианских скважин. Большая доля очагов загрязнения относится к грунтовым водам, что сказывается на качестве воды нецентрализованных источников питьевого водоснабжения. Процессы самоочищения воды подземных водных объектов протекают значительно медленнее, чем поверхностных (отсутствие кислорода, ультрафиолета, бедная биота).

9.8. Гигиенический критерий загрязненности водного объекта

Принципиально важен вопрос: каждое ли изменение состава и свойств воды водного объекта под влиянием производственной или хозяйственно-бытовой деятельности человека дает основание считать его загрязненным, или, другими словами, что может явиться критерием чистоты или загрязненности водного объекта?

На этот счет существует несколько точек зрения. По мнению сторонников одной из них, чистым водным объектом можно считать такой, берега которого не заселены (так называемый природно-чистый). Эта точка зрения в условиях современной плотности населения и активности хозяйственной деятельности человека несостоятельна. Кроме того, воды рек и озер в природном состоянии часто имеют бурый (в реках, берущих начало из болот, из-за высокого содержания гуминовых веществ) и ржавый цвет (от избытка закисных соединений железа). Вода рек Заполярья, например, характеризуются крайне низким уровнем минерализации, вследствие чего ее вкус неприятный, и т.д.

Согласно второй точке зрения чистой следует считать воду выше источника загрязнения. Несостоятельность этой точки зрения становится ясной, если представить, что относительно следующего источника загрязнения, расположенного ниже первого, чистой будет вода, измененная воздействием первого источника загрязнения.

Загрязненным следует считать такой водный объект (или его часть), в котором состав и свойства воды изменены в результате техногенного воздействия настолько, что не могут удовлетворить требования того или иного водопотребителя. Требования различных водопотребителей к составу и свойствам воды могут сильно различаться, о чем сказано в главе 8. Соответственно, будет разным и оценка чистоты водного объекта, данная водопотребителями, тем более что для большинства из них важны лишь свойства воды, а не состояние водного объекта.

Гигиенические критерии загрязненности водного объекта - характер и степень изменения состава и свойств воды водного объекта, а также его эстетическое восприятие, ограничивающие питьевое, хозяйственно-бытовое или рекреационное водопользование.

Признавая неизбежность сброса сточных вод в водные объекты и возможность их загрязнения другими источниками, к задачам санитарной охраны водных объектов можно отнести:

контроль соблюдения гигиенических нормативов и требований к воде на тех участках водного объекта, в которых осуществляется питьевое, хозяйственно-бытовое или рекреационное водопользование населения;
выявление причин их нарушения, установление причинно-следственных связей состояния здоровья населения с нарушением санитарных правил;
принятие санкций государственного надзора в отношении нарушителей водно-санитарного законодательства.

Поскольку Водным кодексом РФ предусматривается первоочередное удовлетворение питьевых и бытовых нужд населения, гигиенические требования к состоянию водных объектов – источников питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования - и качеству воды в них имеют приоритетное значение. Это положение в значительной степени определяет место санитарно-эпидемиологического надзора в государственной системе охраны водных объектов от загрязнения и истощения.

Глава 10. Влияние загрязнения водных объектов на здоровье и условия жизни населения и критерии его оценки

10.1. Направления неблагоприятного воздействия водного объекта на здоровье и условия жизни населения

Водные объекты, как важный природный элемент среды обитания человека, оказывают большое воздействие на его здоровье как непосредственно, так и косвенно, через влияние на условия его жизни. Поверхностные водные объекты в их природном состоянии, не измененном хозяйственной деятельностью человека, как правило, благотворно влияют на условия жизни, смягчая климат, оказывая положительное эстетическое воздействие, выступая важным элементом ландшафта в поселении или рекреационной зоне. Не менее важна роль водного объекта как среды для занятий водными видами спорта, купания, плавания. Загрязненные водные объекты, т.е. подвергшиеся ненормированному антропогенному воздействию, могут отрицательно влиять на здоровье и условия жизни.

Неблагоприятное влияние загрязненных водных объектов может проявиться в 3 видах:

неблагоприятное изменение органолептических свойств воды. Необходимо еще раз подчеркнуть, что изменение органолептических свойств воды не только оказывает негативное эстетическое воздействие, но через центральную нервную систему может вызывать патологические физиологические реакции со стороны пищеварительной, сердечно-сосудистой систем и даже системы зрения;
токсическое воздействие воды загрязненного водного объекта. Оно может быть непосредственным, через развитие клинически выраженных болезней и болезненных состояний, этиологически связанных с химическими компонентами воды, либо опосредованным, через воздействие на регуляторные механизмы гомеостаза, нарушая физическое развитие, повышая неспецифическую заболеваемость населения, ускоряя процессы старения и пр. Опосредованное неблагоприятное влияние на здоровье может реализоваться и через продукты питания, имевшие контакт с загрязненной водой (сельскохозяйственная продукция, рыба и другие водные обитатели);
нарушение санитарного режима водного объекта вследствие его химического загрязнения. Изменившиеся природные свойства объекта делают его непригодным для хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования либо ограничивают водопользование.

Вопрос влияния органолептических свойств питьевой воды на здоровье человека подробно освещен в главе 2 раздела 1. Здесь необходимо сказать лишь о необходимости учета в работе санитарного врача воздействия на условия жизни человека (через органолептическое восприятие) не только воды как таковой, но и водного объекта. Например, наличие в воде водного объекта минеральных масел (нефтепродуктов) в определенных концентрациях может не оказывать влияния на качество воды, забираемой водопроводом со значительной глубины, но вследствие образования поверхностной пленки ограничивает использование водного объекта для бытовых и спортивных целей. Водный объект как элемент среды обитания, важная составляющая архитектурного облика поселения, ландшафта рекреационной зоны, способен оказывать большое эстетическое воздействие через зрительное восприятие, температурные характеристики воды и пр. Среда обитания - компонент качества жизни. Она косвенно влияет на здоровье человека, и, следовательно, ее воздействие должно учитываться при гигиеническом нормировании и быть объектом внимания санитарного врача.

Прямое неблагоприятное воздействие химического состава питьевой воды на здоровье человека подробно рассмотрено в разделе I. Приведем примеры массовых нарушений здоровья населения, возникших в результате техногенного загрязнения поверхностных водных объектов. Массовое возникновение хронического заболевания, связанное с загрязнением источника питьевого водоснабжения (озера) токсичными промышленными отходами, наблюдалось в 80-х гг. ХХ в. в Карелии в поселке Надвоицы. Градообразующим фактором в этом поселке был завод по выплавке алюминия. В алюминийсодержащих рудах (нефелины, бокситы) всегда содержится и фтор. Выделяющиеся в процессе производства алюминия фториды и фтористый водород входят в состав производственных сточных вод, газовых выбросов в атмосферный воздух и шламов (твердых промышленных отходов - ТПО). Сточные воды и шламы сбрасывались без очистки в заболоченный залив оз. Воица. Источником нецентрализованного питьевого водоснабжения населения поселка служило то же озеро, но в незаболоченной части. В результате возникли массовые заболевания детского населения флюорозом, в том числе и флюорозом II и III степени. Пораженность детей флюорозом составляла 96%. В процессе санитарно-эпидемиологического расследования причины массовых заболеваний было установлено, что содержание фтор-иона в воде озера составляло 6,5–10,0 мг/л, т.е. превышало ПДК в 4,5–7 раз. После проведения водоохранных мероприятий концентрации фтора в воде не превышали ПДК. Нормализация содержания фтора в питьевой воде способствовала снижению заболеваемости флюорозом, особенно у детей младших возрастов, однако не привела к ее ликвидации. Дело в том, что продолжалось поступление фторсодержащих соединений с выбросами завода в атмосферный воздух (ПДК соединений фтора в воздухе жилой зоны были превышены в 2,2–5,8 раза).

В начале 90-х гг. ХХ в. было проведено гигиеническое исследование причинно-следственных связей здоровья населения г. Юрга Кемеровской области с питьевым водоснабжением. Градообразующий фактор в этом городе - машиностроительные и деревообрабатывающие предприятия; вредных производственных факторов химической природы на этих предприятиях, загрязнения атмосферного воздуха селитебных территорий Юрги не выявлено. В то же время источник питьевого водоснабжения Юрги - река Томь - на протяжении от Новокузнецка до Юрги (около 350 км) принимала до 7 млн м³ сточных вод в сутки, причем доля промышленных сточных вод составляла более 94% [фенолы, нефтепродукты, а также летучие хлорорганические соединения (ЛХС), в том числе хлороформ и дихлорметан]. Суммарная концентрация ЛХС в воде р. Томь в створе водозабора и в водопроводной воде Юрги составляла 3,16±0,6 мг/л, что превышало ПДК более чем в 35 раз. Суммарное содержание фенолов было выше ПДК в 4–6 раз, аминосоединений - в 3,5–4,5 раза.

В 1980–1989 гг. в процессе специально организованного исследования в г. Юрге было установлено резкое превышение (в 2–3,3 раза) по сравнению с областными показателями числа подростков, состоящих на диспансерном учете с заболеваниями печени и хроническими нефритами. Менее выраженными были различия показателей мертворожденности и количества врожденных уродств.

Рабочую гипотезу о причинно-следственной связи нарушения здоровья населения с загрязнением питьевой воды подтвердили эксперименты на лабораторных животных, водной частью рациона которых была вода питьевого водопровода г. Юрги, речная вода, взятая в ковшах водозаборов г. Юрги и вышерасположенного г. Кемерово. Доказательство связи состояния здоровья с загрязнением питьевой воды в данном случае облегчалось отсутствием промышленного загрязнения атмосферного воздуха в г. Юрге и значимых вредных факторов производственной среды. Результаты исследования послужили основанием для разработки проекта реконструкции очистных сооружений юргинского водопровода с введением блока сорбционной очистки воды и заменой хлорирования воды на озонирование.

Доказать эпидемиологическим методом роль водного фактора в нарушении здоровья населения г. Томска, расположенного на р. Томь, ниже Юрги, и получавшего питьевую воду из той же реки, несмотря на тщательно организованные многоплановые исследования состояния здоровья, не удалось. Одна из причин этого - более выраженное (по сравнению с влиянием питьевой воды) неблагоприятное воздействие на здоровье населения загрязнения атмосферного воздуха; очевидна и бóльшая выраженность в Томске неблагоприятных социальных факторов, присущих крупному промышленному центру. Тем не менее в Томске была разработана и выполнена большая инженерно-социальная программа по переводу питьевого водопровода на подземный, благоприятный в гигиеническом отношении источник водоснабжения. Основанием для выполнения столь дорогостоящего и сложного мероприятия послужило обоснованное в исследовании несоответствие санитарного состояния р. Томь санитарным правилам (значительное превышение гигиенических нормативов содержания в воде реки высокоопасных веществ), несмотря на статистическую недоказанность прямого влияния этого фактора на здоровье населения.

Возможно и опосредованное неблагоприятное воздействие водных объектов на здоровье населения при нарушении санитарных правил их охраны. В 40–50 гг. XX в. в Японии среди жителей побережья р. Дзиндзу наблюдалось массовое отравление кадмием. Болезнь характеризовалась сильными болями в пояснице, нижних конечностях, явлениями остеомаляции, иногда остеопороза, в результате которых развивались самопроизвольные переломы. У больных отмечались протеинурия, глюкозурия и аминоацидурия. К остеомаляции приводила канальцевая дисфункция почек. Заболело около 200 человек, причем в половине случаев отмечался смертельный исход. Из-за сильно выраженного болевого синдрома болезнь получила название "итай-итай", что по-японски означает "больно-больно". Причиной отравления послужили сточные воды кадмиевого рудника, сбрасываемые в реку, вода которой использовалась для орошения рисовых полей. Заболевание наблюдалось у людей, потреблявших в пищу рис, выращенный на этих полях. В костях и органах умерших были обнаружены высокие концентрации кадмия, свинца и цинка. В 1978 г. вспышка болезни "итай-итай" зарегистрирована в префектуре Тояма, где диагноз поставлен 217 больным; причина заболевания аналогична. Эпидемиологическими исследованиями японских ученых было доказано, что основной путь поступления кадмия в организм человека, не имевшего профессионального контакта с ним, - оральный (с продуктами питания или питьевой водой).

Причиной массовых ртутных отравлений в Японии стал сброс промышленных сточных вод, содержащих неорганические соединения ртути, в Йокогамский зал. и р. Агано, что привело к накоплению метилртути в промысловой рыбе - основном продукте питания местного населения. Метилртуть, более подвижное и более токсичное вещество, чем неорганические соединения ртути, появилась в воде в результате естественного процесса биологического метилирования донных осадков, содержавших неорганическую ртуть. В данном случае имел место многозвенный процесс: биологическая трансформация токсиканта, поступившего в воду, и дальнейшая миграция продуктов его трансформации по трофическим цепям. В 1967–1968 гг. было зарегистрировано 46 случаев отравления метилртутью, в 1971 г. число пострадавших достигло 269, из них 55 умерли. К 1974 г. в г. Минамата было выявлено 700, в Ниигате - 500 случаев подобного отравления.

В Венгрии описаны случаи возникновения дерматитов при потреблении подземной воды, загрязненной сточными водами, содержащими соли хрома.

Приведенные примеры свидетельствуют о возможности острых отравлений или выраженных болезненных состояний, прямая или косвенная причина которых - высокий уровень промышленного загрязнения водного объекта. Воздействие меньших уровней загрязнения не приводит к развитию заболевания, но также сказывается на состоянии здоровья населения, ослабляя защитные силы организма, вызывая неспецифические проявления нарушения здоровья. Это может выражаться в снижении уровня физического развития детей, а также показателей иммунного статуса, повышении вследствие этого общей заболеваемости, не имеющей этиологической связи с составом воды источника водоснабжения. Доказать статистически причинно-следственную связь подобных нарушений здоровья популяции с воздействием водного фактора очень трудно, поскольку в реальных условиях, как правило, имеет место одновременное воздействие на людей техногенных факторов химической и физической природы через атмосферный воздух, продукты питания, а также через условия производственной среды. Влияют и социальные условия. В результате доля водного фактора в таком комплексном воздействии средовых факторов на здоровье оказывается невелика и существующими методами исследования не может быть выявлена. Но невыявление доли не означает отсутствия влияния водного фактора и необходимости его элиминации.

Санитарный режим водного объекта и возможности водопользования из него во многом зависят от внутриводоемных процессов, часто называемых процессами самоочищения . Процессы самоочищения водного объекта - предмет исследования гидробиологов. Нарушения процессов самоочищения, проявляющиеся в избыточном развитии водорослей (эвтрофикация, "цветение", накопление нитратов в воде), развитии в донных осадках гнилостных или восстановительных процессов вместо процессов биохимического окисления, всплывание осадка и пр., могут опосредованно неблагоприятно влиять на условия водопользования и должны быть объектом внимания также гигиенистов и санитарных врачей.

Итак, водные объекты - важный и необходимый элемент среды обитания человека, оказывающий благоприятное воздействие на условия жизни и здоровье человека. Однако при нерегламентированном воздействии людей в процессе хозяйственной и бытовой деятельности на водный объект его естественное состояние может нарушиться, и в результате он может оказывать неблагоприятное влияние на здоровье и условия жизни (водопользования).

10.2. Методы и критерии оценки влияния водных объектов на здоровье и условия жизни населения

Для осуществления действенного санитарно-эпидемиологического надзора санитарный врач должен иметь критерии, которые бы позволили определить допустимые пределы техногенного и антропогенного воздействия на водный объект, исключающие переход его влияния на человека с позитивного на негативное. Существует два вида критериев оценки состояния водных объектов с позиций их санитарной охраны: ПДК химических веществ в воде водных объектов (гигиенические нормативы) и санитарные показатели состояния водных объектов.

Как показано выше, наблюдения в реальных условиях , как правило, не могут дать истинной картины потенциальной опасности для водопользования химических загрязнений водного объекта, а также критериев его вредности. Решение этой проблемы в середине ХХ в. было найдено в организации экспериментальных исследований по выявлению причинно-следственных связей воздействия химического фактора малой интенсивности, связанного с водой, на состояние теплокровного организма и условия его существования.

Результаты этих исследований позволяли количественно выразить степень вредности изучаемого фактора (загрязняющего химического вещества) для здоровья в виде дозы и времени воздействия и на основе анализа дозовременных зависимостей установить концентрации загрязняющего водный объект вещества, не оказывающие вредного воздействия на условия питьевого и хозяйственно-бытового водопользования.

В основу современного водно-санитарного законодательства, направленного на гигиеническую регламентацию загрязнения водных объектов, положено представление о ПДК химического компонента воды как о критерии вредности этого компонента.

ПДК химического вещества в воде водных объектов - максимальная концентрация, которая при воздействии на человека в течение всей его жизни прямо или опосредованно (через изменение органолептических свойств воды) не вызывает отклонений в состоянии организма, выходящих за пределы адаптационных, приспособительных физиологических реакций, обнаруживаемых современными методами исследования сразу или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений, а также не ухудшает гигиенических условий водопользования населения.

Научное обоснование ПДК проводится в экспериментальных исследованиях на биологических моделях, в качестве которых используются лабораторные теплокровные животные (белые мыши, крысы, морские свинки, кролики и пр.).

При организации эксперимента, анализе его результатов и обосновании гигиенического норматива - ПДК исходят из нескольких принципов.

Принцип пороговости биологического эффекта (первый принцип гигиенического нормирования), который предполагает существование концентраций (доз) химического агента, не проявляющих токсического или иного неблагоприятного влияния на организм по тому или иному признаку. Допущение о существовании порога токсического действия позволяет исследователю, последовательно снижая воздействующую в эксперименте концентрацию вещества на животных, достичь такой, при которой примененными методами не улавливается патологическая реакция организма (порог действия). Такая концентрация признается недействующей, или предельно допустимой, в питьевой воде.

Важный теоретический вопрос: какую степень биологической реакции организма принимать за пороговую? Для характеристики ПДК, которая не должна приводить к ухудшению здоровья, сами собой отпадают нозологический и даже синдромологический уровни, свидетельствующие о явной патологической реакции организма, требующей лечебного воздействия. В современной отечественной гигиене утвердилось мнение, что за пороговый уровень воздействия должны быть приняты физиологические реакции, носящие приспособительный, адаптивный характер и свойственные здоровому организму. При этом их следует отличать от компенсаторных физиологических реакций, цель которых - замещение нарушенной функции, а не адаптация здорового организма. Несмотря на ясность этого вопроса в теоретическом плане, в практике гигиенического нормирования при оценке полученных экспериментальных данных обоснование пороговых доз (концентраций) остается одним из самых сложных вопросов.

Второй принцип гигиенического нормирования - необходимость и возможность использования для обоснования степени вредности и опасности нормируемого агента (вещества) биологических моделей . Врач-гигиенист не может получить прямого ответа о степени и характере токсичности химического вещества для человека в силу соображений гуманности. Не могут дать своевременный ответ на этот вопрос и наблюдения из санитарной практики, так как исследователь имеет дело с новыми, ранее неизвестными веществами, и, прежде чем допустить их применение в хозяйственной деятельности, он должен дать им соответствующую гигиеническую оценку.

Единственно возможный путь изучения токсических свойств вещества с гигиеническими целями - санитарно-токсикологический эксперимент на биологических моделях, в качестве которых используют теплокровных лабораторных животных (млекопитающих). Адекватность использования для изучения реакций человека на химическое воздействие биологических моделей подтверждается многолетним опытом фармакологии, доказана она и в гигиенических исследованиях.

Особенность влияния на человека химического фактора в воде водных объектов выражается в необходимости учета 3 видов неблагоприятного действия, а именно: прямого токсического эффекта, изменения органолептических свойств воды, нарушения санитарного режима водных объектов. Рекомендуемая в результате проведения комплекса экспериментов ПДК должна гарантировать отсутствие неблагоприятного влияния на человека по всем 3 видам. Это условие обеспечивается соблюдением третьего принципа гигиенического нормирования - учета при обосновании ПДК лимитирующего показателя вредности.

Лимитирующим показателем вредности выступает тот показатель (санитарно-токсикологический, органолептический или общесанитарный), который по результатам экспериментального обоснования ПДК характеризуется наименьшей абсолютной величиной пороговой (подпороговой для санитарно-токсикологического) концентрации.

Введение понятия "лимитирующий показатель вредности" обеспечивает санитарную надежность ПДК вещества по остальным двум (нелимитирующим) показателям вредности.

Четвертый принцип гигиенического нормирования - проверка санитарной надежности результата эксперимента, ПДК, с помощью наблюдений в условиях практической деятельности санитарной службы. ПДК, как и все результаты экспериментальных исследований в любой отрасли науки, является лишь приближением к истине в той степени, которую позволяют примененные методы исследования. Единственный достоверный критерий истины - это практика. Гигиеническая наука всегда признавала справедливость этого постулата, в том числе и в области гигиенического нормирования. С учетом этого принципа в свое время были пересмотрены в сторону понижения ПДК свинца и мышьяка, в сторону повышения - ПДК цинка и стабильного стронция, уточнены ПДК ряда алифатических спиртов.

Указанные принципы легли в основу методической схемы экспериментальных исследований по гигиеническому нормированию химических веществ в воде водных объектов, предложенной в 1945 г. профессором С.Н. Черкинским. С накоплением опыта схема наполнялась новым содержанием и совершенствовалась (табл. 10-1).

Таблица 10-1. Схема исследований по гигиеническому нормированию химических веществ в воде водных объектов
Направление исследований	Стабильность вещества в водной среде	Влияние на санитарный режим водного объекта (ВО)	Влияние на органолептические свойства воды	Токсические свойства вещества
Цель исследований	Характеристика изменений физико-химических свойств вещества в водной среде и их скорости	Скорость минерализации и нитрификации органических загрязнений ВО (по динамике БПК, соединений азота и бактериальной флоры) или скорость окисления	Характер и степень изменения органолептических свойств воды (запах, привкус, окраска, образование пленки или пены)	Уровень токсичности, степень кумулятивности. Механизм и отдаленные эффекты токсического действия
Результат исследований. Конечная цель	Класс стабильности; для нестабильных и умеренно стабильных - характеристика продуктов трансформации	Пороговая концентрация по общесанитарному показателю вредности	Пороговая концентрация по органолептическому показателю вредности	Подпороговая (недействующая) концентрация по санитарно-токсикологическому показателю вредности
Результат исследований. Конечная цель	Обоснование ПДК и лимитирующего показателя вредности
Проверка эксперимента практикой	Комплексные гигиенические наблюдения за здоровьем населения и условиями водопользования в районе ниже спуска сточных вод

В данной схеме находят отражение те загрязнения водного объекта на население, о которых говорилось выше. Ими исчерпывается возможное неблагоприятное влияние химических загрязнений на условия питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования, и они должны быть положены в основу изучения вещества, поступающего в водный объект, при гигиеническом нормировании его содержания в воде.

С диалектических позиций нельзя рассматривать изучаемое вещество в природной среде в неизменном состоянии. Необходимо выяснить, с какой скоростью оно изменяется в условиях водного объекта, пути этого изменения и его результаты. Из этих задач складывается первое направление экспериментальных исследований - исследование стабильности вещества в водной среде и возможных путей его трансформации . От его результатов зависят план и объем экспериментальных исследований вредного действия вещества на организм.

Цели исследования - определение продолжительности сохранения его в воде в неизмененном виде, установление скорости его распада или превращения. Существенное значение имеет выявление роли факторов, в наибольшей степени влияющих на освобождение воды от химического загрязнения. Предварительное изучение физико-химических свойств и структуры вещества по литературным данным позволяет составить представление о возможных изменениях его структуры и свойств в водной среде, а также о его влиянии на санитарные показатели качества воды и наметить план и содержание эксперимента. Эксперимент, как правило, проводится в условиях, ограниченных потребностями санитарной практики, т.е. в рамках температурных параметров природных водных объектов (от 0 до 22–25 °С), при атмосферном давлении и пр. С учетом этого исследуются концентрации вещества и факторы среды, влияющие на превращение вещества, а также время их воздействия.

Динамика распада веществ в воде в низких концентрациях подчиняется законам реакций первого порядка и может быть аппроксимирована экспоненциальной кривой. Поэтому наиболее объективной характеристикой стабильности вещества является время его полураспада Т₅₀ (т.е. время, за которое его концентрация в водной среде снижается вдвое). По этому показателю вещества делят на стабильные (Т₅₀ >2 сут), умеренно стабильные (Т₅₀ от 1 до 2 сут) и нестабильные (Т₅₀ <1 сут). Если установлено, что вещество стабильно, исследования в этом направлении прекращают и переходят к следующему этапу эксперимента (см. табл. 10-1). Если вещество нестабильно или умеренно стабильно, на последующих этапах эксперимента должно быть предусмотрено изучение наряду с исходным веществом продуктов его трансформации.

Цель исследований, проводящихся по каждому из направлений, - установление пороговой концентрации, т.е. концентрации, лежащей на грани между действующими и недействующими. В отношении прямого (токсического) влияния необходимо не только определить пороговую, но и экспериментально установить максимальную недействующую (подпороговую) концентрацию.

Пороговые концентрации вещества по органолептическому признаку вредности устанавливают относительно запаха, вкуса, окраски, которые вещество может придавать воде, а также относительно способности вещества к пенообразованию. Принципиальное значение имеет взгляд на запах, привкус, окраску и т.д. не как на физические, а как на органолептические свойства воды, т.е. свойства, воспринимаемые органами чувств человека. Влияние вещества на запах и вкус воды определяется в ходе эксперимента на добровольцах. Конечная цель этого направления исследования - установление такой концентрации изучаемого вещества, при которой его присутствие в воде не воспринимается человеком с помощью органов чувств (органолептически), и поэтому не ограничивает ее использование для питьевых, хозяйственно-бытовых и рекреационных нужд населения.

Теоретическая основа поиска пороговых концентраций вещества по органолептическим показателям вредности - психофизический закон Вебера–Фехнера, согласно которому интенсивность ощущения пропорциональна логарифму концентрации вещества, в данном случае - в воде. Суть эксперимента сводится к тому, чтобы получить ответы участников эксперимента, по оценке ощущений запаха или привкуса при опробовании растворов исследуемого вещества с разной концентрацией. По графику в осях "интенсивность ощущения (в баллах)" – "логарифм концентрации вещества" определяют концентрации вещества, которые сообщают воде интенсивность запаха (привкуса) силой в 1 балл. Эта величина является пороговой концентрацией по изучаемому признаку.

Пороговые концентрации веществ по окраске и пенообразованию устанавливают в лабораторных экспериментах. За пороговую по окраске принимают концентрацию вещества, не дающую видимой глазом окраски в столбе воды высотой 10 см, а за пороговую концентрацию по способности к пенообразованию - концентрацию, при которой после стандартного взбалтывания в цилиндрах вместимостью 1000 мл отсутствует крупнопузырчатая пена, а высота мелкопузырчатой у стенок цилиндра не превышает 1 мм.

Наименьшая из полученных пороговых величин считается пороговой концентрацией по органолептическому показателю вредности.

Затем переходят ко второму направлению исследований - изучают влияние вещества на санитарный режим водного объекта или на процессы естественного самоочищения от органического природного и антропогенного загрязнения. Это влияние может проявиться либо торможением биохимических процессов самоочищения вследствие биоцидных свойств вещества, либо нарушением кислородного режима, если исследуемое вещество способно к быстрому химическому или биохимическому окислению.

При определении влияния веществ на санитарный режим водного объекта учитывают изменения динамики биохимического потребления кислорода и процесса нитрификации органических загрязнений под влиянием различных концентраций вещества. Эксперименты проводятся в лабораторных условиях, на моделях водоемов. Конечной целью их является нахождение концентрации вещества, вызывающей пороговый эффект по общесанитарному признаку вредности. За пороговый эффект принимают отклонение кривых динамики БПК или нитрификации от контроля, не выходящее за пределы ±15%.

Наиболее сложный и трудоемкий раздел комплексной программы исследования вещества с целью гигиенического нормирования - изучение его токсических свойств. Ответственность конечной цели токсикологического направления исследований - установление максимальной недействующей на теплокровный организм дозы вещества - и сложность его достижения обусловливают этапность в планировании и проведении токсикологических экспериментов.

Первый этап исследований по этому направлению - острые токсикологические опыты , при которых животным однократно с помощью зонда внутрижелудочно вводят вещество в дозах, способных вызвать смертельный эффект. Целью этих опытов является определение степени токсичности вещества, диапазона токсического действия, видовой и половой чувствительности. С помощью статистических методов определяют среднесмертельную дозу (ЛД₅₀ ), которая служит мерой токсичности и используется для сравнения токсичности различных веществ. Во время острых опытов проводят те или иные функциональные физиологические или биохимические пробы. Результаты исследований, наряду с клинической картиной интоксикации и сроками гибели животных, позволяют составить ориентировочное представление о характере токсического действия веществ и механизме интоксикации.

На втором этапе исследований - в ходе подострых токсикологических экспериментов - решаются две задачи: определяется степень выраженности кумулятивных свойств вещества и изучаются механизмы интоксикации, ее патогенеза. В этих экспериментах, как правило, испытывают дозы, составляющие десятые и сотые доли от среднесмертельной. Выбранные дозы вещества вводятся per os ежедневно животным нескольких групп в течение 10–30–60 дней. Об эффекте кумуляции судят по количеству летальных исходов или по изменениям функционального состояния организма животных. В конце эксперимента вычисляется коэффициент кумуляции, служащий мерой кумулятивных свойств. В других сериях подострых опытов изучают патогенетические механизмы интоксикации.

При выборе доз, видов лабораторных животных, планировании режима, способа и длительности экспозиции, подборе регистрируемых показателей функционального состояния организма животных и тестов, по которым они оцениваются, исходят из результатов острых опытов и данных литературы (токсикологической и клинической) о характере токсического действия аналогичных веществ, сходных по химической структуре.

Взаимодействие химического агента и организма оценивают по показателям токсикодинамики (функциональное состояние организма) и токсикокинетики (распределение, накопление и выведение вещества). Результаты эксперимента дают представление о патогенетических механизмах интоксикации.

Данные острых и подострых токсикологических опытов служат основой для планирования наиболее ответственного заключительного этапа токсикологических исследований - хронического санитарно-токсикологического эксперимента. В его ходе токсикологическим методом добиваются санитарной (гигиенической) цели: определяют дозу исследуемого вещества, не вызывающую при длительном (хроническом) поступлении в организм отклонений в его состоянии, выходящих за пределы адаптационных физиологических реакций. Эта доза получила название максимальной недействующей дозы (МНД), или подпороговой дозы. Для убедительного ее обоснования необходимо, чтобы в том же эксперименте были найдены действующая и пороговая дозы. Минимальное число доз, которые испытываются в хроническом эксперименте, - 3. Водный раствор исследуемого вещества в выбранных дозах вводят зондом, внутрижелудочно, ежедневно на протяжении срока эксперимента (6–6,5 мес) соответствующим группам животных. Животные контрольной группы получают тем же способом ежедневно адекватный объем воды.

При выборе методов оценки функционального состояния организма лабораторных животных основываются на результатах подострых опытов, отбирая наиболее характерные, патогенетически обусловленные тесты, а также тесты, свидетельствующие об иммунобиологических реакциях организма, взаимодействии функциональных систем - так называемые неспецифические, интегральные показатели. Практика гигиенического нормирования свидетельствует о том, что минимально действующие, пороговые и МНД при длительном введении вещества находятся в диапазоне от 0,01 до 0,000 001 доли ЛД₅₀ в зависимости от степени выраженности кумулятивных свойств вещества. Достоверность и объективность устанавливаемой при этом пороговой и МНД должны основываться на анализе незначительных изменений реакции животных на введение вещества в сопоставлении с результатами подострых экспериментов по тестам, взятым за оценку его биологического действия.

Трудность учета и оценки незначительных и неустойчивых отклонений функций организма в хроническом санитарно-токсикологическом эксперименте обусловливают необходимость широкого применения при анализе его результатов методов вариационной статистики. Широко используют методы вычисления средней арифметической и ее стандартной ошибки, различные методы корреляционного и регрессионного анализа, дисперсионный и дискриминационный анализ и др. Статистические методы позволяют обнаружить наличие связи между изменениями отдельных тестов и облегчают построение патофизиологической модели процесса интоксикации. Такой подход к анализу результатов токсикологических экспериментов обеспечивает объективность и надежность рекомендуемых пороговых и подпороговых концентраций.

В подостром и хроническом экспериментах наряду с изучением общетоксического действия большое внимание уделяется изучению так называемых отдаленных последствий действия испытуемого вещества . Под отдаленными последствиями понимают изменение репродуктивной функции у животных, появление новообразований, атеросклеротических изменений.

Влияние на репродуктивную функцию подопытных животных должно быть изучено во всем его многообразии (гонадотоксическое, эмбриотоксическое действие, влияние на постнатальное развитие поколения, полученного от подопытных животных, и т.д.). Очень информативной и практически важной является оценка аллергенных свойств вещества. За недействующую (подпороговую) концентрацию вещества по санитарно-токсикологическому признаку вредности принимают концентрацию, не вызывающую как общетоксических, так и отдаленных эффектов.

Когда известны все пороговые и подпороговые концентрации, их сравнивают и отмечают наименьшую по абсолютной величине. Эта концентрация и предлагается в качестве предельно допустимой. Показатель, по которому установлена ее наименьшая абсолютная величина, называется лимитирующим показателем вредности . Например, для севина ПДК составляет 0,1 мг/л по органолептическому, для дихлордибутилолова - 0,002 мг/л по санитарно-токсикологическому, а для капролактама - 1,0 мг/л по общесанитарному показателю вредности (табл. 10-2).

Таблица 10-2. Пороговые и предельно допустимая концентрации химических веществ в воде
Вещество	Лимитирующий показатель вредности			ПДК, мг/л
	санитарно-токсикологический	общесанитарный	органолептический
	пороговые (подпороговые) концентрации, мг/л
Дихлордибутилолово	0,002	1,0	3,0	0,002
Севин	1,4	0,5	0,1	0,1
Капролактам	30	1,0	360	1,0

Материалы по результатам исследований и обоснованию ПДК представляются в Роспотребнадзор РФ для экспертизы и утверждения Главным государственным санитарным врачом России. Утвержденные нормативы используются в практике государственного санитарно-эпидемиологического надзора, проектных и строительных организаций. Публикация ПДК осуществляется в виде нормативного документа.

Постоянно растущие запросы санитарной практики требуют интенсификации исследований по разработке ПДК. Опыт гигиенического нормирования показывает, что в ряде случаев можно отказаться от проведения полного комплекса экспериментов по описанной классической методической схеме, пользуясь расчетными или экспресс-экспериментальными методами.

Анализ многих сотен экспериментальных работ по гигиеническому нормированию показывает, что отношение ЛД₅₀ к МНД в хроническом эксперименте не превышает 200 000. Для веществ, у которых отношение ЛД₅₀ к пороговой концентрации по органолептическому признаку вредности достигает 0,5–1 млн и выше, можно, не проводя хронический санитарно-токсикологический эксперимент, с достаточной степенью надежности рекомендовать ПДК на уровне величины пороговой концентрации по органолептическому признаку вредности.

Статистический анализ материалов по гигиеническому нормированию химических веществ в воде показал (с помощью методов корреляции и регрессии) наличие, тесноту и численные величины связей параметров хронической токсичности (МНД и пороговых доз) с рядом его физико-химических свойств, параметрами острой токсичности при ингаляционном введении. Установлена также статистически достоверная связь ПДК в воде с ПДК веществ в атмосферном воздухе и воздухе рабочей зоны производственных помещений.

На основании этих зависимостей разработаны соответствующие коэффициенты регрессии.

При наличии достаточной величины коэффициента корреляции по полученным уравнениям регрессии можно составить представление о величине МНД для вновь вводимых в технологию веществ расчетным путем, без проведения трудоемкого и материалоемкого хронического санитарно-токсикологического эксперимента. Изучение влияния этого вещества на органолептические свойства воды и санитарный режим водного объекта проводится обычным путем. Такой метод обоснования гигиенического норматива получил название "экспресс-экспериментальный", а полученный норматив -" ориентировочный допустимый уровень (ОДУ)".

ОДУ вещества в воде водных объектов - временный гигиенический норматив, разработанный на основе экспресс-экспериментальных методов прогноза токсичности. Он применяется только на стадии санитарного надзора за проектированием или строительством объектов.

В методической схеме исследований (см. табл. 10-1) предусмотрены не только экспериментальные приемы гигиенического нормирования, но и в качестве этапа проверки экспериментальных данных на практике - комплексные гигиенические наблюдения в районе ниже спуска промышленных сточных вод с целью выявления возможного влияния химических компонентов воды на здоровье и условия водопользования населения.

С внедрением экспериментального метода гигиенической оценки химических веществ возможность выявления зависимости между уровнем их содержания в воде водного объекта и состоянием здоровья населения стала более реальной. В этих условиях при организации натурных наблюдений уже известны лимитирующие показатели вредности загрязняющих водный объект веществ, а также характер и степень их токсического действия, что позволяет проводить такие наблюдения более целенаправленно.

Сопоставления концентраций химических и биологических компонентов воды водного объекта с гигиеническими нормативами недостаточно для полной оценки степени возможного неблагоприятного влияния водного фактора на здоровье и условия жизни населения. Необходима комплексная оценка санитарного режима водного объекта, динамики процессов его самоочищения. Эти процессы характеризуют санитарные показатели состояния водных объектов.

Санитарный показатель состояния водного объекта - химическая, биохимическая или иная характеристика, отражающая состояние санитарного режима водного объекта. Совокупность санитарных показателей позволяет оценить возможность использования водного объекта в качестве источника питьевого водоснабжения, в хозяйственно-бытовых или рекреационных целях.

Санитарных показателей много, но для санитарной практики наибольшее значение имеют:

показатель кислородного режима водного объекта (содержание в воде растворенного кислорода);
косвенные показатели содержания нестабильных органических веществ: перманганатная окисляемость, БПК, а также содержание стабильных окисляющихся веществ - бихроматная окисляемость (ХПК);
соотношение содержания продуктов окисления белковых веществ - ионов аммония, нитритов, нитратов (триада азота);
содержание взвешенных веществ.

Абсолютные величины перечисленных показателей характерны для каждого водного объекта. Они изменяются во времени в зависимости от метеорологических и климатических условий, в силу чего для них не могут быть предложены гигиенические нормативы. Однако рассмотрение комплекса этих показателей во временнóй динамике, в сравнительном плане, а также под влиянием антропогенного и техногенного воздействий помогает решить многие задачи санитарной охраны водных объектов и санитарные задачи питьевого водоснабжения. Санитарными правилами, наряду с другими критериями, установлены предельные значения санитарных показателей качества воды водных объектов, подвергшихся техногенному воздействию, в контрольных створах в зависимости от видов водопользования (табл. 10-3).

Таблица 10-3. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в контрольных створах и местах питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования
Показатель	Категория водопользования
Показатель	для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также водоснабжения пищевых предприятий	для рекреационного водопользования, а также водных объектов в черте населенных мест
Взвешенные вещества	При сбросе сточных вод, производстве работ на водном объекте и в прибрежной зоне содержание взвешенных веществ в контрольном створе (пункте) не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем:
	на 0,25 мг/дм³	на 0,75 мг/дм³
	Для водных объектов, содержащих в межень более 30 мг/дм³ природных взвешенных веществ, допускается увеличение их содержания в воде в пределах 5%. Взвеси со скоростью выпадения более 0,4 мм/с для проточных водных объектов и более 0,2 мм/с для водохранилищ к спуску запрещаются
Плавающие примеси	На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей
Окраска	Не должна обнаруживаться в столбике:
Окраска	20 см	10 см
Запахи	Вода не должна приобретать запахи интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемые:
Запахи	непосредственно или при последующем хлорировании или других способах водоподготовки	непосредственно
Температура	Летняя температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет
Водородный показатель (рН)	В пределах 6,0–9,0
Растворенный кислород	Не должен быть менее 4 мг/дм³ в любой период года, в пробе, отобранной до 12 ч дня
Биохимическое потребление кислорода - БПК₅	Не должно превышать при температуре 20 °С:
Биохимическое потребление кислорода - БПК₅	2,0 мг О₂ /дм³	4,0 мг О₂ /дм³
Химическое потребление кислорода (бихроматная окисляемость) - ХПК	Не должно превышать:
	15,0 мг О/дм³	30,0 мг О/дм³
Возбудители кишечных инфекций	Вода не должна содержать возбудителей кишечных инфекций
Цисты и ооцисты патогенных простейших, яйца и личинки гельминтов	Не должны содержаться в 25 дм³ воды
E. coli	Не более 100 КОЕ/100 см³
Энтерококки	Не более 100 КОЕ/100 см³	Не более 10 КОЕ/100 см³
Обобщенные колиформные бактерии	Не более:
Обобщенные колиформные бактерии	1000 КОЕ/100 см³	500 КОЕ/100 см³
Колифаги	Не более
Колифаги	10 БОЕ/100 см³	10 БОЕ/100 см³
Суммарная объемная активность радионуклидов при совместном присутствии		∑ (A_i / YВ_i ) ≤1

Санитарные показатели водных объектов используются и при характеристике источников питьевого водоснабжения.

Диапазоны их значений шире, чем представленные в табл. 10-3, и они разбиты на 3 класса (см. главу 3).

10.3. Оценка риска неблагоприятного воздействия водного объекта на здоровье населения

Гигиенический норматив химического вещества в воде водных объектов - это величина его концентрации, предполагающая полное предотвращение нежелательного, в том числе и опосредованного, влияния данного вещества на здоровье человека. Однако норматив не дает ответа на вопрос о степени повреждения здоровья при тех или иных уровнях его превышения.

В реальных условиях на человека оказывает неблагоприятное влияние не один изолированный фактор, связанный с водопользованием, а много сочетающихся факторов (комбинированное действие). Это комбинированное действие может проявляться в росте неинфекционных заболеваний желудочно-кишечного тракта, снижении показателей физического развития детей, иммунного статуса и изменении других неспецифических показателей здоровья населения. При этом специфическая роль отдельного токсиканта может не проявляться, если его концентрация невысока.

В таких условиях оценку степени неблагоприятного влияния загрязнения водного объекта на здоровье и условия жизни целесообразно производить с использованием методики оценки риска неблагоприятного воздействия . Она позволяет в конкретной санитарной ситуации выявить вещества, в наибольшей степени оказывающие неблагоприятное влияние на здоровье (так называемые приоритетные вещества ), оценить сравнительную гигиеническую и экономическую эффективность возможных природоохранных или санитарных мероприятий.

Методика оценки риска неблагоприятного воздействия используется и для установления доли водного фактора в суммарном неблагоприятном воздействии среды обитания в целом на здоровье населения (комплексное действие). Специальные исследования, организованные в промышленно развитом регионе (Самарская область) с использованием методики оценки риска для здоровья показали, что доля загрязнения питьевой воды в суммарном канцерогенном риске составляла 2,54%, тогда как атмосферного воздуха - 97,3%. В еще одном исследовании коэффициент абсорбции кадмия в желудочно-кишечном тракте из воды составлял 5%, в то время как абсорбция оксида кадмия в легких из атмосферного воздуха достигала 90%. Соответственно, и роль этих элементов среды обитания в нарушении здоровья населения оказывается различной. Подобное соотношение долей водного и воздушного факторов в суммарном риске нарушения здоровья показано и в других исследованиях.

Однако из приведенных примеров сравнительной оценки риска водного фактора для здоровья нельзя делать вывод о том, что внимание санитарно-эпидемиологической службы, финансовые и материальные вложения общества, предназначенные для оптимизации среды обитания, всегда должны делиться пропорционально "доле риска".

Водные ресурсы граничны и исчерпаемы в любом регионе, и ослабление системы мероприятий по их охране и защите от загрязнения и истощения за счет охраны других элементов среды обитания могут изменить это соотношение. В силу природных особенностей водных объектов неблагоприятные последствия их загрязнения не прекращаются с ликвидацией источника загрязнения и требуют для борьбы с ними весьма продолжительного времени и значительных материальных средств.

Таким образом, методика оценки риска неблагоприятного воздействия способствует объективизации и оптимизации управленческих решений в области санитарно-эпидемиологического надзора. Наличие современных информационных технологий позволит в ближайшее время вывести эту методику из стен научных лабораторий, дав в руки санитарного врача информационные фонды, алгоритмы действий в виде компьютерных программ.

Глава 11. Мероприятия по охране водных объектов от загрязнения

11.1. Система мероприятий по охране водных объектов

В идеале охрана водных объектов от загрязнения предполагает полное разобщение производственных и бытовых циклов и природных циклов круговорота веществ и энергии, иными словами, создание безотходной технологии. Схема безотходной технологии в общем виде представлена на рис. 11-1.

Рис. 11-1. Схема безотходного производства

Безотходная технология - теоретический предел, идеальная модель производства, которая в большинстве случаев может быть реализована не в полной мере. В настоящее время концепция безотходной технологии носит условный характер. Современное общество не готово политически, экономически и морально к кардинальному решению проблемы загрязнения природной среды, в том числе водных объектов, путем полного разобщения природного и технологического циклов круговорота веществ и энергии. Лишь в некоторых случаях законодательством предусмотрены мероприятия, запрещающие использование природных водных объектов в качестве приемника отходов производства и потребления (запретительные мероприятия). Санитарно-гигиенические требования не допускают сброс в водные объекты сточных вод, содержащих вещества, для которых не разработаны ПДК, возбудителей инфекционных болезней бактериальной, вирусной и паразитарной природы. Этими же правилами запрещен сброс в водные объекты, на поверхность ледового покрова и на водосборную территорию водных объектов питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования, а также в водные объекты в черте населенных мест снега, кубовых остатков и других отходов, формирующихся на территории поселений и промышленных площадок. Не разрешен также сброс сточных вод, которые могут быть устранены путем организации малоотходных производств или повторно использованы после соответствующей обработки в промышленности, городском или сельском хозяйстве.

Запрещено сбрасывать сточные воды в участки водных объектов, используемые для наиболее ответственных видов водопользования: в пределах 1-го пояса ЗСО источников питьевого водоснабжения, в пределах 1-го и 2-го поясов округов санитарной охраны курортов, рекреационных зон, в водные объекты, содержащие природные лечебные ресурсы, а также в водные объекты в черте населенных мест.

Большое значение в охране водных объектов от загрязнения имеют ограничительные мероприятия, направленные на уменьшение объема сточных вод, поступающих в водные объекты, снижение концентрации загрязнений, содержащихся в них, а также на регулирование процессов сброса сточных вод во времени и пространстве и их смешения с водой водного объекта.

Система мероприятий по уменьшению загрязнения поверхностных водных объектов сточными водами включает в себя следующие группы мероприятий: технологические, санитарно-технические, вспомогательные и планировочные.

11.2. Технологические мероприятия

Технологическим мероприятиям принадлежит определяющая роль в системе охраны водных объектов от промышленных загрязнений. Основное направление разработки технологических мероприятий - создание малоотходных, а в перспективе - безотходных производств, уменьшение количества воды, используемой в технологическом процессе. В последние десятилетия в промышленности наметилась тенденция к сокращению удельных расходов воды на единицу товарной продукции. В каждой отрасли на новых крупных предприятиях оборотное водоснабжение достигает максимально возможной при существующем техническом уровне величины. На предприятиях черной и цветной металлургии водооборот по отрасли составляет около 80%, химической промышленности - около 83%, целлюлозно-бумажной промышленности - около 65%.

Технологические мероприятия эффективны в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. В результате замены в процессе обезвоживания нефти анионоактивных СПАВ неионогенными концентрация нефти в стоках ЭЛОУ снижается в десятки раз. К перспективным технологическим мероприятиям относятся повышение единичной мощности различных агрегатов, использование в оборотных системах промышленного водоснабжения бытовых сточных вод, прошедших глубокую очистку. На современных нефтеперерабатывающих заводах оборот технологической воды достигает 96% и выше.

Количество сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий или концентрацию в них загрязнений позволяют уменьшить сухая окорка древесины, замена барометрических конденсаторов поверхностными. Весьма эффективно использование биологически очищенных сточных вод целлюлозно-бумажных комбинатов в основной технологии производства картона. Это позволяет снизить расход чистой воды до величины безвозвратных потерь и составляет экономию воды 3–4 м³ на 1 т готовой продукции.

Применение оборотного водоснабжения на разных производствах может в 10–50 раз уменьшить потребление природной воды. Например, для выработки 1 т каучука при прямоточном водоснабжении в старых производствах требуется 2100 м³ свежей воды, а при оборотном водоснабжении - лишь 165 м³ . Сегодня реально создать в некоторых отраслях промышленности бессточные предприятия на основе замкнутых водооборотных циклов.

Примером утилизации ценных веществ, содержащихся в сточных водах, является извлечение из фильтровой жидкости, образующейся при производстве соды, товарных продуктов - хлорида кальция и хлорида аммония, что приводит к уменьшению не только концентрации, но и объема сточных вод. На целлюлозно-бумажных комбинатах часть иловых осадков очистных сооружений производственной канализации добавляют в картонную массу в качестве наполнителя (5–10% от массы готового продукта).

Большой резерв для экономии воды имеется в жилищно-коммунальном секторе городов. В водном балансе городов питьевая вода в больших объемах расходуется в процессах (мойка автомобилей, заполнение городских прудов и декоративных водоемов; полив улиц и зеленых насаждений, кондиционирование воздуха на предприятиях, охлаждение оборудования в кинотеатрах, магазинах и других коммунальных объектах), для которых можно использовать техническую воду и очищенные сточные воды.

В жилищном секторе уменьшение расхода воды связано в первую очередь с внедрением нового оборудования, обеспечивающего устранение утечек воды в распределительных водопроводных сетях и в санитарно-технических устройствах (установка в жилых и общественных зданиях водомерных счетчиков, баков-аккумуляторов и регуляторов давления воды).

11.3. Санитарно-технические мероприятия

Санитарно-технические мероприятия (очистка сточных вод) играют основную роль в предупреждении загрязнения водных объектов городскими (бытовыми) сточными водами. Очистка городских сточных вод радикально проблему охраны водных объектов от загрязнения не решает, однако с ее помощью можно предотвратить попадание в водные объекты до 85–90% загрязнений. Очистка создает предпосылки для эффективного обеззараживания городских сточных вод, в результате которого они становятся эпидемически безопасными.

Задачи, стоящие при очистке городских сточных вод:

освобождение сточной жидкости от взвешенных минеральных и органических веществ (механическая очистка);
освобождение от растворенных и коллоидных органических веществ (биологическая очистка);
освобождение от патогенной микрофлоры (обеззараживание или дезинфекция);
обезвреживание и утилизация осадков очистных сооружений.

Перечисленные задачи на очистных сооружениях решаются последовательно на этапах механической очистки, биологической очистки и обеззараживания (дезинфекции). В осложненной санитарной ситуации после биологической очистки включается этап доочистки (третичная, или глубокая, очистка). Осложненная санитарная ситуация - это высокая плотность населения, мощные производственные комплексы в регионах с ограниченными водными ресурсами, особо охраняемые водные объекты (например, источники питьевого водоснабжения, территории рекреационных зон).

Первым сооружением механической очистки является решетка . Она служит для задержания крупных примесей - тряпок, бумаги, ваты и т.п., мешающих работе последующих сооружений. Решетка представляет собой ряд параллельных металлических прутьев, скрепленных вместе и поставленных вертикально в коллекторе, подводящем воду к очистным сооружениям (рис. 11-2). Просветы между прутьями 16–30 мм. Удаление накопившихся на решетках крупных примесей на станциях производительностью более 10 000 м³ сточной жидкости в сутки производится механическими граблями. Далее примеси гидротранспортом подаются в дробилку. Измельченная масса из дробилки поступает в ток жидкости перед решеткой. На небольших станциях крупные примеси собирают с решетки вручную вилами в контейнеры и вывозят на свалку.

Рис. 11-2. Решетка с ручным отделением крупных отходов

Современные автоматизированные решетки имеют прозор от 1 до 3 мм. Отложения, улавливаемые на наклонных ступенях решетки, действуют как дополнительный фильтр, улучшающий результат работы. Удаление шлама осуществляется автоматически: когда из-за растущего гидравлического давления увеличивается уровень воды в лотке перед решеткой.

Решетки размещаются в специальном отапливаемом здании (грабельный цех), оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией, которая обеспечивает пятикратный (не менее) воздухообмен. Каналы, в которых устанавливаются решетки, должны быть оборудованы местной вытяжной вентиляцией.

Песколовки предназначаются для выделения из сточных вод тяжелых минеральных примесей, главным образом песка. Они представляют собой отстойники, скорость движения жидкости в которых рассчитана таким образом, чтобы могли осесть тяжелые минеральные частицы (песок), а легкий осадок органического происхождения оказался вынесенным далее. По конструкции различают горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды и вертикальные - с круговым движением воды. Расчетная эффективность осаждения песка 65–80%. В настоящее время получают распространение аэрируемые песколовки, в которые через дно поступает сжатый воздух. Это способствует отмывке песка от хлопьев органической взвеси.

Песок из песколовки специальным приспособлением (эрлифт, шнековый или ковшовый элеватор) подается в бункер, из которого вывозится автомашиной на песковые площадки для подсушивания.

Растущие требования по зольности песка и запрет на депонирование неочищенного песка делают необходимым использование гидроциклона, в котором биологические примеси отделяют от минеральных частиц. Песок может использоваться для выравнивания рельефа при вертикальной планировке территории, в дорожном строительстве.

Горизонтальные песколовки отличаются простотой устройства и высокой эффективностью. Устойчивая работа нарушается при колебаниях расхода сточных вод. Строительство сооружений из нескольких секций позволяет бороться с этим недостатком. Вертикальные песколовки более компактны. Они также достаточно эффективны, так как кроме силы тяжести на оседание песка влияют еще и центробежные силы, однако мелкие фракции песка в них не задерживаются.

После песколовок в сточной жидкости остается основная масса нерастворенных взвешенных веществ, преимущественно органического происхождения. Для их удаления также используется метод отстаивания. В отличие от минеральных частиц, имеющих зернистую форму, органические частицы состоят из хлопьев различной конфигурации с низкой относительной плотностью. Процесс осаждения таких частиц весьма сложен. С одной стороны, при осаждении наблюдается слипание частиц, сопровождающееся увеличением размера и массы (агломерация), вследствие чего повышается скорость их осаждения. В то же время в токе жидкости наблюдаются процессы дробления частиц, что замедляет осаждение. Насыщение хлопьев газами, выделяющимися из воды, приводит к их всплыванию на поверхность. Осаждение органических хлопьев из сточной жидкости осуществляется в отстойниках .

Отстойники, в которые поступает сточная вода до биологической очистки, называются первичными. По конструкции они делятся на горизонтальные и вертикальные. Частный случай горизонтальных отстойников - радиальный отстойник.

Горизонтальный отстойник (рис. 11-3) представляет собой прямоугольный резервуар с отношением ширины к длине не менее 1:4 и глубиной до 4 м. Сточные воды каналом подводятся к торцовой стенке отстойника, где при помощи поперечного лотка с водосливом равномерно распределяются по ширине отстойника. С противоположной стороны сооружения устраивается такой же водослив для сбора и отведения осветленной жидкости. Сбор осадка в приямок в горизонтальном отстойнике производится с помощью механических приспособлений - илоскребов различных конструкций. Строительные нормы предусматривают сооружение горизонтальных отстойников на станциях производительностью более 15 000 м³ сточной жидкости в сутки. Преимущества таких отстойников - высокая эффективность осветления (до 50%) и устойчивость в работе. Небольшая глубина позволяет строить горизонтальные отстойники при высоком уровне грунтовых вод. Недостатками горизонтальных отстойников являются сложность и малая надежность скребкового механизма для сбора осадка.

Рис. 11-3. Горизонтальный отстойник (схема): 1 - приток сточной воды; 2, 4 - порог для образования равномерного потока; 3 - труба для удаления жира и пены в жировой колодец; 5 - скребок; 6 - выход осветленной воды; 7 - переливная труба; 8 - приямок для ила

Радиальные отстойники - круглые, диаметром от 16 до 40 м, иногда до 60 м. Их глубина равна 0,1 диаметра. Сточная жидкость подается в центральную трубу сооружения, осветленная вода собирается круговым лотком. Особенность гидродинамики радиальных отстойников - разность скоростей течения в центре и на периферии, что способствует более полному осаждению осадка. Радиальные отстойники рекомендуются на станциях производительностью свыше 20 000 м³ сточной воды в сутки. Они обеспечивают такую же эффективность работы, как и горизонтальные, но только при постоянном режиме поступления сточной жидкости. В результате поступления в разные часы суток сточной жидкости с различной плотностью, зависящей от температуры воды, концентрации взвеси и т.д., образуются вихревые течения как на глубине, так и на поверхности, ухудшающие условия отстаивания.

Вертикальные отстойники (рис. 11-4) - круглые цилиндрические резервуары диаметром до 10 м с дном в виде опрокинутого конуса.

Рис. 11-4. Вертикальный отстойник (схема)

Сточная жидкость подается по лотку в центральную трубу сооружения. Достигнув отражательного щита, поток сточных вод изменяет направление с вертикального нисходящего на горизонтальное, а затем на вертикальное восходящее. Осаждение взвешенных веществ происходит при восходящем движении жидкости. В осадок выпадает взвесь, имеющая бóльшую скорость осаждения, чем скорость восходящего потока. Частицы, скорость осаждения которых равна восходящей скорости, находясь во взвешенном состоянии, агломерируются. При этом скорость осаждения агломерированных частиц возрастает, и они также со временем оседают. Частицы со скоростью осаждения меньшей, чем скорость восходящего потока, выносятся из отстойника. Вертикальные отстойники сооружают на станциях производительностью до 20 000 м³ /сут. Они занимают небольшую площадь и удобны в эксплуатации, так как не имеют механических илоскребов, но эффект осветления низкий: до 30% по взвешенным веществам. Большая глубина вертикальных отстойников (7–9 м) при ограниченном диаметре повышает их строительную стоимость.

Остаточное содержание взвешенных веществ в сточной жидкости, направляемой на сооружения биологической очистки, не должно превышать 150 мг/л. Нарушение этого правила может привести к заиливанию и выходу из строя биофильтров, увеличению времени аэрации и расхода воздуха в аэротенках.

Расчетная эффективность первичных отстойников - не более 60%. На практике удается задержать лишь 30–50% взвешенных веществ. Следовательно, при исходной концентрации взвешенных веществ в сточной жидкости выше 250–350 мг/л трудно достигать требуемого осветления в первичных отстойниках.

Существует ряд технологических приемов, позволяющих повысить эффективность механической очистки. В емкостях, устанавливаемых перед первичными отстойниками, сточную жидкость продувают воздухом - аэрируют. При этом происходит флоккуляция коллоидных веществ, частицы взвеси укрупняются и более плотно оседают в отстойниках. Применение предварительной аэрации позволяет повысить эффективность работы отстойников на 5–8%.

Первичный вертикальный отстойник со встроенным преаэратором получил название биокоагулятора . Кроме воздуха, в него подается активный ил. В биокоагуляторе происходят адсорбция хлопьями активного ила тонкодисперсной взвеси и коллоидов и частичное окисление адсорбированных веществ. Эффект осветления достигает 65–75%. Биокоагуляция снижает БПК сточной жидкости на 25–35%, а также содержание ионов тяжелых металлов.

Основная цель биологической очистки городских сточных вод - разложение и минерализация органических веществ, находящихся в коллоидном и растворенном состоянии. Эти вещества не могут быть удалены из стоков механическим путем. В случае поступления в водный объект они могут создать в нем дефицит кислорода, а также вызвать развитие анаэробных процессов, гниение, вследствие чего становится невозможным использование водного объекта для различных видов водопотребления, в том числе для хозяйственно-бытовых целей. С гигиенической точки зрения полная минерализация всех органических примесей сточных вод не является необходимой. Задача биологической очистки городских сточных вод состоит в том, чтобы добиться минерализации органических веществ до такой степени, при которой сточные воды можно было бы сбросить в водный объект, не нарушая его санитарного режима. В зависимости от местных условий, т.е. от вида и цели использования водного объекта, без ущерба для его санитарного состояния может быть использована и его ассимилирующая способность, под которой следует понимать процессы разбавления сточных вод водой водного источника до створа не далее 500 м ниже места выпуска. Использование ассимилирующей способности водного объекта, развивающейся в результате протекающих в нем процессов самоочищения, санитарными правилами запрещено.

Распад и минерализация органических веществ при биологической очистке сточных вод происходят так же, как и в естественных условиях, в почве и водной среде, за счет жизнедеятельности сапрофитной микрофлоры, ее биохимических, ферментативных процессов. Освобождение сточных вод от органических веществ протекает в две фазы. В основе первой фазы - фазы сорбции - лежат физико-химические процессы адсорбции органических веществ и коллоидов поверхностью микробной клетки. Вторая фаза - последовательное окисление растворенных и адсорбированных органических веществ, в основе которого лежат собственно биологические процессы усвоения микробами органических веществ в качестве пластического и энергетического материала.

Распад органических соединений разных классов происходит в определенной последовательности и с различной скоростью. Разложение углеводов до углекислого газа и воды идет чрезвычайно быстро, в течение нескольких часов. Медленнее протекают процессы окисления жиров. Наиболее сложно и длительно осуществляется распад белковых веществ, поступающих в сточные воды большей частью в виде мочевины. Мочевина гидролизуется под влиянием фермента уреазы уробактерий до карбоната аммония:

CO(NH₂ )₂ + 2H₂ O = (NH₄ )₂ CO₃ .

На следующем этапе под влиянием микробов Nitrosomonas аммонийные соли окисляются в нитриты:

(NH₄ )₂ CO₃ + 3O₂ = 2HNO₂ + CO₂ + 3H₂ O + 0,62 кДж (148 кал).

Последующий этап осуществляется микробами Nitrobacter :

2HNO₂ + O₂ = 2HNO₃ + 0,18 кДж (44 кал).

Как видно из приведенных уравнений, процесс нитрификации связан с потреблением большого количества кислорода, что учитывается при организации биологической очистки. Нитрификация - процесс экзотермический. Она значительно облегчает эксплуатацию очистных сооружений в зимнее время. Нитрификацию следует рассматривать не только как минерализацию азотистых органических шлаков, но и как процесс накопления связанного кислорода в воде. При условиях дефицита кислорода в водном объекте связанный кислород нитратов может быть мобилизован в процессе денитрификации.

Описанные процессы минерализации происходят в естественных условиях в почве и водных объектах и являются основой процессов самоочищения. В условиях урбанизации, высокой концентрации населения естественная скорость и интенсивность этих процессов оказываются недостаточными для своевременного обезвреживания выделений человека. Указанное обстоятельство побудило к поиску способов интенсификации процессов самоочищения, что отразилось в создании различных искусственных сооружений для биологической очистки сточных вод. Технически организация процесса биологической очистки основана на моделировании условий, в которых биохимический распад органического вещества происходит в природе. По этому принципу приемы и сооружения биологической очистки могут быть разделены на две группы: моделирующие процесс биохимического окисления в почвенных условиях и водной среде (табл. 11-1). Исторически более ранними были сооружения, основанные на моделировании процессов биохимического окисления в почве.

Поля фильтрации. Поля фильтрации - это специально спланированные участки земли, на которых производятся распределение и фильтрация через почву сточных вод. Никаких других задач, кроме очистки сточных вод, они не выполняют. Коммунальные поля фильтрации, на которых наряду с очисткой производится выращивание технических сельскохозяйственных культур, называются поля орошения . Однако и для полей орошения основной задачей остается очистка сточных вод.

Таблица 11-1. Классификация методов и сооружений биологической очистки сточных вод
Иерархический уровень	Классы мероприятий (моделирование естественных процессов)
Характер модели	В почвенных условиях		В водной среде
Характер процесса	Экстенсивный	Интенсивный	Экстенсивный	Интенсивный
Сооружения	Поля фильтрации. Поля орошения - коммунальные и земледельческие	Биофильтры. Аэрофильтры	Биологические пруды	Аэротенки. Циркуляционные каналы

Эффект очистки сточных вод на полях фильтрации достигается за счет жизнедеятельности микрофлоры, населяющей почву. Количество бактерий в 1 г почвы составляет сотни тысяч, а в некоторых почвах - до миллиарда. При орошении сточной водой, приносящей обилие питательного субстрата, увлажняющей и обогревающей, создаются условия для интенсивного размножения и повышения уровня обменных реакций почвенного биоценоза. Каждая структурная единица почвы на полях оказывается покрытой слоем микрофлоры - так называемой биологической пленкой.

На поверхности биологической пленки адсорбируются и минерализуются растворенные и коллоидные вещества сточной жидкости. Сорбционная поверхность такой пленки огромна: десятки и сотни тысяч квадратных метров на 1 м³ верхнего, наиболее активного 20-сантиметрового слоя почвы. Минерализация органического вещества восстанавливает адсорбционную поверхность биологической пленки. Израсходованный на процессы окисления кислород возмещается из атмосферы за счет проникновения его в поры почвы. Для успешного хода очистки на полях необходимо соблюдение двух условий: обеспечения аэробного характера процесса и соответствия количества сточной жидкости, подаваемой на поля, их окислительной способности.

Представляет интерес распределение загрязнений, приносимых со сточными водами, по глубине. В верхнем 10-сантиметровом слое задерживаются яйца гельминтов. Лишь отдельные экземпляры находили на глубине до 30 см, только в песчаных почвах. Микробное загрязнение поглощается в верхнем слое почвы высотой 25–30 см. Минерализация органического вещества в основном происходит в полуметровом слое. В той или иной степени в очистке сточных вод участвует слой грунта в 1,5–2 м.

Непосредственная связь гравитационной воды полей орошения с грунтовым потоком приводит к нарушению гидростатических условий и, таким образом, к повышению скорости фильтрации, что неизбежно ведет к загрязнению грунтового потока. В связи с этим строительными нормами разрешается устройство полей орошения при уровне стояния грунтовых вод не менее 2 м.

При правильно организованных и эксплуатируемых полях орошения состав дренажной воды значительно отличается от состава сырой сточной жидкости. Общее количество бактерий снижается с миллионов до десятков тысяч в 1 мл, или на 95–99%, индекс кишечной палочки с тысяч до единиц, полностью исчезает патогенная микрофлора. БПК снижается до величин, допустимых в поверхностных водных объектах. Такой эффект очистки позволяет дать высокую гигиеническую оценку полям орошения и фильтрации как методу обезвреживания городских сточных вод. Однако в условиях крупных городов при высоких плотности населения и нормах водопотребления необходимая площадь полей орошения должна равняться примерно площади канализуемого города, а иногда даже превосходить ее. Это обстоятельство значительно ограничивает применение полей фильтрации в качестве очистных сооружений для сточных вод крупных городов.

Для небольших поселков, малых городов устройство полей орошения и фильтрации можно признать весьма целесообразным, учитывая сравнительную простоту их устройства и эксплуатации. Рекомендовать этот метод для отдельно стоящих объектов в неканализованной местности (санатории, дома отдыха, пионерские лагеря) не следует из-за трудности обеспечения их обслуживающим персоналом.

Высокие удобрительные свойства сточной жидкости и потребность в воде овощных хозяйств, расположенных вблизи больших городов, вызвали к жизни еще один почвенный метод обезвреживания городских сточных вод - ЗПО. Основная задача ЗПО - выращивание огородных или кормовых культур, сеяных трав. ЗПО могут быть круглогодичного или сезонного действия. При круглогодичном действии обеспечивается непрерывный (независимо от времени года и погодных условий), круглосуточный прием непосредственно на поля или в накопители расчетного количества сточных вод без сброса их за пределы территории. При сезонном характере производства сточные воды могут приниматься на ЗПО периодически, например для влагозарядных поливов. Так, стоки крахмальных, сахарных заводов поступают и используются в основном в осенне-зимний период.

На ЗПО разрешается подавать сточную жидкость, прошедшую предварительную механическую очистку. Нормы нагрузки на ЗПО невелики: 5–15 м³ /га в сутки, что в 5–15 раз меньше, чем на коммунальных полях орошения. Специально проведенные исследования показали, что при правильной эксплуатации ЗПО не могут выступать фактором передачи возбудителей кишечных инфекций, однако со стороны органов санитарного надзора необходим строгий и тщательный контроль соблюдения правил эксплуатации этих полей.

Биологическая пленка почвы полей орошения, несущая основную функциональную нагрузку, не может полностью проявить свою окислительную способность из-за недостаточного притока кислорода.

Для интенсификации процесса окисления, лучшего использования окислительных способностей биоценоза, образующегося при очистке бытовых сточных вод, были созданы биофильтры.

Биофильтры (рис. 11-5) - кирпичные или железобетонные резервуары, заполненные неразмокающим, крупнозернистым материалом (шлак, гранитный щебень), который орошается с поверхности сточной жидкостью. Загрузочный материал служит основой для заселения его бактериями, грибами, простейшими и другими организмами, т.е. для биологической пленки. Источником ее появления на фильтре служат сточные воды. В начале работы биофильтра микрофлора адсорбируется на поверхности элементов загрузки, а затем, имея богатую питательную среду, интенсивно размножается и обеспечивает биохимические процессы, о которых говорилось выше.

Рис. 11-5. Биологический фильтр (схема): 1 - дозирующий бак; 2 - сифон; 3 - спринклеры; 4 - магистральная труба; 5 - распределительные трубы; 6 - дренаж из плиток; 7 - каналы для входа воздуха в дренаж; 8 - загрузка фильтра (щебень); 9 - канал для отвода очищенной воды

Практика показала, что высота загрузки биофильтра не должна быть более 1,5–2 м. Общая поверхность биологической пленки достигает 500 м² на 1 м³ загрузки, т.е. во много раз меньше, чем в почве. Однако окислительная способность биофильтра значительно выше. Это следствие хорошей аэрации фильтра через поры, образующиеся между кусками загрузки. Сточная жидкость просачивается через тело фильтра ив течение 2–3 ч, и уже за это время в ней появляются нитриты. В почвенных условиях на этот процесс уходят недели.

Для эффективной работы биофильтра необходимо организовать равномерное по площади и периодическое по времени орошение тела фильтра. Это достигается различными устройствами: спринклерами, наливными колесами, карусельными распределителями, опрокидывающимися лотками, бачками Мюллера. Несмотря на значительно лучшие условия аэрации на фильтре по сравнению с почвой, добиться максимального использования окислительной способности биологической пленки не удается, так как естественное просачивание воздуха зависит от наружной температуры, температуры сточной воды, степени развития пленки и других факторов.

Для повышения окислительной способности биофильтра устраивается искусственная аэрация тела фильтра путем подачи компрессором сжатого воздуха в дренажное пространство. При этом появляется возможность увеличить высоту загрузки с 2 до 4 м. Окислительная мощность модернизированного сооружения возрастает в 3–4 раза. Такие сооружения получили название аэрофильтров , или высоконагружаемых биофильтров . Одним из вариантов конструкции являются башенные биофильтры, в которых загрузка располагается по вертикали ярусами высотой 2–4 м, разделенными решеткой; высота сооружения 6–10 м. При этом создается тяга, как в аэродинамической трубе, и искусственная вентиляция не обязательна.

Биологические пруды - искусственные водоемы, в которых очистка сточных вод протекает в условиях, наиболее близких к естественному ходу самоочищения водных объектов. Небольшая глубина прудов (от 0,5 до 1 м) позволяет создать значительную поверхность аэрации и обеспечить прогрев всей толщи воды и хорошее ее перемешивание. При этом создаются благоприятные условия для массового развития водных организмов, в том числе растений, которые ассимилируют биогенные элементы и в результате процессов синтеза из них живого вещества обогащают воду кислородом, необходимым для окисления органических веществ бактериями.

Биологические пруды обеспечивают высокий эффект очистки: количество кишечной палочки снижается на 95,9–99,9% от начального содержания, почти полностью задерживаются яйца гельминтов.

Нормальный ход очистки в биологических прудах возможен лишь в теплое время года. При температуре воды ниже 6 °С она резко ухудшается, что ограничивает использование биологических прудов как самостоятельных сооружений. При необходимости по местным условиям повышенной степени очистки сточных вод биологические пруды могут устраиваться после биофильтров или аэротенков как третья ступень очистки.

Аэротенки. Использование для интенсивной очистки бытовых сточных вод биологических агентов в толще перемещающегося слоя воды было предложено в 1887 г. Первые сооружения для такой очистки, получившие название "аэротенки", были построены в 1914 г. Их работа основана на использовании тех же процессов биохимического окисления органических веществ, что и на биофильтрах. Аэротенк представляет собой резервуар, в котором медленно протекает смесь так называемого активного ила и сточной жидкости, подлежащей очистке. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности микрофлоры активного ила в аэротенк непрерывно подается сжатый воздух, который производит насыщение кислородом и перемешивание смеси сточной воды и активного ила. Это обеспечивает непрерывный контакт компонентов и эффективность окисления.

Биоценоз активного ила представлен микроорганизмами-минерализаторами, способными сорбировать на своей поверхности и окислять с помощью кислорода воздуха органические вещества сточной жидкости. Видовой состав биоценоза активного ила весьма разнообразен. Процесс биологического окисления в аэротенке можно условно разделить на 3 стадии. На первой стадии сразу же после смешения сточных вод с активным илом происходят адсорбция им загрязнений сточных вод и окисление легкоокисляющихся (жиры, углеводы) веществ. В результате БПК очищаемых сточных вод снижается на 40–80%. Первая стадия обычно продолжается 0,5–2 ч. На второй стадии происходят разложение медленно окисляющихся веществ (органические соединения азота) и как результат регенерация активного ила, т.е. восстановление его адсорбционной способности. На третьей стадии происходит нитрификация аммонийных солей, образовавшихся на второй стадии процесса очистки. Продолжительность всех трех стадий для городских сточных вод составляет 6–8 ч. Для получения надежных результатов очистки, при которых БПК очищенных сточных вод составляет не более 15–20 мгО₂ /л, необходимо, чтобы концентрация нитратов в конце аэротенка была не менее 6 мг/л.

Имеется несколько технологических схем очистки на аэротенках. Первая схема - самая распространенная и простая - полная очистка в одноступенчатых аэротенках без регенерации. Ее преимущества - простота устройства и эксплуатации. Однако при этой схеме биохимическое окисление по длине аэротенка происходит неравномерно. Вторая схема - полная очистка в одноступенчатых аэротенках с регенераторами. В аэротенке происходит I стадия очистки, иловая смесь направляется во вторичный отстойник, откуда возвратный ил перекачивается в регенератор, по конструкции не отличающийся от аэротенка. В регенераторе осуществляются II и III стадии процесса окисления, в результате чего активные свойства ила восстанавливаются и часть его снова поступает в начало аэротенка. Применение данной схемы позволяет уменьшить общий объем аэротенков на 10–15%. По третьей схеме осуществляется полная очистка в двухступенчатых аэротенках: на 1-й ступени аэротенков происходит частичная очистка сточных вод, затем после осветления во вторичных отстойниках они поступают на 2-ю ступень. В этих условиях в активном иле 1-й и 2-й ступеней развиваются специфические аэробные микроорганизмы, приспособленные к конкретным условиям. В результате наблюдается эффект полной очистки при некотором снижении объема аэротенков и воздуха для их аэрации.

Увеличения окислительной мощности аэротенка можно добиться равномерным смешением поступающих сточных вод и активного ила со всей массой уже очищенных сточных вод, находящихся в нем. Такое сооружение получило название "аэротенк-смеситель". Сточные воды и активный ил подаются в аэротенк-смеситель рассредоточенно по длине одной стороны аэротенка, на расстоянии 3–4 м друг от друга. Сбор очищенной жидкости происходит на стороне, противоположной впуску. Иловая смесь, таким образом, протекает не вдоль, а поперек аэротенка. В аэротенке-отстойнике в одном сооружении происходит как окисление сточной воды, так и осаждение активного ила. Зоны окисления и осаждения расположены параллельно и разделены наклонной продольной перегородкой, не доходящей до дна. Иловая смесь после аэрации поступает снизу в зону отстаивания и проходит снизу вверх через слой взвешенного осадка. В аэротенках-отстойниках не требуется перекачки возвратного активного ила из вторичных отстойников в аэротенки; кроме того, общий объем сооружения получается на 20–30% меньше объема обычных аэротенков и вторичных отстойников.

В современных сооружениях биологической очистки совмещены процессы минерализации и денитрификации органического субстрата сточных вод. Кроме того, активно внедряются автоматизация и компьютерное программирование технологического процесса. На рынке широко представлены схемы и отдельные сооружения, работающие на основе изложенной концепции. В качестве примера приведем одно из таких сооружений.

Биореактор SBR представляет собой резервуар (аэротенк), снабженный мешалкой, насосом откачки избыточного ила, сливным устройством (декантером) и рядом измерительных приборов. В биореакторе находится постоянное количество активного ила (примерно 2/3 объема). Работа биореактора состоит из 3 циклов: перемешивание в анаэробных условиях, аэробная очистка и разделение воды и ила. Продолжительность циклов варьируется с помощью автоматики; чаще всего продолжительность каждого цикла составляет 8 ч.

В начале 1-го цикла к активному илу за короткое время добавляют исходные сточные воды. В первой фазе этого цикла, протекающей без аэрации и перемешивания, начинается денитрификация и достигаются хорошие седиментационные свойства ила. Затем следует фаза перемешивания, в течение которой денитрификация продолжается.

Во время 2-го цикла - цикла аэрации - активность бактерий достигает максимума, из воды удаляется углерод (в виде СО₂ ), заканчивается процесс нитрификации. Затем следует 3-й цикл - разделения очищенной воды от активного ила. С помощью сливного устройства очищенную воду сбрасывают во вторичный отстойник, а образовавшийся избыточный ил направляют для дальнейшей обработки.

Избыточный ил обезвоживается в цехе обработки осадка, в котором находятся сгуститель ила, узел приготовления и дозирования флокулянта, ленточный фильтр-пресс и соответствующие насосы.

Если сооружается схема с одним биореактором SBR, необходимо установить перед реактором накопительный резервуар, чтобы принимать стоки во время цикла седиментации и слива очищенной воды, когда в реактор нельзя подавать неочищенную воду.

После биологической очистки на биофильтрах или аэротенках сточная жидкость поступает на вторичные отстойники для осаждения оторвавшейся биологической пленки или активного ила. Конструкция вторичных отстойников не отличается от конструкции первичных. Время пребывания сточной жидкости зависит от способа биологической очистки и колеблется от 0,75 до 1,5 ч.

Обеззараживание - заключительный этап обработки городских сточных вод. Выпуск в водные объекты даже биологически очищенных сточных вод неизбежно связан с угрозой внесения в них патогенных бактерий и вирусов - возбудителей кишечных инфекций. До настоящего времени возникновение большинства вспышек брюшного тифа было обусловлено активизацией действия водного фактора; встречаются и вспышки дизентерии водного происхождения. Вирусы, играющие все большую роль в эпидемиологии инфекционных заболеваний, лишь частично задерживаются на механическом и биологическом этапах очистки сточных вод. Отсюда вытекает необходимость обеззараживания очищенных бытовых сточных вод перед сбросом их в водные объекты.

В качестве обеззараживающего агента чаще всего используют хлор, как газообразный, так и в виде хлорной извести. Большие перспективы имеет метод электролиза для получения активного хлора на станции очистки сточных вод. При этом отпадает необходимость в транспортировке и хранении сжиженного и газообразного хлора, что значительно упрощает организацию обеззараживания. Оборудование для дозирования реагентов то же, что и при обеззараживании питьевой воды. Однако у метода хлорирования сточных вод есть серьезные гигиенические и экологические ограничения. Для эффективного хлорирования, т.е. гарантии отсутствия в обработанной сточной воде патогенных микроорганизмов, при технологически обусловленном времени контакта 30 мин концентрация остаточного хлора должна быть не менее 1,5 мг/л. Для достижения этой величины исходная доза активного хлора составляет, в соответствии с технологическим регламентом, десятки миллиграммов на 1 л. Биологически очищенные городские сточные воды, имеющие уровень БПК 15–20 мг/л, содержат достаточное количество органических соединений различных классов, способных к окислению. При хлорировании в сточной воде образуются стойкие хлорорганические соединения в токсических для биоты водного объекта и человека концентрациях, а поэтому требуют для своего обезвреживания большой кратности разбавления при спуске в водный объект. Остаточный хлор в концентрации 1,5 мг/л также оказывает губительное действие на биоту водного объекта. Немаловажен и высокий уровень взрывоопасности складов жидкого хлора. Указанные обстоятельства вынуждали разрешать сброс сточных вод систем канализации крупных городов без обеззараживания, в ущерб эпидемической безопасности.

Последние 10 лет в практику обеззараживания сточных вод успешно внедряется метод УФО . В настоящее время в мире действует более 2000 установок УФ-обеззараживания сточных вод. В России УФ-установки с современными бактерицидными лампами низкого давления начали применяться в 1991 г. С 2000 г. действуют УФ-установки на Зеленоградской станции аэрации (Московская область), городских очистных сооружениях канализации Самары, Тольятти и в десятках других городов и поселков (рис. 11-6). В биологически активной области спектра УФИ обладает выраженным биоцидным действием в отношении различных микроорганизмов, включая бактерии, вирусы и грибы. Бактерицидный эффект УФО не сопровождается образованием опасных продуктов трансформации химических веществ в воде. При ультрафиолетовом обеззараживании сточных вод отсутствует пролонгированный биоцидный эффект, который мог бы оказать вредное воздействие на биоту водного объекта - приемника сточных вод. К технологическим достоинствам метода относится незначительное время контакта УФ-лучей со сточными водами - бактерицидный эффект обеспечивается за время прохождения потока воды через камеру обеззараживания УФ-установки.

Рис. 11-6. Общий вид установки УФ-обеззараживания сточных вод производительностью 96 000 м3/сут

Должная гигиеническая эффективность и надежность обеззараживания УФО обеспечиваются лишь при определенном качестве сточных вод (табл. 11-2). Допустимые уровни должны быть достигнуты по всем 5 показателям.

При обеззараживании сточных вод с указанными показателями доза УФО должна составлять не менее 30 мДж/см² , что в 2 раза превышает дозу УФО, применяемую для обеззараживания питьевой воды. Это объясняется тем, что коэффициент поглощения ультрафиолетовых лучей сточной водой примерно в 2 раза выше, чем коэффициент поглощения речной воды, и в 2–5 раз больше, чем коэффициент поглощения подземных вод.

Таблица 11-2. Критерии качества сточных вод, поступающих на обеззараживание УФ-излучением
№ п/п	Показатель	Допустимые уровни (не более)
1	Взвешенные вещества, мг/л	10
2	БПК₅ , мгО₂ /л	10
3	ХПК, мгО /л	50
4	Термотолерантные колиформные бактерии, КОЭ/л	5×10⁶
5	Колифаги, БОЕ /л	5×10⁴

Обезвреживание осадков очистных сооружений

Осадок (ил) городских сточных вод, выпадающий в первичных отстойниках, имеет влажность 92–96%. Сухой остаток состоит на 70–80% из органического вещества, что сообщает илу многие неблагоприятные санитарные свойства: он не подсыхает, распространяет зловоние, привлекает мух, легко загнивает. В 1 г сырого осадка содержатся миллиарды сапрофитных бактерий, патогенная микрофлора и большое количество жизнеспособных яиц гельминтов.

Избыточный активный ил, собирающийся во вторичных отстойниках, имеет влажность 99,2–99,6%. Для уменьшения объема он направляется в илоуплотнитель, где его влажность снижается до 97–98%. Ил после илоуплотнителя обладает такими же неблагоприятными свойствами, как и ил из первичных отстойников. Его обезвреживание - обязательный элемент системы очистки сточных вод. Принцип обезвреживания осадков - минерализация органических веществ самой различной химической природы путем сбраживания с помощью сапрофитной микрофлоры, в больших количествах присутствующей в осадках. Сбраживание может осуществляться анаэробным и аэробным путем.

На больших станциях (производительностью свыше 10 000 м³ /сут) для обезвреживания ила используют метод анаэробного сбраживания в метантенках. Метантенк - железобетонный резервуар цилиндрической формы с коническим дном. Ил поступает по трубе в верхнюю часть метантенка, переработанный осадок выпускается снизу по иловой трубе. Для ускорения процесса переработки осадка в метантенке его перемешивают и подогревают с помощью пара или горячей воды. Образующийся в результате брожения газ (в основном метан) собирается в газовом колпаке, расположенном в верхней части газонепроницаемого перекрытия, откуда отводится в газгольдер; впоследствии он используется как топливо в котельной очистной станции.

Процесс метанового брожения осадка сточных вод протекает в 2 фазы. В первой фазе происходит так называемое кислое брожение, осуществляемое анаэробными микробами. В результате образуется большое количество жирных кислот, аминокислот, спиртов, аммиака, сероводорода. Осадок почти не уменьшается в объеме, дурно пахнет и расположен к дальнейшему гниению. Вторая фаза характеризуется разрушением образовавшихся в первой фазе кислот до углекислоты и метана, образованием большого количества карбонатов и гидрокарбонатов, изменяющих реакцию среды от нейтральной до щелочной. Эта фаза называется щелочным, или метановым, брожением. Сапрофиты, вызвавшие первую фазу процесса, приспособляются к существованию в щелочной среде, при этом их активность в процессах метаболизма возрастает. В результате межвидовой конкуренции отмирает патогенная микрофлора.

Метановое брожение осадка в производственных условиях может производиться в двух диапазонах температур: 25–37 °С (мезофильное) и 40–55 °С (термофильное). Преимущества с санитарной точки зрения на стороне термофильного брожения. Время, необходимое для отмирания патогенных бактерий и вирусов, при мезофильном режиме составляет 14–15 сут, при термофильном - 6–7 сут. Кроме того, при термофильном брожении погибают жизнеспособные яйца гельминтов.

Указанные сроки брожения определяют и предельную дозу суточной загрузки метантенка. При мезофильном брожении в метантенк ежесуточно загружается 6–7% осадка от объема бродящей массы, при термофильном - 13–14%. Такое же количество сброженного осадка выпускается ежедневно из сооружения.

На станциях производительностью до 50 000 м³ /сут можно использовать аэробную стабилизацию ила в сооружениях типа аэротенка. Аэрация осуществляется в течение 7–12 сут продуванием иловой смеси воздухом при удельном расходе последнего 1–1,5 м³ /кг × ч объема аэротенка. Гигиеническая характеристика ила после аэробной стабилизации такая же, как и после мезофильного сбраживания в метантенке.

Осадок, обработанный в метантенке или в аэробном стабилизаторе, не содержит коллоидных структур, благодаря чему хорошо отдает воду, не издает зловония, не привлекает мух. Влажность сброженного осадка от 92 до 97%. Для уменьшения его объема производится обезвоживание либо на иловых площадках (специально спланированные и оборудованные дренажем площадки земли), либо механическим или термическим способом.

При соблюдении режима загрузки метантенка или аэробного стабилизатора сброженный осадок безопасен в эпидемическом отношении. В то же время он содержит все биогенные элементы (Р, К, N) и более 20 микроэлементов, что определяет его ценность как удобрения.

Если в городскую канализацию принимаются сточные воды гальванических и химических производств, осадок может содержать соли тяжелых металлов. При больших концентрациях они могут накапливаться в почве и продуктах растениеводства и превышать ПДУ. Такой осадок подлежит захоронению на специально выделенных полигонах. Однако это приводит к выводу из хозяйственного оборота на долгие годы больших земельных площадей и не избавляет от опасности миграции загрязняющих веществ в подземные воды. И поэтому необходимо искать способы утилизации осадков в строительстве, а также вводить более жесткие ограничения приема промышленных сточных вод в городскую канализацию.

Доочистка (третичная очистка) городских сточных вод. В регионах с высокой плотностью населения при малой мощности водных объектов - приемников сточных вод традиционные схемы очистки городских сточных вод не могут обеспечить должной гигиенической эффективности. Это связано главным образом с тем, что даже биологически очищенные воды содержат большое количество биогенных элементов - фосфора, калия и азота. Природный, миллионы лет существующий круговорот биогенных элементов в природной среде нарушен процессом урбанизации. Мегаполисы "поглощают" продукты растениеводства и животноводства (в виде продуктов питания), произведенные на огромных территориях, поэтому в сточных водах крупных городов концентрируются метаболиты этих продуктов. В процессе механической и биологической очистки извлекается только 90% органических соединений, около 50% органического и неорганического азота, от 20 до 40% фосфора и только 5% растворимых соединений (нитраты, фосфаты, многие пестициды). В результате перечисленные вещества со сточными водами поступают в водные объекты, во много раз превышая их экологическую емкость, нарушая процессы самоочищения. Традиционные методы очистки городских сточных вод не освобождают их от техногенных синтетических органических веществ, которые зачастую вредны и опасны с токсикологической точки зрения.

В сложной санитарной ситуации, когда водный объект - приемник сточных вод - не в состоянии принять то количество загрязнений, которое содержится в биологически очищенных сточных водах, необходимы дополнение схемы очистки сточных вод приемами более полного удаления органических загрязнений, а также биогенных элементов (фосфор, калий и азот) или доочистка сточных вод.

Доочистка (третичная очистка) городских сточных вод - комплекс методов и приемов, выходящих за пределы этапов механической и биологической очистки, направленный на достижение нормативного качества восстановленной воды.

Восстановленная вода - вода, полученная в результате третичной очистки городских сточных вод и удовлетворяющая гигиеническим требованиям, предъявляемым к воде, используемой в системах технического водоснабжения.

Третичная очистка необходима и при намечаемом повторном использовании городских сточных вод в системах технического водоснабжения или в городском хозяйстве.

Гигиенические принципы повторного использования восстановленной воды. При повторном использовании городских сточных вод в промышленности и городском хозяйстве нужно придерживаться ряда гигиенических принципов. Гигиенические требования к качеству восстановленной воды определяются системой технического водоснабжения, в которой предполагается использование такой воды. Ведущим фактором при этом является степень возможного прямого контакта человека с водой. Системы технического водоснабжения в зависимости от степени контакта человека с восстановленной водой делят на открытые, предполагающие непосредственный контакт работающих (или населения) с восстановленной водой, и закрытые, исключающие непосредственный контакт работающих (или населения) с восстановленной водой.

Сточные воды как сырье для получения восстановленной воды, как правило, содержат патогенные бактерии и вирусы. На 40% и более они состоят из производственных стоков и поэтому содержат ряд химических соединений, способных оказывать неблагоприятное влияние на органолептические свойства воды и здоровье населения. В частности, фенолы, СПАВ, красители и другие вещества в низких концентрациях ухудшают качество воды, приводя к появлению посторонних запахов, окраски и пенообразованию. Соли тяжелых металлов, полициклические ароматические соединения, нитрозосоединения, содержащиеся в городских сточных водах в относительно высоких концентрациях, оказывают мутагенное и канцерогенное действие. Кроме того, при доочистке и обеззараживании сточных вод возможна трансформация химических веществ, что сильно влияет на качество обработанной воды.

Сложный состав сточных вод, трансформация химических веществ в процессе очистки и обеззараживания обусловливают необходимость регламентирования безопасности использования восстановленной воды в техническом водоснабжении по интегральным показателям ее состава, совокупность которых должна адекватно отражать степень ее безопасности для здоровья человека.

С учетом различий в степени контакта человека с восстановленной водой разработаны гигиенические критерии ее качества - отдельно для открытых и закрытых систем технического водоснабжения (табл. 11-3).

Таблица 11-3. Гигиенические критерии качества доочищенных городских сточных вод (восстановленной воды) для использования в системах технического водоснабжения
Показатель	Допустимые уровни для систем
Показатель	в открытых системах технического водоснабжения и для полива улиц и зеленых насаждений	в системах технического оборотного водоснабжения ручных и автоматических моек автомобильного транспорта
Запах, баллы	2,0	3,0
Окраска, столб воды, см	10,0	–
Взвешенные вещества, мг/дм³	5,0	20,0
БПК₅ , мг О₂ /дм³	5,0	10,0
ХПК, мг О/дм³	30,0	60,0
Колиформы, КОЕ в 100 мл: обобщенные E. coli	100,0 10,0	100,0 10,0

Следует подчеркнуть, что безопасность использования восстановленной воды обеспечивается при обязательном соответствии ее качества всем без исключения показателям табл. 11-3 . Например, путем обработки массивными дозами хлора биологически очищенных городских сточных вод можно добиться их соответствия по бактериологическим показателям требованиям, предъявляемым не только к сточной, но и к питьевой воде. Однако после такой обработки сточные воды приобретают выраженные запах и окраску, становятся токсичными для теплокровных организмов, что делает их непригодными для повторного использования. При замене хлорирования озонированием обработанные сточные воды характеризуются благоприятными органолептическими показателями и оказываются практически нетоксичными. Вместе с тем они нередко не отвечают гигиеническим требованиям эпидемической безопасности.

Высокие органолептические показатели доочищенных сточных вод не только выступают косвенным свидетельством их безопасности, но и важны с точки зрения преодоления психологического барьера, возникающего в процессе использования сточных вод в открытых системах технического водоснабжения. Кроме того, органолептические показатели помогают оперативно осуществлять контроль качества воды в процессе доочистки.

Эффективность обеззараживания сточных вод в значительной степени зависит от содержания в них взвешенных веществ. Установлено, что при наличии в сточных водах взвешенных веществ не более 3,0 мг/л и соблюдении величин других показателей, приведенных в табл. 11-3, после обеззараживания из них не высевались патогенные бактерии и вирус полиомиелита. Существуют современные схемы очистки городских сточных вод, в которых процессы вторичной (биологической) и третичной очистки совмещены. В качестве примера можно привести станцию аэрации Южное Бутово в Москве (рис. 11-7).

Рис. 11-7. Технология обработки сточных вод на станции аэрации Южное Бутово (80 тыс. м3/сут): 1 – коллектор канализации; 2 – насосная станция; 3 – решетки; 4 – аэрируемые песко-, жироловки; 5 – биореактор для удаления фосфора; 6 – аэротенки с нитриденитрификацией; 7– вторичный отстойник; 8 – фильтры доочистки; 9 – установка УФ-обеззараживания; 10 – насосная станция; 11 – река; 12 – илоуплотнитель; 13 – фильтр-пресс; 14 – трубопровод возвратного активного ила; 15 - трубопровод избыточного активного ила

Одна из отличительных черт технологии очистки сточных вод на этой станции - отсутствие первичных отстойников. Сточная вода после решетки, песколовки и жироловки направляется на сооружения биологической очистки, которые работают по принципу аэротенка. На этих сооружениях, наряду с биохимическим окислением органических веществ, осуществляются процессы денитрификации, в результате которых азотистые соединения разлагаются с выделением газообразного азота, а соединения фосфора с помощью специального реагента переходят в осадок. Обеззараживание очищенных сточных вод перед сбросом в реку проводится ультрафиолетом. Аэробно стабилизированный избыточный активный ил обезвоживается на фильтр-прессах до влажности 65%. Станция полностью автоматизирована, на ней используются компьютерные технологии, что позволяет сократить обслуживающий персонал до 12 человек. Очищенная и обеззараженная сточная вода (табл. 11-4) обладает достаточно высоким качеством, и ее можно сбрасывать в водные объекты 1-й категории водопользования без угрозы их эвтрофирования или использовать в закрытых системах промышленного водоснабжения.

Таблица 11-4. Показатели состава сточных вод на станции аэрации Южное Бутово
Показатель	Поступающая вода		Очищенная вода
Показатель	Проект	Фактич. (1999)	Проект	Фактич. (1999)
Взвешенные вещества, мг/л	200	132	8	2
БПК₅ , мг/л	185	107	5	3
Общий азот, мг/л	45	14	6	3,4
Аммонийный азот, мг/л	40	12,6	2	0,22
Общий фосфор (по Р), мг/л	7	4,7	1	0,64
Фосфаты (по Р), мг/л	3,5	2,9	0,8	0,53
Общие колиформы, КОЕ/л	–	–	1000	500

Очистные сооружения малой канализации. При канализовании отдельных объектов (летние оздоровительные лагеря, спортивные базы, санатории, специализированные больницы и пр.), а также небольших поселений не всегда есть возможность подключения их к централизованной городской канализации. Описанные выше очистные сооружения с экономической и инженерной точек зрения целесообразны при количестве сточных вод не менее 1000 м³ /сут, вследствие этого они не могут быть построены для небольших объектов. В этом случае очистка сточных вод организуется на так называемых сооружениях малой канализации, способных принять и обработать от 25 до 1000 м³ сточных вод в сутки. Эти сооружения располагаются за пределами отдельного объекта или небольшого поселения и могут быть представлены отстойниками со сброженным осадком, небольшими полями фильтрации без устройства дренажа, полями подземного орошения, различными биофильтрами. В последнее время большое распространение получили компактные установки заводского изготовления, позволяющие осуществить полное окисление сточных вод.

С целью обезвреживания осадка сточных вод в схемах малой канализации применяют отстойники специальной конструкции, совмещающие процессы отстаивания сточной жидкости и сбраживания осадка. Наибольшее распространение получили септики и двухъярусные отстойники.

Септик представляет собой железобетонный резервуар, в котором сточная жидкость движется с малой скоростью. Выпавший осадок находится в септике от 6 до 12 мес, в течение которых он подвергается анаэробному сбраживанию. Чтобы обеспечить малую скорость движения сточной жидкости и возможность длительного пребывания осадка, объем септика должен быть не менее троекратного суточного расхода сточной жидкости.

Преимущество септика состоит в том, что процент задержки взвешенных веществ в нем довольно высок (до 70–80), а сбраживание осадка осуществляется непосредственно в самом сооружении. В результате сбраживания влажность осадка уменьшается с 97 до 85% благодаря разрушению коллоидной структуры органических веществ; в значительной степени гибнет патогенная микрофлора. Однако вследствие непрерывного поступления в септик новых порций осадка распад органического вещества зачастую осуществляется лишь до образования жирных кислот без последующего разложения их на метан и углекислоту.

Мельчайшие пузырьки газа, выделяющиеся в результате сбраживания осадка, поднимаются и увлекают за собой иловые частицы, которые образуют на поверхности септика уплотненную корку; ее толщина колеблется в пределах 0,35–0,4 м, а иногда достигает 1 м. Сточная вода находится в течение 1–2 сут в септике между двумя слоями осадка, поэтому она лишена естественной аэрации. Всплывающие частицы ухудшают состав сточной воды, увеличивают ее БПК, придают ей запах сероводорода и кислую реакцию. Дальнейшая очистка такой воды затрудняется.

Один-два раза в год 80% осадка удаляют из септика ассенизационной машиной, 20% остаются для заражения анаэробными микробами вновь поступающего осадка. Извлеченный осадок легко подсушивается и может быть использован в качестве удобрения. При этом необходимо учитывать, что яйца гельминтов в осадке сохраняют жизнеспособность. Септики применяют для очистки сточных вод объемом до 25 м³ /сут. При количестве сточных вод от 25 до 1000 м³ /сут целесообразно использовать двухъярусные отстойники.

Двухъярусный отстойник (эмшер). Отличительная черта этого сооружения - отделение пространства, в котором происходит выпадение взвеси (верхний ярус) от скапливающегося на дне осадка (нижний ярус). Ярусы сообщаются между собой при помощи продольной щели. Осадок находится в септической части отстойника 60–120 дней, в течение которых подвергается сбраживанию. Процесс сбраживания в отличие от такового в септике проходит две фазы, так же как в метантенке. Сброженный осадок приобретает черный цвет, легко отдает влагу, лишен неприятного запаха, в значительной степени освобождается от патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. Удаление осадка производится частично - каждые 10 дней под гидростатическим давлением на иловые площадки.

При необходимости биологической очистки сточных вод, прошедших септик и двухъярусный отстойник, наряду с обычными полями орошения или фильтрации применяют поля подземной фильтрации (при количестве сточных вод до 15 м³ /сут). Они устраиваются в песчаных и супесчаных грунтах. Оросительные трубы укладывают на слой гравия, щебня или шлака на глубину 0,5–1,8 м от поверхности земли и не менее чем на 1 м выше уровня грунтовых вод. Расстояние между параллельными оросительными трубами должно быть от 1,5 до 2,5 м. При хорошо работающем септике оросительная сеть может служить без очистки до 15 лет. На территории полей подземной фильтрации допускается выращивание огородных культур.

В компактных установках продленной аэрации заводского изготовления происходят механическая и биологическая очистка воды и обезвреживание осадка. Биологическая очистка протекает за счет жизнедеятельности активного ила, т.е. применяется принцип аэротенка, как и на станциях большой мощности. С целью обезвреживания осадка используют 2 приема. Первый - режим полного окисления, суть которого заключается в равенстве скоростей двух противоположно направленных процессов: биосинтеза и самоокисления клеточного вещества биоценоза активного ила. Второй - аэробная стабилизация осадка, которая происходит в отдельной ступени аэротенка или его части. В обоих случаях обезвреживание осадка достигается за счет удлинения времени и интенсивности аэрации, что и нашло отражение в названии сооружения. Заводское изготовление установок продленной аэрации позволяет сократить сроки строительства с 3–5 лет до нескольких месяцев, повысить его качество.

Отечественная промышленность выпускает серию компактных установок продленной аэрации на разные объемы сточных вод - от 12 до 700 м³ /сут. Эти установки получили общий индекс КУ; число, следующее за индексом, показывает мощность установки. В установках мощностью до 200 м³ /сут используют способ полного окисления, от 200 м³ /сут и выше - способ аэробной стабилизации осадка. Несмотря на простоту устройства, эксплуатация установок требует квалифицированного обслуживания. Их широкое распространение позволяет создать специализированные сервисно-наладочные организации при муниципальных предприятиях водопроводно-канализационного хозяйства или на основе частного предпринимательства, обеспечивающие эффективную работу установок. Дальнейшее внедрение компактных установок в значительной мере решает проблему санитарной охраны малых водных объектов от загрязнения отходами огромного числа мелких коммунальных объектов, расположенных в сельской местности и в пригородных зонах.

Местные очистные сооружения служат для очистки сточных вод в количестве до 25 м³ /сут. Они размещаются на территории объекта канализования и представлены фильтрующими колодцами, песчано-гравийными фильтрами, фильтрующими траншеями и др. При сооружении фильтрующих траншей роют котлован достаточного размера в зависимости от объема сточных вод. На его дно укладывают дренажные трубы, которые засыпают гравием, щебнем, шлаком, крупно- или среднезернистым песком. На поверхности загрузки укладывают оросительные трубы, которые засыпают землей. Длина отдельных траншей не превышает 20–30 м. Очищенную воду после траншей отводят в овраг или водный объект с соблюдением санитарных требований. При нормальном режиме фильтрации распространение бактериального загрязнения в грунте имеет место на расстоянии 25–30 м от крайней оросительной линии. Это необходимо учитывать при выборе места и взаиморасположения грунтового питьевого колодца и очистных сооружений канализации.

Фильтрующие колодцы , применяемые для биологической очистки сточных вод (при количестве их до 1 м³ /сут), представляют собой вертикальные шахты из железобетонных колец глубиной до 2,5 м, загруженные гравием или щебнем. Для улучшения фильтрации в стенках колодца делают отверстия.

В связи с широким применением малых и местных сооружений для очистки бытовых сточных вод в практике санитарно-технического строительства они занимают большое место в системе государственного санитарно-эпидемиологического надзора за состоянием водных объектов.

Очистка промышленных сточных вод. Промышленные сточные воды различаются по характеру, количеству и концентрации загрязнений. В связи с этим для каждого вновь проектируемого или реконструируемого производства должен разрабатываться индивидуальный проект канализования и обработки сточных вод с использованием широкого круга методов (табл. 11-5).

Таблица 11-5. Техническая эффективность методов очистки промышленных сточных вод
Методы	Эффективность, %
Методы	по нерастворенным примесям	по БПК
Механические (отстаивание)	60–90	30–40
Физико-химические: коагуляция, нейтрализация, отстаивание; ионный обмен, сорбция	80–85 90	40–50 50–75
Биохимические	90	80–90

В таблице 11-5 не нашли отражения экстракционные, эвапорационные и термические методы обработки промышленных сточных вод. Экстракционные и эвапорационные методы , по сути, относятся к физико-химическим методам и по эффективности примерно им соответствуют; их применяют в основном как регенерационные способы извлечения из сточных вод ценных органических веществ с последующей их утилизацией. Термические методы направлены, по существу, на полную ликвидацию сточных вод и имеющихся в них загрязнений. Однако термическая обработка экономически дорога и ее использование лимитируется компонентным составом сточных вод. Чаще всего ее применяют для обработки сточных вод опытных производств химической промышленности, где объем сточных вод невелик, а изученность их состава и степени опасности недостаточна для принятия решения о возможности спуска их в природный водный объект.

Большую долю в общем балансе промышленных сточных вод составляет поверхностный сток ливневых вод с территории промышленной площадки. Загрязненность территории предприятия технологическими продуктами резко повышает загрязненность ливневых сточных вод. Их очистка затруднительна из-за резко выраженной неравномерности образования (выпадения осадков) и относительно низкой концентрации загрязнений. В связи с этим охрана водных объектов от загрязнения поверхностным стоком с промплощадок должна быть направлена на повышение культуры производства, уменьшение утечек, пролива технологических продуктов, организацию регулярной уборки твердых отходов, уличного смета и пр.

11.4. Вспомогательные и планировочные мероприятия

Вспомогательные и планировочные мероприятия направлены на обеспечение рационального размещения промышленных предприятий и канализационных сетей, оптимальной организации смешения сточных вод с водой водного объекта.

Раздельное канализование различных видов сточных вод поселения, как и цехов или технологических участков предприятий, производится с целью достижения максимальной эффективности очистки сточных вод. К примеру, объединение в один общезаводской сток сточных вод, образующихся в разных цехах предприятия, приводит к тому, что отрицательные свойства наиболее загрязненной воды какого-либо технологического участка распространяются на всю массу сточных вод и затрудняют их очистку.

Регулирование сброса сточных вод направлено на смягчение техногенной нагрузки на водные объекты. Это достигается созданием резервуаров-усреднителей, в которых сточные воды объединяются с разной концентрацией однородных загрязнений. Усреднители, не уменьшая валового количества загрязнений, устраняют опасность нарушения санитарного режима водного объекта высококонцентрированными стоками. Этой же цели служат и резервуары-накопители, сброс сточных вод из которых производится пропорционально расходу воды водного объекта. Разновидностью резервуаров-усреднителей являются резервуары-нейтрализаторы. В них объединяются сточные воды кислой и щелочной реакции. В результате нейтрализации смеси выпадает осадок, который может быть удален отстаиванием или фильтрацией. В результате концентрация загрязнений сточной воды уменьшается.

Различные конструкции рассеивающих выпусков сточных вод предотвращают струйное их распространение на большие расстояния по течению реки и обеспечивают более полное использование ее разбавляющей способности.

Из планировочных мероприятий важное значение имеет выбор площадки для размещения поселения и промышленных предприятий . На стадии отвода площадки для строительства рассматриваются следующие вопросы, решение которых позволяет предотвратить вредное влияние сброса сточных вод:

районное канализование, т.е. проектирование канализации в масштабе промышленного района, позволяющее сгруппировать промышленные объекты по признаку общности состава сточных вод, а также выделить бассейны водных объектов, в которые преимущественно направляются сточные воды, в то время как другие используются для питьевого и технического водоснабжения;
возможность переброски сточных вод через водораздел в бассейн другого, менее важного с гигиенической точки зрения или более мощного водного объекта, способного принять загрязнения без ущерба для здоровья и условий жизни населения;
выделение площадей для почвенного обезвреживания сточных вод.

11.5. Условия спуска сточных вод в поверхностные водные объекты

Иногда отведение сточных вод в водный объект необходимо. Сброс не должен нарушать условия жизни населения и создавать угрозу его здоровью. Рассчитывают только разбавление сточных вод водой водного объекта - приемника стоков; ассимиляционную способность водного объекта (процессы самоочищения), закономерности которого изучены весьма поверхностно, не учитывают.

В основу расчетного метода определения условий спуска сточных вод в водный объект положены данные об исходном состоянии водного объекта, расстоянии от места спуска до первого пункта водопользования и гигиенические требования к качеству воды в этом пункте. Приводим математическое выражение этой зависимости:

q С_ст + yQC_p ≤ (q + yQ) × С_пд ,

где q и Q - соответственно расчетные расходы сточных вод и воды в реке; С_ст и С_р - концентрация загрязнения одинакового вида в сточных водах и в реке до места спуска сточных вод; у - коэффициент обеспеченности смешения ^[2] , показывающий, какая часть расхода реки участвует в смешении со сточными водами; С_пд - ПДК того же загрязнения.

Решение уравнения относительно С_ст :

С_ст ≤ yQ/q (C_пд – С_р ) + С_пд

дает максимальную концентрацию, которая может быть допущена в сточных водах без нарушения гигиенических требований в водном объекте. Величину расчетной С_ст кладут в основу мероприятий по снижению загрязнения, чтобы достичь соответствия условий отведения сточных вод гигиеническим требованиям.

Расчетный метод определения условий сброса на основе разбавления оценивают неоднозначно. Одни преувеличивают его значение, видя в разбавлении сточных вод главную возможность решения вопроса санитарной охраны водных объектов; другие, наоборот, утверждают, что расчет на разбавление может привести лишь к увеличению загрязнения водных объектов. Однако обе точки зрения не соответствуют реальности. Расчетный метод не допускает спуск сточных вод при С_р , равной или большей С_пд , т.е. если вода водного объекта чрезмерно загрязнена до спуска сточных вод. Тем самым правильные выводы из результатов расчета при принятии управленческих решений не позволяют привести к загрязнению водного объекта сверх нормативов.

Организация и проведение расчетов условий спуска сточных вод усложняются, хотя приведенная формула сохраняет свое принципиальное значение в условиях крупных территориально-промышленных комплексов (ТПК) с большим количеством выпусков сточных вод на ограниченной территории и в условиях водохранилищ со сложными гидрологическими и гидродинамическими характеристиками. В настоящее время существуют компьютерные программы расчета условий спуска сточных вод для различных санитарных ситуаций при множественных выпусках сточных вод в водный объект. Эти программы основаны на изложенном выше принципиальном подходе.

Описанные мероприятия по охране водных объектов от загрязнения способны обеспечить качество природной воды, минимально удовлетворяющее большинство водопользователей. Однако даже добросовестное выполнение этих мероприятий далеко не полностью снимает техногенную нагрузку на водные объекты. Энергия природных внутриводоемных процессов во многом расходуется на элиминацию загрязнений, привнесенных человеком. Усилия общества должны быть направлены на дальнейшее разобщение природного и технологического круговорота веществ с целью большего приближения санитарного режима водных объектов к природному уровню и сохранению водных объектов и содержащихся в них водных и биологических ресурсов для потомков.

Глава 12. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор и производственный контроль в области охраны водных объектов от загрязнения

Санитарное состояние и достаточность водных ресурсов - важнейшие факторы, определяющие условия размещения нового предприятия или населенного места. Водным кодексом РФ индивидуальным предпринимателям и юридическим лицам предписана обязанность осуществлять при использовании водных объектов производственно-технологические, мелиоративные, агротехнические, гидротехнические, санитарные и другие мероприятия, обеспечивающие охрану водных объектов от загрязнения и истощения. Критерии безопасности и безвредности водных объектов для человека устанавливаются санитарными правилами. Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ предусмотрено, что использование водного объекта в конкретно указанных целях допускается при наличии санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии водного объекта санитарным правилам и условиям безопасного для здоровья населения использования водного объекта. Таким образом, санитарно-эпидемиологический надзор за состоянием водных объектов - важное звено в системе государственных мероприятий по охране водных ресурсов.

Санитарно-эпидемиологический надзор осуществляет деятельность по санитарной охране водных объектов в соответствии с Федеральным законом № 52-ФЗ, координируя ее с деятельностью федеральных органов исполнительной власти по охране водных объектов.

Предупредительный санитарный надзор за состоянием водных объектов осуществляется на четырех этапах хозяйственной деятельности: при выборе участка под размещение предприятия или населенного места, проектировании, строительстве и приемке объекта в эксплуатацию. Опыт показывает, что эффективность санитарных мероприятий наиболее высока тогда, когда они обусловливаются уже на этапе выбора и предоставления площадки под строительство и детально разрабатываются и решаются на первых этапах проектирования.

Санитарные недостатки проекта и строительства, выявленные на промежуточных этапах в процессе финансирования строительства и технического осуществления запроектированных мероприятий, могут быть своевременно исправлены. Нарушения же санитарных правил и нормативов, выявленные при приемке объекта в эксплуатацию, устранить очень сложно, так как это связано с задержкой пуска объекта, невыполнением плановых сроков строительства и выпуска продукции.

Санитарный врач принимает участие в работе комиссии по выбору участка для строительства , которая назначается органом исполнительной власти. Санитарно-эпидемиологическое заключение, составленное в процессе выбора такого участка, служит основой для согласования решения органа власти о предоставлении площадки для строительства .

При согласовании предоставления площадки под строительство нового промышленного, жилого объекта или населенного места необходимо наряду с другими документами руководствоваться Бассейновой схемой комплексного использования и охраны водных ресурсов , содержащей перспективы использования водного объекта, в бассейне которого намечается новое строительство. При согласовании предоставления участка под строительство нового жилого или промышленного объекта в черте поселения руководствуются генеральным планом поселения , утвержденным органом исполнительной власти, а также учитывают санитарную ситуацию на водном объекте.

Санитарная ситуация на водном объекте изучается путем анализа санитарного описания водного объекта с учетом всех видов использования его населением (в питьевых, хозяйственно-бытовых и рекреационных целях). Санитарное описание должно основываться на результатах динамического наблюдения за санитарным режимом водного объекта, содержать данные о динамике санитарных показателей воды водного объекта и о концентрации в ней специфических загрязняющих веществ. В санитарном описании должны быть четко определены участки водного объекта, надзор за которыми - компетенция санитарно-эпидемиологического надзора (ЗСО источников питьевого водоснабжения, территории и акватории рекреационных зон и водного спорта, а также расчетные пункты контроля качества воды соответственно указанным зонам).

В отношении проектируемого предприятия должны быть известны данные о характере технологического процесса, мощности предприятия, о количестве, режиме образования и качественном составе сточных вод. Источник материалов для составления санитарного описания - информационный фонд системы СГМ.

Акт государственной комиссии при предоставлении участка, который подписывается в составе комиссии должностным лицом санитарно-эпидемиологической службы, - основной документ для дальнейшего санитарного надзора в процессе строительства, в связи с чем формулировки в нем условий и требований по санитарной охране водных объектов должны быть конкретны и обоснованны.

В соответствии с Федеральным законом "Об охране окружающей среды", неотъемлемая часть проекта промышленного предприятия или какого-либо другого хозяйственного объекта - раздел "Оценка воздействия на окружающую среду" (ОВОС), содержащий данные о материальном технологическом балансе, которые позволяют определить количество сырья, полупродуктов, целевых продуктов и отходов производства, поступающих в сточные воды. Необходимо обратить внимание на соответствие удельного водопотребления установленным нормам, а также на использование возможности максимального водооборота и повторного использования воды с учетом опыта передовых предприятий данной отрасли.

Развернутая качественная и количественная характеристика сточных вод позволяет дать оценку эффективности работы заложенных в проекте локальных и внеплощадочных очистных сооружений производственной канализации. В проекте должно быть приведено сравнение принимаемой технической эффективности работы очистных сооружений с достигнутой на практике на действующих аналогичных предприятиях.

В проекте канализации промышленного предприятия часто выделяют так называемые условно чистые сточные воды . Как правило, эти воды содержат те или иные компоненты, присущие технологическому процессу, и условия их сброса в водный объект должны решаться на общих основаниях. Необходимо обратить внимание и на то, чтобы ливневые сточные воды с промышленной площадки поступали на очистные сооружения, а не сбрасывались в водный объект без очистки.

Для обеспечения надежности системы охраны водного объекта от загрязнения в проекте должны быть предусмотрены так называемые вспомогательные мероприятия. Характеристика этих мероприятий (усреднители, накопители, рассеивающие выпуски) дана в главе 11. В некоторых случаях целесообразно рекомендовать сброс производственных сточных вод выше водозабора промышленного водопровода того же предприятия. В этом случае предприятие вынуждено более тщательно осуществлять мероприятия по охране водных объектов и производственный контроль сброса сточных вод.

Согласованию подлежит проект предельно допустимых сбросов (ПДС) химических веществ в воду водного объекта, являющийся составной частью раздела ОВОС. Основание для согласования проекта ПДС - соответствие гигиеническим нормативам расчетных (для проектируемого) или лабораторно наблюдаемых (для действующего предприятия) концентраций приоритетных для данного предприятия веществ – компонентов сточных вод в створах расчетных (контрольных) пунктов питьевого, хозяйственно-бытового или рекреационного водопользования.

Проект должен предусматривать организацию производственной санитарно-гигиенической лаборатории, в функции которой входят контроль эффективности работы сооружений по очистке сточных вод, соблюдения нормативов утвержденных ПДС, а также качества воды водного объекта в створе на 0,5 км ниже выпуска сточных вод (производственный контроль загрязнения водных объектов).

При надзоре в ходе строительства проверяют реализацию гигиенических мероприятий, разработанных в проекте, соответствие сроков осуществления мероприятий по санитарной охране водных объектов срокам строительства цехов и предприятий. Особое внимание обращают на те узлы или объекты, по которым имелись замечания при экспертизе проекта. При приемке так называемых скрытых работ, исполнение которых невозможно проверить после окончания строительства, необходимо присутствие санитарного врача.

Большое значение имеют плановость и своевременность поэтапного надзора за строительством и соблюдением мер, направленных на охрану водных объектов. Только в этом случае можно предупредить ухудшение санитарного состояния водных объектов в зоне строительства нового промышленного объекта.

При решении таких крупных водно-хозяйственных проблем, как межрегиональная переброска стока рек, организация водного хозяйства вновь строящихся и развивающихся ТПК, строительство водохранилищ, крупных водозаборных узлов и пр., весьма важен вопрос долгосрочных прогнозов состояния водных объектов. Составление такого прогноза - комплексная работа. В ней принимают участие все компетентные и заинтересованные ведомства, в том числе санитарные врачи.

В разработке прогноза выделяют три стадии. I стадия - ретроспективный анализ состояния водных объектов, природных и социальных факторов, определяющих это состояние. II стадия - анализ современного состояния всех видов водопотребления, водопользования и их влияния на водные объекты. Изучение и сопоставление материалов по первым двум стадиям с использованием методов математической статистики и математического моделирования служат основой для III стадии - собственно прогнозирования. Правильность и точность прогноза определяются достоверностью использованной информации. В этом отношении большую роль играют научно-практические исследования на водных объектах, в отношении которых осуществлен полный комплекс организационных, технологических и санитарно-технических мероприятий по предотвращению их загрязнения и нарушения санитарного режима и которые могут служить моделями для других проектов. Участие санитарных врачей в разработке прогноза должно осуществляться в рамках программы социально-гигиенического мониторинга, который является одним из ведущих разделов работы органов Роспотребнадзора.

Текущий санитарный надзор за состоянием водных объектов должен быть сосредоточен у пунктов питьевого и культурно-бытового водопользования. В соответствии с санитарными правилами участки водного объекта, используемые в качестве источников питьевого водоснабжения, относятся к участкам 1-й категории, участки водных объектов культурно-бытового водопользования - к участкам 2-й категории. Контрольные створы намечаются выше створа питьевого водозабора, верхней границы пляжа, лодочной станции и т.д. Отбор проб воды из поверхностного водного объекта производится на разной глубине в зависимости от характера водопользования из поверхностных (30–40 см от зеркала воды) и глубинных (на уровне водозабора) слоев. Придонные пробы отбираются в период, когда можно предполагать наличие вторичных источников загрязнения воды - накопление в придонном иле нефтепродуктов, взвешенных веществ (окалина, порода, осадки гидроксидов металлов) в результате сброса сточных вод. В зависимости от местных условий (ширина водотока, характер струйности течения и др.) пробы отбираются в одной или нескольких точках по контрольному створу. При установлении периодичности контроля должны быть учтены наименее благоприятные периоды (межень, паводки, максимальные попуски в водохранилище и пр.). Объем и частота анализов воды питьевых водозаборов определены санитарно-гигиеническими требованиями к водным объектам.

Выбор показателей для контроля химического состава воды проводится с учетом региональных особенностей водного объекта.

Основные критерии выбора приоритетных для данного водного объекта показателей:

присутствие вещества в сточных водах, поступающих в водные объекты региона и частота обнаружения вещества в воде;
степень превышения ПДК вещества в воде водного объекта;
класс опасности и лимитирующий показатель вредности (характеризуют одновременно кумулятивные свойства, токсичность и способность вещества вызывать отдаленные эффекты);
канцерогенность;
биоразлагаемость;
кожно-резорбтивное действие.

Дополнительными критериями для выбора приоритетных показателей могут служить:

биоаккумуляция;
стабильность;
способность к трансформации с образованием более токсичных соединений;
способность к накоплению в донных отложениях.

Ориентация на приоритетные для данного региона загрязнения позволяет оптимизировать контроль качества воды водных объектов, сократить число определяемых показателей и сосредоточить основное внимание на веществах, действительно представляющих опасность для здоровья населения.

Санитарно-микробиологический анализ воды при текущем санитарном надзоре производят в контрольных створах у пунктов 1-й и 2-й категорий водопользования. Показатель свежего фекального загрязнения - наличие E. сoli . От остальных представителей семейства эшерихий E. coli отличаются способностью сбраживать лактозу при температуре не только 37 °С, но и 44,5 °С и образовывать индол при этой же температуре. Кроме того, санитарными правилами предписано определение общих колиформных бактерий, а также колифагов. При трактовке результатов анализа следует также учитывать, что при завершенных процессах самоочищения отношение обобщенных колиформ к E. coli и энтерококкам, как правило, более чем 10:1. Уменьшение этого соотношения свидетельствует о потенциальной эпидемической опасности водного объекта. Кроме того, обычно на каждую бактериальную клетку патогенного вида, попавшую в воду с фекалиями, приходится 1 млн бактерий из группы кишечной палочки.

Для контроля вирусного загрязнения при анализе воды определяют колифаги.

Кроме лабораторных анализов, при оценке санитарного состояния водного объекта необходимо учитывать и данные визуального наблюдения, а также жалобы населения на временные изменения внешнего вида водного объекта, что может быть связано с залповыми сбросами предприятиями сточных вод.

При текущем санитарном надзоре повышенное внимание необходимо уделять аварийным выпускам неочищенных сточных вод из городских и производственных канализационных сетей. Расположение аварийных выпусков согласовывается с санитарно-эпидемиологической службой на стадии рассмотрения проекта канализации. О каждом сбросе через аварийный выпуск неочищенных сточных вод организация, эксплуатирующая канализационную систему, должна срочно поставить в известность территориальное управление (ТУ) Роспотребнадзора для своевременного принятия мер.

Кроме органов санитарно-эпидемиологического надзора, систематический контроль состояния водных объектов проводят органы государственного контроля использования и охраны водных объектов. Створы наблюдений при этом устанавливают с учетом гидрологических и гидробиологических условий.

Постоянное наблюдение за эксплуатацией очистных сооружений канализации (промышленной, хозяйственно-бытовой, ливневой), а также за качеством воды водного объекта - приемника сточных вод в створе 500 м ниже сброса сточных вод в порядке производственного контроля, в соответствии с Законом о санитарно-эпидемиологическом благополучии, - обязанность владельца этих сооружений. Государственный контроль работы очистных сооружений канализации и соблюдения регламента сброса сточных вод осуществляется органами государственного контроля использования и охраны водных объектов.

Контрольные вопросы и задания

Каковы основные источники загрязнения и гигиенический критерий загрязненности водных объектов?
Назовите проявления неблагоприятного влияния загрязненного водного объекта на здоровье и условия жизни населения.
Каковы принципы и направления экспериментальных исследований по гигиеническому нормированию химических веществ в воде водных объектов?
Перечислите гигиенические принципы, положенные в основу системы мероприятий по охране поверхностных вод.
Каковы общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в пунктах питьевого и культурно-бытового водопользования?
Опишите систему мероприятий по санитарной охране водных объектов и дайте оценку их гигиенической эффективности.
Каковы методы и сооружения механической, биологической очистки и обеззараживания городских сточных вод? Дайте понятие технической эффективности очистки.
В чем выражается гигиеническая эффективность очистки городских сточных вод?
Каковы гигиенические принципы повторного использования городских дочищенных сточных вод?
Назовите принципы и методы третичной очистки (доочистки) сточных вод.
Перечислите принципы расчета санитарных условий сброса очищенных сточных вод в водные объекты.
Каковы содержание и задачи государственного санитарно-эпидемиологического надзора в области охраны водных объектов от загрязнения?

Раздел III. Гигиена почвы поселений

Глава 13. Почва населенных мест и источники ее загрязнения

13.1. Понятия почвы и почвы населенных мест

Почва - один из основных элементов природной среды, она играет решающую роль в производстве продуктов питания; большое значение для здоровья человека имеет химический состав и биота почвы рекреационных территорий. Почва, занятая под отвалы пустых горных пород и таким образом исключенная из хозяйственного оборота, тем не менее может неблагоприятно влиять на здоровье и условия жизни человека в результате поступления из нее в воду или в атмосферный воздух тех или иных компонентов пустой породы или отходов.

В коммунальной гигиене рассматривается не почва вообще, а почва среды обитания человека, или почва населенных мест.

Баланс площади суши в нашей стране можно представить приблизительно следующим образом.

Территория поселений - 1% Дороги (с полосами отчуждения) - 2% Сельскохозяйственные угодья - 15% Естественные луга - 20% Рекреационные территории - 2% Итого - 40%

Пустыни, тундра, горы, болота, тайга и пр. - 60%

Интересы гигиены почвы населенных мест сосредоточены в основном на 40% территории суши; на остальной территории приоритетны интересы экологов, почвоведов, специалистов лесного хозяйства и др.

Известный отечественный почвовед В.В. Докучаев (1846–1903) дал следующее определение почвы: "Почва -верхний слой земной коры, природное тело, один из основных элементов геологической среды, видоизмененный почвообразующими факторами". Оно в полной мере отражает и компетенцию гигиенистов в области охраны почвы.

13.2. Факторы почвообразования

К почвообразующим факторам (факторам почвообразования) В.В. Докучаев относил материнскую горную породу, возраст страны (продолжительность процесса почвообразования), рельеф местности, климат (вода, воздух, тепло), почвенный биоценоз, антропогенное воздействие.

Взаимодействие этих факторов в различных сочетаниях создало то разнообразие почв, от которого в значительной степени зависят условия жизни населения. В почве наиболее ярко проявляется единство и взаимодействие живой и мертвой (косной) природы.

Материнская порода - постоянно действующий фактор, так как именно она представляет собой материал, подвергающийся воздействию всех остальных факторов. Согласно В.И. Вернадскому, материнская порода - "не только инертная основа, на которой укореняется жизнь. Она - источник микроэлементов для этой жизни, и тем самым она определяет характер почвенного биоценоза и влияние почвы на организм человека".

Преобразование материнской породы в плодородную почву проходит много стадий, каждая из которых длится столетиями и тысячелетиями. Суммарная длительность этих стадий в конкретном регионе носит название возраст страны . Данный фактор действует равномерно и очень медленно. Должны пройти миллионы лет, пока из непроницаемой для воды и воздуха слитной массы материнской породы образуется рухляк, который обогатится органическим субстратом и даст начало почве. Процессы почвообразования на территориях с образовавшейся почвой идут со скоростью от 0,5 до 2 см в 100 лет, поэтому почвенный слой весьма тонок. В разных местностях его толщина колеблется от 30 до 250 см; лишь на небольших территориях (Ростовская область, Краснодарский край, юго-восток Украины) мощность слоя почвы достигает 1–1,5 м.

Возраст страны отражает не только изменение материнской породы, но и внесение в нее новых (для данной местности) веществ с паводками, вулканической пылью, промышленными выбросами в атмосферный воздух, а также образование различных органических веществ за счет метаболизма биоценоза, который, в свою очередь, тоже непостоянен, а динамически изменяется. Возраст зрелых почв исчисляется сотнями и тысячами лет, поэтому они составляют невозобновимый фонд одного из важнейших природных ресурсов.

Рельеф местности и климат влияют на процесс почвообразования прежде всего путем перераспределения тепла и влаги. Воздействие этих факторов также очень медленное.

Биоценоз почвы - самый непостоянный, наиболее подверженный изменению фактор. Бактерии, плесневые грибки, актиномицеты, вирусы, простейшие одноклеточные растения и животные, наконец, некоторые макроорганизмы, населяющие почву, - активные участники грандиозного процесса видоизменения земной коры, образования почвы. В результате жизнедеятельности почвенного биоценоза органическое вещество мертвых крупных организмов и растительных остатков, попавших в почву, разрушается до минеральных солей, воды и углекислоты. Образуется гумус - сложный органический комплекс, определяющий основное свойство почвы - плодородие .

Академик Н.А. Красильников (1896–1973) говорил: "Если подсчитать всю микробную массу в поверхностном слое почвы на одном гектаре, то получим количества, измеряемые сотнями килограммов и тоннами. На гектар плодородной почвы приходится около 5–7 тонн микробной, главным образом бактериальной массы". По его мнению, эта масса не является лишь аккумулятором органических веществ, азота или других элементов питания. Это - биологически активная масса, которая непрерывно размножается и непрерывно отмирает. В почве обитает множество видов патогенных микроорганизмов. Среди них большое эпидемиологическое значение имеет род клостридий - спорообразующих анаэробных палочек, возбудителей столбняка, ботулизма, газовой гангрены, для которых почва выступает природным биотопом. Клостридии обладают способностью не только оставаться жизнеспособными в почве в виде спор в течение десятилетий, но и размножаться в ней в вегетативный период своего существования. То же самое относится и к возбудителю сибирской язвы. Другие патогенные микроорганизмы, не образующие спор (сальмонеллы, шигеллы, иерсинии, бруцеллы, лептоспиры, возбудители сапа и др.), попадают в почву с выделениями человека и животных и способны сохраняться в ней не столь продолжительное, но эпидемиологически значимое время. Большое влияние на длительность выживания этой группы микроорганизмов оказывают антагонистические свойства постоянных представителей микрофлоры почвы, в частности грибов-актиномицетов.

В переработке растительных остатков, попавших в почву, большую роль играют макроорганизмы. Дождевые черви на одном гектаре почвы способны переработать тонну растительных остатков в течение года. Одна особь дождевого червя за сутки выделяет в качестве продуктов метаболизма гумусоподобную массу, в 4 раза превышающую массу червя и обладающую прекрасными удобрительными свойствами.

Состав биоценоза почвы, взаимоотношения составляющих его частей резко меняются в связи с изменениями внешней среды, создающимися в почве. Изменения погоды, смена времен года влияют на биоценоз почвы, среди групп которого идет конкурентная борьба за существование. При этом одни виды погибают или резко сокращают жизнедеятельность, а другие расцветают. Большую роль в динамике биоценоза играют явления паразитизма и симбиоза. Процессы трансформации почвенного биоценоза саморегулируемы, а постороннее вмешательство в их течение способно нарушить равновесие.

Биоценоз изменяется и под влиянием техногенного загрязнения почвы. Некоторые виды биоценоза приобретают способность к утилизации углерода из таких абиогенных субстанций, как фенолы, нефтепродукты, тем самым весьма усиливая процессы самоочищения почвы. Такая способность к трансформации метаболизма присуща в основном микроорганизмам, но и один дождевой червь способен за сутки поглотить 4 г минерального масла, попавшего в почву в результате хозяйственной деятельности человека.

Последний фактор почвообразования - антропогенный , воздействие человека на верхний слой земной коры. Это результат не природных, естественных процессов, а осознанного, волевого вмешательства людей в явления природы, к сожалению, часто без учета законов природы.

Воздействие антропогенного фактора на почву двояко. Если будут учтены все возможные последствия такого вмешательства, оно принесет несомненную пользу обществу и будет одобрено с гигиенической точки зрения. Если же оно производится необдуманно, с изменением жизненных стереотипов биосферы, то приносит человеку либо прямой, либо косвенный вред. Этот вред может иметь характер экономического убытка, проявляться в снижении плодородия почвы и в этом смысле подлежит компетенции почвоведов, экологов, агрономов и других представителей сельскохозяйственной науки. Зачастую неразумное воздействие человека на верхний слой земной коры вызывает и нежелательные санитарные последствия, о которых необходимо знать санитарному врачу.

Во второй половине ХХ в. бурная научно-техническая революция превратила человечество в "реальную геологическую силу" (В.И. Вернадский). Масштабы и темпы воздействия человека на процессы почвообразования резко возросли и стали сравнимы с воздействиями при естественных планетарных событиях. Огромное влияние оказывает изменение человеком гидрологических условий. Мелиорация почвы, осушение болот, создание систем искусственного орошения ведут к хозяйственному освоению новых частей поверхности суши. В то же время это вмешательство нарушает естественные медленно протекавшие процессы почвообразования. Колоссальное гидроэнергетическое строительство, характерное для ХХ в., привело к образованию огромных водохранилищ. В России было сооружено 35 тыс. водохранилищ, в результате площадь затопленных земель составила 5–6 млн га, что больше территории Швейцарии или Бельгии. Вокруг водохранилищ образуется зона подтопления гораздо больших размеров, чем зеркало водохранилища. В ней наблюдаются заболачивание, просадки грунта, коренным образом преобразуются почвенный биоценоз и ландшафты.

Большое влияние на процессы почвообразования оказывает развитие промышленности, особенно горнодобывающей и химической, а также тепловой энергетики. При добыче ископаемых образуется много отходов в виде отвалов пустой породы (а зачастую и ценных минералов), шламов, золы, шлака. Эти отходы не только обогащают почву окружающей территории не свойственными ей веществами, но и кардинально изменяют ее структуру. Современные открытые угольные разрезы достигают глубины 500–700 м, отвалы вокруг них распространяются в радиусе более 10 км, еще большая территория изменяется в результате падения уровня грунтовых вод, связанного с разработкой разреза. В значительной степени изменяется и такой фактор почвообразования, как рельеф местности. Особенно важно это обстоятельство для России, где горнодобывающий комплекс составляет около 30% от мирового.

Интенсификация сельскохозяйственного производства, характерная для ХХ в., осуществлялась за счет механизации сельскохозяйственных работ и химизации, т.е. интенсивного применения минеральных удобрений, пестицидов и агрохимикатов. Широкое распространение получили и экстенсивные методы, например распашка огромных массивов степных почв в регионах, характеризующихся часто повторяющимися сильными ветрами. После сплошной распашки в 30-е гг. XX в. прерий в североамериканских штатах, расположенных в районе Великих озер, образовался гигантский "пыльный котел", практически полностью был уничтожен формировавшийся природой в течение тысячелетий почвенный покров. Агротехнически неправильно проведенное в конце 50-х гг. XX в. освоение целинных земель в Казахстане привело к активизации ветровой эрозии, в результате которой за 3–5 лет было выведено из строя более 1/3 новой пашни.

Все эти мероприятия, зачастую проводимые без необходимых научно обоснованных ограничений, способствовали развитию ветровой и водной эрозии, обеднению почвы плодородным субстратом - гумусом, обогащению почвы чужеродными веществами, угнетению почвенного биоценоза. Таким образом, антропогенный фактор оказывает громадное негативное влияние на все остальные факторы почвообразования. Следует отметить, что все остальные факторы почвообразования действуют медленно либо циклически, и только антропогенное воздействие реализуется быстро, порой в течение часов (химизация), зачастую не сообразуясь с биологическими или метеорологическими циклами, что приводит к дезорганизации гармоничного, саморегулирующегося процесса почвообразования.

Все перечисленные проблемы - экологические, агротехнические. Нерациональное землепользование, недропользование во многом влияет на санитарно-эпидемиологическое благополучие, поэтому необходимо разрабатывать систему профилактических мероприятий по санитарной охране почвы населенных мест.

13.3. Экологические функции почвы

Первая, основная, функция почвы как элемента природной среды - плодородие , способность через растения, посредством фотосинтеза, кумулировать солнечную энергию, трансформировать ее в химическую, синтезировать органические вещества. Почвоведы установили, что плодородие девственной почвы, естественных биоценозов, постоянно повышается. Затраты энергии для поддержания плодородия агрокультурных биоценозов на порядок выше, чем на естественных территориях, даже при рациональном, научно обоснованном ведении хозяйства.

Вторая, не менее важная экологическая функция почвы - захоронение и утилизация отходов жизнедеятельности человека и животных, а также останков погибших организмов – растений и животных . Эта функция, часто называемая процессом самоочищения, осуществляется как многостадийный саморегулирующийся процесс с участием всех представителей почвенного биоценоза при ведущей роли микрофлоры почвы. Процесс самоочищения протекает в двух направлениях: минерализации , т.е. разложения органического субстрата в аэробных условиях до углекислоты, воды, нитратов и фосфатов, и гумификации - сложного анаэробного процесса биохимической трансформации мертвого органического субстрата в сложный органический комплекс гуминовых и фульвокислот и их солей, имеющего большое агротехническое и гигиеническое значение. С агротехнической точки зрения гумус в основном определяет плодородие почвы. Гигиеническое значение гумуса заключается в том, что он не загнивает, не выделяет зловонных газов, не привлекает мух; в процессе гумификации погибают патогенные микроорганизмы.

В почвах естественных экосистем процессы минерализации и гумификации находятся в равновесии, а продукты этих процессов служат основой для воспроизводства растений. Вмешательство человека зачастую не только нарушает равновесие, но и приводит к замещению этих процессов гниением. Гниение - тоже процесс биохимического разложения органических соединений, но протекающий с образованием аммиака, сероводорода и других ядовитых продуктов (птомаин, кадаверин и пр.), что вызывает санитарное неблагополучие.

Третья экологическая функция почвы - участие в процессах природного круговорота веществ , во многом обеспечивающих существование жизни на планете. За сутки 1 га леса способен поглотить и связать 220–280 кг диоксида углерода и выделить 120–160 кг кислорода. Роль почвы в этом сложном многофакторном процессе является ведущей.

Нормальное осуществление всех экологических функций почвы способствует санитарно-эпидемическому благополучию. Однако естественное их протекание в значительной степени осложняется объективными социальными процессами концентрации промышленного и сельскохозяйственного производства, населения, процессами урбанизации, характерными для настоящего периода развития цивилизации. Немаловажную роль играет и субъективный момент - потребительский подход к использованию природных ресурсов , присущий в настоящее время обществу с любым политическим строем и позволяющий игнорировать уже известные науке экологические законы, безнаказанно принимать и реализовывать волюнтаристские решения в области природопользования. Необратимые потери почвенных ресурсов в мире достигли к настоящему времени 20 млн км² , что почти вдвое больше, чем вся современная пашня, 70% которой, в свою очередь, требуют эффективного улучшения (мелиорации). В результате ветровой и водной эрозии ежегодно теряется 200 т/га почвенного материала.

Почва - сложная открытая природная система, обеспечивающая обмен веществ между другими элементами биосферы. В связи с высокими темпами ее деградации под влиянием антропогенного воздействия становится реальной угроза изменения глобального баланса кислорода и углекислого газа в атмосфере, уменьшения природных ресурсов биологически полноценной воды и других компонентов биоты.

Оценка характера и степени влияния антропогенного воздействия на состояние почвы, на ее основное свойство - плодородие, а также установление нормативов безопасных для развития почвы уровней такого воздействия - задачи экологии, почвоведения и агрономической науки.

Гигиена почвы как один из профилактических разделов медицинской науки изучает пути и проявления воздействия почвы, как природной, так и антропогенно измененной, на здоровье и бытовые условия жизни человека, устанавливает допустимые уровни воздействия и мероприятия, предупреждающие неблагоприятные для здоровья человека последствия такого воздействия.

13.4. Гигиенический критерий загрязнения почвы населенных мест

Определить, что такое загрязнение почвы, очень трудно. В самом деле, почва содержит все элементы Периодической системы в самых разных сочетаниях и соединениях. Одна из природных функций почвы, активно эксплуатируемая человеком, - захоронение останков живого. Исторически они считаются "грязным субстратом", но для почвы это нормальный, естественный компонент. В процессе сельскохозяйственного производства люди целенаправленно вносят в почву cельскохозяйственных угодий посторонние для данной почвы химические вещества (удобрения, пестициды и пр.), но это вмешательство нельзя назвать загрязнением, поскольку оно направлено на повышение главного природного свойства почвы - плодородия.

Согласно определению ВОЗ, под загрязнением почвы следует понимать химические вещества, биологические организмы (бактерии, вирусы, простейшие, гельминты) и продукты их жизнедеятельности, встречающиеся в почве в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве.

Каждый землепользователь должен конкретизировать это общее определение, исходя из собственных задач и направлений землепользования.

С гигиенических позиций под загрязнением почвы следует подразумевать лишь тот уровень содержания химических и биологических компонентов в ней, который становится опасным для здоровья при прямом контакте человека с почвой конкретного участка или через контактирующие с почвой среды по экологическим цепям: "почва–вода–человек"; "почва–атмосферный воздух–человек", "почва–растение–человек"; "почва–растение–животное–человек".

Таким образом, оценка чистоты почвы участка детского сада и территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ) промышленного предприятия или полигона захоронения твердых коммунальных отходов (ТКО) должна производиться по одним и тем же критериям, но абсолютные значения критериев, их гигиеническая трактовка и окончательный вывод в одном и другом случае будут различны.

13.5. Источники загрязнения почвы

Все загрязнения почвы можно разделить на химические (неорганические и органические) и биологические (вирусы, бактерии, простейшие, яйца гельминтов, ооцисты простейших).

Химические загрязнения делятся на две большие группы. К первой группе относятся вещества, вносящиеся в почву планомерно, целенаправленно, организованно. Это так называемые агрохимикаты - вещества самых различных химических классов, обладающие биологической активностью разной направленности. Необходимость их внесения диктуется агротехническими и экономическими причинами; их применение позволяет улучшить агротехнические свойства почвы, повысить ее плодородие и защитить культурные растения от вредителей. Только в случае внесения избытка этих препаратов по отношению к рекомендованным агротехническими регламентами, согласованными с санитарно-эпидемиологической службой, они приводят к загрязнению почвы.

Ко второй группе относятся химические вещества, попадающие в почву в процессе промышленного производства или бытовой деятельности человека. В эту группу входят вещества, поступающие в почву в процессе седиментации атмосферных выбросов промышленных предприятий, отработавших газов автотранспорта, при транспортировке хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, при захоронении бытовых и промышленных твердых отходов. Опасность веществ, поступающих в почву с отходами, определяется их токсичностью, способностью вызывать аллергенные, мутагенные и другие эффекты, опасные для здоровья человека, как в настоящее время, так и в последующих поколениях, а также их стабильностью в почве.

Загрязнителями почвы химическими веществами являются многие отрасли хозяйства. Крупным загрязнителем почвы выступает горнодобывающая промышленность. После извлечения горной массы (руда, каменный уголь, сланцы и пр.) из шахты или горного разреза ее подвергают сортировке на две части, из которых одна подвергается переработке, а вторая, часто бóльшая по объему, считается отходом (пустой породой) и складируется в окрестностях рудника или разреза в виде породоотвалов, терриконов. Первичная переработка руды, как правило, производится вблизи от места добычи. Смысл первичной переработки руды, так называемого обогащения, - разделение составляющих ее минералов и выделение "целевых" минералов, которые составляют не более 50%, а часто всего лишь 5–10% от массы руды. Данный этап переработки осуществляется в основном методом флотации. Остальная часть руды - хвосты флотации - направляется в хвостохранилища. Под породоотвалами, терриконами, хвостохранилищами оказываются погребенными громадные площади почвы, в том числе и плодородной (район Курской магнитной аномалии, Кемеровская область и др.), на неопределенно долгое время. Разнообразные химические соединения, содержащиеся в этих хранилищах, мигрируют в окружающую почву, грунтовые воды, разносятся ветром, загрязняя атмосферный воздух.

Техногенное воздействие горнодобывающей промышленности на природу во много раз превышает масштабы аналогичных природных процессов. Горнодобывающая промышленность США, строительство дорог и других сооружений ежегодно приводят к перемещению 7,6 млрд т грунта, а все природные явления (главным образом реки) перемещают не более 1 млрд т горных пород.

Одной из серьезных экологических проблем России становится загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами в нефтедобывающих районах (Западная Сибирь, Среднее и Нижнее Поволжье). Причины загрязнения - несовершенство технологии нефтедобычи, аварийные и технологические выбросы на нефтепромыслах, аварии на магистральных нефтепроводах. В отдельных районах Тюменской и Томской областей концентрации нефтяных углеводородов в почвах превышают фоновые значения в 150–250 раз. На тюменском Севере замазученными оказались 30 000 га оленьих пастбищ. В Западной Сибири выявлено свыше 20 000 га почвы, загрязненной нефтью с толщиной слоя не менее 5 см.

Вторым по объемам (по значению) загрязнителем почвы выступает энергетическая отрасль. На современных тепловых электростанциях и ТЭЦ, работающих на каменном угле, негорючая минеральная часть топлива, зола, составляющая от 65 до 35% веса топлива, отводится с помощью системы гидрозолоудаления в золоотвалы - обвалованные и разбитые на карты участки земли, где и остается на постоянное хранение. Золоотвалы крупной ТЭЦ занимают 400–800 га ценных земель. Дренажные воды золоотвалов, содержащие широкий спектр химических элементов, загрязняют горизонт грунтовых вод и в конечном счете поступают в близлежащий поверхностный водный объект. Велика роль в загрязнении почвы и выбросов угольных ТЭС в атмосферный воздух (сажа и зола уноса), которые загрязняют почву различными чужеродными веществами, в том числе бенз(а)пиреном (БП), сорбированными на частицах сажи и золы, а также радионуклидами, содержащимися в каменном угле. Крупная тепловая электростанция мощностью 1200 МВт, работающая на буром угле, даже при бесперебойной работе очистных установок с технической эффективностью 99%, выбрасывает в атмосферный воздух ежесуточно около 50 т золы, которая оседает на почву в окрестностях станции радиусом несколько километров.

С промышленными выбросами в атмосферу, особенно на близких расстояниях от источника выброса, в результате их осаждения в почву поступают содержащиеся в них вещества самой разнообразной химической природы. Так, в окрестностях завода ферросплавов содержание марганца в пахотном слое почвы (1–20 см) на расстоянии 500 м от источника выброса превышало фоновое содержание в 30 раз, на расстоянии 3000 м - в 4 раза. При этом концентрация марганца в клубнях и корнеплодах превышала контрольный уровень в 7–11 раз, а в наземных съедобных частях культурных растений - в 15 раз. Подобные эффекты описаны и для других цветных и редких металлов.

Вокруг предприятий цветной металлургии, а также вблизи от автомагистралей концентрации свинца в пахотном слое почвы достигают 100–1000 мг/кг (ПДК свинца - 20 мг/кг). Растения, выросшие на таких почвах, содержат до 1 мг/кг и более свинца, тогда как выросшие на почвах, не загрязненных промышленными выбросами, содержат свинец в концентрациях порядка десятых долей миллиграмма на 1 кг. В свою очередь, пыль, поднимаемая ветром с почвы промышленно загрязненных территорий, выступает вторичным источником загрязнения атмосферного воздуха.

Большое влияние на состав и функции почвы оказывают так называемые кислотные дожди. Причина кислотных дождей - растворение в атмосферной влаге оксидов азота и серы, поступающих в атмосферу в составе выбросов крупных металлургических комбинатов и теплоэнергоцентралей. Кислотность дождевой воды при этом понижается до рН 4 и менее. В результате подкисления почвы снижается ее плодородие. Кроме того, при подкислении происходит трансформация соединений металлов, содержащихся в почве, в направлении увеличения подвижных форм, которые начинают усиленно мигрировать в растения и подземные воды, увеличивая токсическую опасность для здоровья человека. Кислотные дожди выпадают не только в окрестностях предприятий, выбрасывающих оксиды азота и серы (локальный перенос, десятки километров), но и на громадных расстояниях от места образования кислой атмосферной влаги (межконтинентальный перенос).

Большую роль в загрязнении почвы играет современное сельскохозяйственное производство. Современная агротехника использует широкий ассортимент химических препаратов как природного происхождения, так и синтетических. Такие вещества в целях гигиенической регламентации удобно называть экзогенными в силу того, что они не присущи данной почве, а вносятся в нее преднамеренно, с конечной целью повышения урожая.

В связи с высоким экономическим эффектом, связанным с применением препаратов для борьбы с вредителями растений и для повышения урожайности, целенаправленное внесение экзогенных для почвы химических веществ во всем мире возрастает, с каждым годом в почву поступает все больше пестицидов, минеральных удобрений, структурообразователей почвы и пр.

Пестициды - группа химических и биологических соединений и препаратов, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений и животных, сорными растениями, вредителями сельскохозяйственной продукции, для регулирования роста растений, предуборочного удаления листьев и подсушивания растений.

Агрохимикаты - удобрения, химические мелиоранты, кормовые добавки, предназначенные для питания растений, регулирования плодородия почв и подкормки животных.

Столь широкий круг функционального назначения пестицидов и агрохимикатов, охватывающий все этапы агротехнического цикла, большое разнообразие применяемых веществ и препаратов, различающихся по химической природе, персистентности в природной среде и биологической активности, реальная возможность контакта с ними человека как в производственных, так и в бытовых условиях ставит перед санитарно-эпидемиологической службой проблему защиты населения от возможного неблагоприятного влияния процесса химизации сельского хозяйства на его здоровье.

Потенциальные потери урожая за счет болезней растений и вредителей сельского хозяйства составляют, по данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) (англ. Food and Agriculture Organization , FAO), 34,9% мирового урожая. Защитные же мероприятия обеспечивают дополнительно сбор с 1 га сельскохозяйственных угодий 2–3 ц зерна, 5 ц риса, 15–20 ц картофеля. В настоящее время находят применение несколько десятков тысяч различных пестицидов; ассортимент их постоянно изменяется в связи с синтезом новых, более эффективных и менее опасных препаратов.

При соблюдении научно обоснованных, безопасных для здоровья людей методов применение пестицидов способствует как охране сельскохозяйственных растений от их вредителей, так и получению высококачественных пищевых продуктов растениеводства. Фактическое содержание пестицидов в почве зачастую значительно превосходит допустимое, безопасное для здоровья человека и достигает на сельскохозяйственных угодьях некоторых территорий катастрофических величин (табл. 13-1). Такое загрязнение почвы пестицидами опасно при прямом контакте человека с загрязненной почвой или при миграции их в контактирующие среды (вода, воздух, растения) на уровне концентраций, небезопасных для человека; кроме того, возможна смена популяций отдельных видов почвенных микроорганизмов и микробиоценозов под воздействием пестицидов. В связи с этим бесконтрольное их применение может вызвать необратимые неблагоприятные изменения в среде обитания человека.

Таблица 13-1. Содержание хлорорганических пестицидов в почве, мг/кг
Характеристика участка	ДДТ (ПДК - 1,0)	ДДТ совместно с ДДЭ	Алдрин + Дилдрин (ПДК - 0,01)	Гептахлор-эпоксид (ПДК - 0,01)
Яблоневые сады (Великобритания)	5,25
Фруктовые сады (США)	2,1–118,9		2,1
Пахотные земли (Канада)		1,0	0,75	0,06–0,86
Пахотные земли (США)	4,7–30,0	0,5–7,2

При загрязнении почвы пестицидами вследствие нарушения агротехнических регламентов внесения употребление пищевых продуктов, выращенных на ней, грунтовой воды из местных источников, вдыхание загрязненного пестицидами воздуха могут привести к хроническим отравлениям.

Существует и проблема обезвреживания пестицидов с истекшим сроком годности, запрещенных к применению, но хранящихся на складах. Такие "неликвиды" в некоторых регионах составляют сотни тонн; в то же время рациональных способов их ликвидации в промышленном масштабе не предложено, а установленный правилами способ захоронения в металлических контейнерах на территории полигонов опасных отходов нереален из-за отсутствия таковых во многих регионах и дороговизны транспортировки. В силу этого имеют место несанкционированные свалки неликвидов, приводящие к образованию локальных очагов загрязнения грунтовых вод, поверхностных водных объектов.

Минеральные удобрения - промышленные и ископаемые продукты, содержащие элементы питания растений и используемые в целях повышения плодородия почвы. В состав минеральных макроудобрений входят основные элементы, повышающие плодородие (азот, фосфор, калий). Соответственно, макроудобрения делятся на азотные, фосфорные, калийные и смешанные. Микроудобрения содержат микроэлементы (бор, кобальт, марганец, медь, молибден и др.).

Ассортимент минеральных удобрений разнообразен. Например, группа азотных удобрений включает аммиачную воду, карбамид, нитрат натрия, аммиачную селитру, калиевую селитру и др. В группу фосфорных удобрений входят простой и двойной суперфосфаты, преципитат, основные шлаки и др.

Калий мигрирует в почве чрезвычайно медленно и не оказывает вредного воздействия на почвенный биоценоз и способность почвы к самоочищению. Однако вместе с ним вносятся ионы хлора (С1^– ). На 45–50 кг/га калийных удобрений (расчет на К₂ О) приходится 30–35 кг/га ионов хлора, вызывающего засоление почвы.

Несколько меньшую роль в загрязнении почвы играют фосфаты. Нормы внесения фосфорных удобрений колеблются от 120 до 400 кг/га. По последним данным, нагрузка фосфорных удобрений не должна превышать 600 кг/га, или 200 мг/кг почвы. Увеличение этих концентраций вызывает резкое ухудшение органолептических свойств и пищевой ценности растительных продуктов. Кроме того, минералы, из которых получают фосфорные удобрения (апатиты, фосфориты), обязательно содержат фтор. И поэтому внесение в почву фосфорных удобрений приводит к одновременному загрязнению почвы фтором. В некоторых регионах с фосфорными удобрениями в почву поступает до 20 кг/га, или около 7 мг/кг фтора. Из этого количества 0,1–0,4% переходит в растения. Уровень фтора в грунтовых водах может повышаться до 20 мг/л.

Минеральные микроудобрения вносятся в почву в относительно небольших количествах (в 10–100 раз меньших, чем макроудобрения). Однако в состав полимикроудобрений (ПМУ-7, ПМУ-8 и др.), которые широко применяются в сельском хозяйстве, входит, кроме целевых микроэлементов, довольно много свинца - от 0,3 до 1%. Полимикро-удобрения вносятся в почву в количестве 20–50 кг/га. При их нерациональном использовании вполне реальна опасность загрязнения почвы свинцом.

Около половины внесенных в почву минеральных удобрений мигрирует в грунтовые и поверхностные воды, особенно при применении в высоких дозах. Сокращение миграции возможно при одновременном внесении органических удобрений (навоза), количество которого ограничено по указанным выше причинам.

Таким образом, нерациональное использование минеральных макро- и микроудобрений может привести к опасным последствиям как для здоровья человека, так и для окружающей природной среды.

Структурообразователи почвы - химические вещества, вносимые человеком на сельскохозяйственные угодья в целях улучшения структуры почвы. В основном они представлены ПАВ. Как правило, эти вещества представляют собой нестабильные соединения и разрушаются под действием почвенных микроорганизмов.

Регуляторы роста растений - природные и синтетические органические соединения, которые в малых дозах активно влияют на обмен веществ в растениях. К синтетическим регуляторам роста растений относятся производные этилена, никотиновые соединения, карбаматы, фосфониевые соединения и пр. Остаточные количества препаратов в почве и растениях зависят от норм расхода. Синтетические регуляторы роста стабильны в почве и токсичны для человека. Сроки сохранения препаратов в почве (например, хлорхолинхлорида) увеличиваются в случае применения в сочетании с азотными удобрениями.

Источником загрязнения почвы является и современное животноводство, т.е. крупные животноводческие и птицеводческие комплексы. О масштабах таких хозяйств шла речь в разделе II настоящего учебника. Такое количество навоза, несомненно обладающего большой удобрительной ценностью и скапливающиеся на небольшой территории комплекса, не может быть использовано на окружающих сельскохозяйственных угодьях, если учитывать рентабельность его транспортировки. Таким образом, навоз превращается из удобрительного субстрата в загрязняющий почву субстрат (вещество в ненадлежащем количестве).

Городское хозяйство загрязняет почву разнообразными отходами производства и потребления. Отходами производства и потребления называются остатки сырья, материалов, полуфабрикатов или продуктов, которые образовались в процессе производства или потребления, а также товары, утратившие свои потребительские свойства.

С гигиенических позиций наиболее актуальными источниками загрязнения почвы являются твердые коммунальные и твердые промышленные - отходы. ТКО - это остатки веществ и предметов, образующиеся в процессе хозяйственно-бытовой деятельности человека и не используемые на месте.

С давних времен с целью освобождения окружающей среды от ТКО применялось захоронение их в почву. К обезвреживанию и минерализации химических веществ, поступающих в почву из бытовых отходов, почва приспособилась за миллионы лет эволюции жизни на Земле. Однако в современных условиях большую долю этих отходов составляют стекло и различные пластиковые изделия, используемые в качестве тары и упаковочного материала, характеризующиеся стабильностью и не подвергающиеся распаду в почве. Кроме того, в почву из ТКО поступают биологические загрязнения (патогенные и условно-патогенные бактерии, вирусы, простейшие, яйца геогельминтов).

Накопление и хранение ТКО на территории поселений нарушают санитарное состояние среды обитания человека. Организованное и санкционированное складирование на специально выделенных местах - усовершенствованных свалках - приводит к высокой концентрации загрязнений, которое также влечет за собой гигиенические проблемы, и эти инженерные сооружения, предназначенные для обезвреживания отходов, сами могут являться источниками загрязнения атмосферного воздуха и почвы окружающей территории, а опосредованно и грунтовых вод и воды поверхностных водных объектов.

ТПО - остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, которые образовались в процессе производства, а также товары, утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства.

По данным ВОЗ, 50% и более сырьевых продуктов промышленности в конечном счете становятся отходами. В процессе выщелачивания ТПО под влиянием метеорологических условий или при межкомпонентных взаимодействиях в местах их хранения или захоронения в почву могут образовываться разнообразные токсические вещества, способные к миграции по пищевым цепочкам и, следовательно, представляющие определенную опасность для человека.

Существенную часть ТПО, образующихся в поселении, представляют осадки очистных сооружений городской и промышленных канализаций.

Особую опасность для здоровья человека представляют так называемые опасные отходы - твердые, пастообразные и жидкие промышленные отходы, содержащие токсичные, мутагенные и канцерогенные вещества. Это шламы коксохимических заводов, гальванических производств, кубовые остатки различных химических производств и т.п. По степени токсичности компонентов опасные отходы делятся на классы: 1-й класс - чрезвычайно опасные, 2-й класс - высокоопасные, 3-й класс - умеренно опасные, 4-й класс - малоопасные. Класс опасности учитывается при определении условий сбора, транспортировки, способов обезвреживания и захоронения опасных отходов.

В процессе работы наземного транспорта в почву поступают продукты неполного сгорания моторного топлива, коррозии металлов, истирания резиновых шин, тормозных колодок и пр. Это такие токсические вещества, как свинец, хром, БП и др. Повышенное количество даных веществ в почве отражается на химическом составе растений, что сказывается на здоровье людей и животных. Установлена прямая зависимость между плотностью автомобильных потоков и содержанием свинца в почвах придорожной полосы. Естественно, что выращивание овощей, злаков и других растительных продуктов питания, выпас скота вблизи транспортных магистралей небезопасны для здоровья человека.

Глава 14. Влияние почвы на здоровье и условия жизни населения

14.1. Особенности и пути влияния почвы на здоровье и условия жизни населения

В отличие от воды и атмосферного воздуха непосредственный контакт человека с почвой в современных условиях весьма ограничен и не приводит к болезненным расстройствам, за исключением возможности раневой инфекции. Тем не менее знание о гигиеническом состоянии почвы очень важно для практической санитарии.

Почва влияет на здоровье и условия жизни человека, как правило, опосредованно . Рассматривают несколько путей такого воздействия.

Первый путь - через растения как продукты питания человека и животных. Количественная сторона питания человека может страдать при нарушении основного свойства почвы - ее плодородия. Естественный круговорот веществ в природе приводит к постоянному повышению плодородия девственной почвы в результате постоянной кумуляции солнечной энергии и преобразования ее в энергию химических связей тканей организмов почвенного биоценоза. Почва, преобразованная человеком с целью получения продуктов питания, даже при научно обоснованных приемах ее обработки, способна дать то же количество первичной продукции, что и девственная почва, лишь при затрате энергии на порядок больше. Нарушение агротехнологии приводит не только к уменьшению продукции, но и к изменению ее качества, что может отражаться на обеспечении населения белком, витаминами и другими биологически активными веществами.

Большую роль в деградации почвы сельскохозяйственных угодий, характерной для ХХ и ХХI вв., играет и процесс урбанизации. Территории мегаполисов с их высокой плотностью заселения "притягивают" колоссальные количества растительной и животной продукции сельского хозяйства, обедняя тем самым сельскохозяйственные территории биогенами.

Нарушение баланса химических элементов в почве, как это наблюдается в биогеохимических провинциях, может приводить к выраженным массовым заболеваниям, получившим название эндемических болезней. Неблагоприятное влияние на качество продуктов растениеводства оказывает почва, загрязненная отходами промышленного производства. В плодах и овощах, выращенных на почве в окружении заводов, выбрасывавших в атмосферный воздух карбид кальция, наблюдалось изменение кислотности, появление постороннего привкуса, снижение сахаристости винограда. У кроликов, в рацион которых входила трава, выросшая на почве в окрестностях завода вторичной переработки цветных металлов, по истечении 3 мес содержание свинца в печени было в 9 раз, в костях - в 5 раз больше, чем у контрольных животных. Подобных примеров в литературе достаточно, чтобы утверждать, что вещества, попавшие тем или иным путем в почву, могут накапливаться в растениях, включаться в пищевые цепи и таким образом оказывать влияние на здоровье человека.

Второй путь опосредованного влияния почвы на здоровье - через питьевую воду . Почвенная вода может содержать все химические элементы и соединения, способные растворяться. При определенных условиях почвенный раствор может сообщаться с грунтовой водой, а через нее не исключена связь и с межпластовыми водоносными горизонтами. Так, Воронежский комбинат синтетического каучука в 40-е гг. XX в. сбрасывал промышленные сточные воды для очистки на поля фильтрации. Спустя десятки лет от начала эксплуатации полей фильтрации жители Воронежа, снабжавшиеся питьевой водой из подземного межпластового горизонта, обратили внимание на то, что питьевая вода стала пениться. При расследовании было установлено наличие в питьевой воде некаля - ПАВ, компонента сточных вод комбината. Понадобились затратоемкие и громоздкие мероприятия по переносу городского водозабора за пределы влияния полей фильтрации. Массовое распространение у нас в стране и за рубежом получило загрязнение грунтовых вод на территориях интенсивного земледелия нитратами как результат избыточного применения азотных минеральных удобрений.

Третий путь влияния - через почвенный воздух. В местах интенсивного загрязнения почвы органическими веществами биологического происхождения (свалки ТКО, поля орошения, фильтрации, поля массовых захоронений людей и животных и пр.) состав почвенного воздуха в значительной мере изменен. Содержание углекислоты может достигать 15–18 об.%, содержание метана увеличивается до 22, водорода - до 27 об.%. На этих территориях постоянный обмен почвенного воздуха с атмосферным приводит к загрязнению последнего в зоне дыхания людей. В результате могут наблюдаться различные расстройства здоровья в виде головных болей, слабости; в некоторых случаях имели место сильные интоксикации, проявлявшиеся в обмороках, потере сознания. Реально такие интоксикации могут наблюдаться при рытье колодцев, котлованов, нахождении (проживании) в подвалах с недостаточной изоляцией стен.

Почва, загрязненная физиологическими выделениями человека и животных, может быть фактором риска распространения инфекционных заболеваний и гельминтозов. Патогенные микробы могут в течение определенного времени в ней сохраняться, а иногда даже размножаться. Еще более устойчивы в этом отношении яйца гельминтов. Геогельминты, например, одну из стадий своего развития обязательно проходят в почве. И для биологических факторов принцип опосредованности влияния почвы на здоровье человека остается справедливым; инфекционное начало поступает в организм человека либо через инфицированные овощи, либо с пылью, витающей в атмосферном воздухе. В сельской местности и в настоящее время имеет место сооружение дворовых уборных с поглощающим выгребом. Кишечная микрофлора из такого выгреба по почве распространяется в радиусе до 50 м. Несоблюдение должного санитарного разрыва при сооружении грунтового колодца приводит к бактериальному загрязнению питьевой воды.

Пути опосредованного влияния почвы на здоровье человека представлены схематически на рис. 14-1.

Рис. 14-1. Пути влияния почвы на здоровье и условия жизни человека

14.2. Проявления неблагоприятного влияния почвы на здоровье и условия жизни населения

Неблагоприятное опосредованное влияние почвы на человека может проявиться либо в виде болезней, нозологических форм (воздействие этиологических факторов), либо в нарушении условий жизни (воздействие факторов риска). Неблагоприятные факторы могут быть обусловлены природным составом почвы или стать результатом техногенного (антропогенного) воздействия на почву.

Нарушения здоровья, связанные с природным составом почвы (микроэлементозы) . Элементный состав почв чрезвычайно разнообразен, и это разнообразие зависит от многих природных факторов. Имеются географические регионы, состав почв в которых резко отличается от остальных по содержанию (повышенному или пониженному) и соотношению тех или иных микроэлементов. Такие регионы получили название биогеохимических провинций .

Биогеохимическая провинция, по В.В. Ковальскому, - это область на поверхности Земли, отличающаяся содержанием химических элементов в почвах, водах и других средах. Причем содержание этих элементов может быть выше или ниже биологического оптимума. Биогеохимические провинции с пониженным содержанием отдельных элементов связаны с особенностями состава почвообразующих пород или интенсивным проявлением элювиального процесса. Биогеохимические провинции с повышенным содержанием элементов формируются в расположении рудных месторождений, в районах аккумулятивных ландшафтов. Повышенные концентрации могут быть обусловлены также выбросами крупных промышленных предприятий и загрязняющим влиянием мегаполисов (техногенные биогеохимические провинции).

Природные биогеохимические провинции - это местности на Земле, в пределах которых биологические реакции живых организмов определяются аномальными уровнями содержания и соотношения природных микроэлементов. Они расположены в зонах залегания рудных и нерудных ископаемых, в зонах вулканизма, в обедненных химическими элементами почвенных зонах. Нарушение баланса химических элементов в почве и почвообразующих породах приводит к соответствующему изменению химического состава воды местных водных объектов. Следствием этого своеобразия состава ведущих частей окружающей среды являются различные необычные биологические реакции местной флоры и фауны. Микроэлементы, входя в состав различных химических регуляторов обмена веществ или действуя в виде неорганических соединений как катализаторы последних, оказывают огромное влияние на ход и направленность обменных процессов. Если аборигены биогеохимических провинций потребляют местные продукты питания, у них могут развиваться те или иные патологические изменения и даже выраженные нозологические формы, обусловленные необычным микроэлементным составом пищи, так называемые эндемические геохимические болезни .

Низкий уровень йода в горных породах, в том числе и почве, в некоторых местностях приводит к низкому содержанию его в растениях, а затем и в мясе местных животных, идущих в пищу местному населению. Низким оказывается содержание йода и в воде местных водных объектов. В результате пищевой рацион аборигенов, использующих только местные продукты питания, оказывается дефицитным по йоду. Недостаток йода в пищевом рационе служит причиной массового заболевания эндемическим зобом в результате недостаточного синтеза тиреоидных гормонов, содержащих йод. В большинстве случаев наблюдается эутиреоидный зоб, что свидетельствует об адекватном функционировании щитовидной железы. Интенсивность зобной эндемии в районах при одинаковом уровне содержания йода в почве и других элементах природной среды меняется в зависимости от соотношения в этих средах йода и других микроэлементов, в частности меди и йода, кобальта и йода. Чем выше коэффициенты Cu:I и Co:I, тем интенсивнее зобная эндемия. Йодную недостаточность отягчает также и дефицит витаминов в рационе. В литературе отмечено более 50 факторов риска, отягчающих йодную недостаточность и усугубляющих заболевание эндемическим зобом.

С гигиенических позиций важно, что эндемический зоб эпидемиологически связан с эндемическим кретинизмом, глухонемотой и умственной отсталостью , распространенность которых варьирует в зависимости от тяжести йодной недостаточности. Наиболее тяжелые случаи кретинизма возникают, если йодная недостаточность пищевого рациона матери имела место в период эмбрионального развития ребенка.

Эндемический зоб известен во всем мире; об эндемии говорят, если распространенность зоба в субпопуляции достигает 5% и более среди детей и подростков или 30% и более среди взрослых. Такой уровень распространенности требует соответствующего вмешательства органов здравоохранения.

Суточный баланс поступления йода в организм человека, по А. П. Виноградову, складывается из 70 мкг йода растительной пищи, 40 мкг мясной пищи, 5 мкг йода воздуха и 5 мкг йода воды, составляя всего 120 мкг/сут. Установлено, что на территории биогеохимической провинции для предупреждения эндемического зоба достаточно 50 мкг йода в рационе.

В начале ХХ в. существовали биогеохимические провинции, в которых распространенность зоба достигала 50% и более; распространенность кретинизма и глухонемоты в таких популяциях составляет 3–4%. Введение обязательной государственной программы снабжения населения йодированной солью в сочетании с должным контролем и санитарно-просветительной работой позволяют добиться значимого результата через несколько лет ее проведения.

В 1865 г. русский врач Н.И. Кашин описал эндемическую болезнь , которая первоначально была названа уровской (по названию р. Уров в Забайкалье). Впоследствии эта болезнь была детально изучена русским врачом Е.В. Беком и получила название "болезнь Кашина–Бека". Эндемические очаги этой болезни описаны также в Зейском районе Амурской области, в некоторых районах Тувы и в Корее. Болезнь представляет собой деформирующий остеоартрит; начинается в возрасте 8–20 лет, протекает хронически, без характерных изменений внутренних органов. Нарушения развития костной системы наблюдаются также у домашних и диких животных, обитающих в этих регионах.

В ХХ в. установлено, что в эндемическом очаге уровской болезни имеет место повышенное содержание в почве и произрастающих на ней растениях стронция (стабильного) и пониженное содержание кальция. В меньшей степени отмечался дефицит бария, фосфора, меди, йода и кобальта. Конкурентные отношения стронция и кальция в живом организме известны из санитарно-токсикологических экспериментов.

Прогрессирование этой длительной болезни приостанавливается при радикальной перемене образа жизни и питания, при перемене места жительства. Приведенными двумя примерами перечень эндемических болезней в биогеохимических провинциях не исчерпывается, и для эффективной борьбы с ними необходимо изучение их причин путем геохимических и биохимических исследований и статистическое доказательство причинно-следственных связей.

В современных условиях для населения развитых стран характерно включение в рацион разнообразных продуктов питания, в том числе и произведенных из сырья, происходящего из других регионов. И поэтому роль биогеохимических провинций в развитии микроэлементозов постепенно снижается, уступая место другим факторам (особенности кулинарной обработки, нерациональные режим питания, состав рационов и пр.). Примечательно, что в современных учебниках и справочниках об уровской болезни имеются лишь редкие и краткие сообщения, а частота эндемического зоба в регионах, где силами власти и общества проводятся профилактические мероприятия, рекомендованные ВОЗ, значительно снизилась.

Своеобразие биогеохимической обстановки может приводить не только к распространению этиологически обусловленных нозологических форм болезней. В конце ХХ в. было проведено значительное эколого-гигиеническое исследование в Республике Чувашии. Работа продолжалась более 20 лет и включала экспедиционные исследования на территории республики с использованием геохимических, биохимических, социально-гигиенических, гигиенических, зоотехнических и других методов. Натурные исследования были дополнены хроническими санитарно-токсикологическими экспериментами. Результаты исследования позволили провести биогеохимическое картирование территории республики. В зоне песчано-подзолистых почв у 88–48% обследованных коров наблюдались существенные отклонения (в сторону повышения) от физиологических норм содержания в крови калия, кальция, фосфора, общего белка, альбуминов. Подобное повышение содержания электролитов и белковых фракций в крови наблюдалось также у 88–36% практически здоровых обследованных.

Подобные отклонения от физиологических норм у домашних животных, обитавших в той же республике в зоне распространения серых лесных почв, наблюдались лишь в 3–10% случаев, а среди населения - у 2–15% обследованных.

На территории зоны песчано-подзолистых почв регистрируется более высокая по сравнению с зоной серых лесных почв заболеваемость населения мочекаменной болезнью, рассеянным склерозом, раком желудка, хроническим холециститом, гастритом, сахарным диабетом, тиреотоксическим зобом. Функциональными пробами у аборигенов этого региона установлено значительное напряжение нейрогуморальных, гормональных и почечных механизмов гомеостаза. Учитывая одинаковые социально-экономические и бытовые условия жизни сельского населения двух указанных зон, авторы исследования объясняют установленные факты этиопатогенетической ролью биогеохимических условий, сложившихся в зоне песчано-подзолистых почв. Эти условия заключаются в умеренном недостатке йода и кобальта, неблагоприятном соотношении йода и кремния с другими микроэлементами в этих средах. Не исключены и иные трактовки изложенных результатов, однако роль биогеохимической обстановки в изменении электролитного и протеинового профиля крови и в повышенной заболеваемости сельского населения зоны песчано-подзолистых почв в Чувашии несомненна. Этими и многими другими подобными исследованиями доказано, что дефицит эссенциальных микроэлементов способствует кумуляции и усилению токсического действия свинца, кадмия, никеля и других потенциально токсичных микроэлементов. Для гипомикроэлементозов известен ряд общих закономерностей. Все они сопровождаются нарушением иммунного гомеостаза в направлении снижения иммунной резистентности, морфологическими изменениями желез внутренней секреции со снижением их функциональной активности. Снижение иммунной резистентности и эндокринопатии создают благоприятные условия для развития разнообразной неинфекционной, в том числе и онкологической, патологии.

Нарушения здоровья, связанные с техногенным и антропогенным загрязнением почвы. Интенсивная производственная активность человека в ХХ в., процесс индустриализации, породивший производственные установки колоссальной единичной мощности, многочисленные промышленные комбинаты и территориально-производственные комплексы привели к тому, что масштабы воздействия человека на природное окружение, в том числе и на почву, стали сравнимы, а иногда и превосходят объемы и интенсивность естественных геологических процессов. На некоторых территориях появились нехарактерные для местных природных условий скопления различных химических веществ в самых различных сочетаниях. Такие территории получили название техногенных биогеохимических провинций.

Техногенные биогеохимические провинции - местности, в пределах которых аномальные уровни содержания и соотношения макро- и микроэлементов, а вследствие этого и атипичные биологические реакции живых организмов биосферы полностью определяются хозяйственной деятельностью человека или ее последствиями . Территориальные масштабы техногенных биогеохимических провинций могут быть самыми различными: от многих сотен и тысяч квадратных километров (территория Курской магнитной аномалии, отвалы нефелинов на Кольском полуострове и т.п.) до территории городского района или его части, находящихся в зоне влияния выбросов промышленного предприятия.

На Южном Урале разрабатывается более 300 месторождений, дающих до 80 млн т сырой руды в год, при переработке которой получается 8–10% промышленных отходов России. В Челябинской области техногенное загрязнение земель тяжелыми металлами захватывает площадь 29 500 км² ; широко распространены геохимические аномалии элементов (Zn, Cu, Pb, Hg, Cd, As), концентрация которых в сотни раз превышает ПДК для почв. Различные соматические заболевания на территории этих геохимических провинций протекают тяжелее, чем в других регионах.

Типичный пример техногенной биогеохимической провинции - территория и окрестности г. Карабаш Челябинской области, в котором с 1910 г. действует медеплавильный завод. В составе выбросов завода в атмосферный воздух содержатся оксиды и сульфиды многих металлов, в том числе свинца. Выбросы последнего в конце ХХ в. составляли до 2000 т в год. С 1992 г. в связи со снижением объема производства загрязнение атмосферного воздуха значительно снизилось, однако уровень загрязнения почв свинцом остается чрезвычайно высоким - от 200 до 1500 мг/кг. Овощи, выращиваемые на этих почвах, содержат свинец в концентрации 1,5–2,5 мг/кг при допустимой остаточной концентрации (ДОК) 0,5 мг/кг. В меньшей степени наблюдается превышение нормативов содержания в почве кадмия, мышьяка, никеля и цинка. У детей, посещавших детский сад, расположенный в непосредственной близости от медеплавильного завода, обнаружено повышенное по сравнению с детьми, проживающими в других районах города, содержание в волосах цинка, ртути, калия, натрия, в меньшей степени меди на фоне значительного снижения содержания кальция и магния, что является косвенным свидетельством дисбаланса минерального обмена организма.

Еще одним примером техногенной биогеохимической провинции может быть территория Томска, областного центра с полумиллионным населением, развитой химической, машиностроительной и приборостроительной промышленностью. Детальным геохимическим картированием территории города на основе спектрального анализа проб почвогрунтов определено распределение по территории города 48 элементов Периодической системы.

Интегральная оценка распределения давалась по суммарному показателю загрязнения (СПЗ) , который определялся по формуле:

СПЗ = С₁ /ПДК₁ + C₂ /ПДК₂ ….+….C_n /ПДК_n ,

где С₁ , С₂ , … С_n - фактически измеренные, ПДК₁ , ПДК₂ , … ПДК_n - предельно допустимые концентрации соответствующего элемента в пробах почвы.

В результате исследования установлено, что практически вся территория города представляет собой техногенную геохимическую провинцию, в пределах которой выделяются участки с различными уровнями СПЗ. Авторами исследования проведена группировка полученных данных по шкале: СПЗ = [2–15] - слабое, СПЗ = [16–64] - среднее и СПЗ 65 и выше (до 128) - сильное загрязнение (рис. 14-2). Проведенный корреляционный анализ уровня загрязнения почвы микрорайонов Томска и заболеваемости (по группам болезней) проживающих в них детей не всегда показывал достаточно достоверную тесноту связи.

Рис. 14-2. Техногенное химическое загрязнение почвы Томска. Уровни загрязнения: 1 – СПЗ от 1 до 15 (слабое); 2 – СПЗ от 16 до 64 (среднее); 3 – СПЗ от 65 до 127 (высокое); 4 – СПЗ 128 и выше (чрезвычайно высокое). Числа от 1 до 26 – номера жилых микрорайонов города

Причина этого, очевидно, в том, что при разработке не учитывалось влияние на показатели здоровья загрязнения атмосферного воздуха, зональное распределение которого, естественно, не полностью совпадает с зональным распределением загрязнения в почве.

Еще одна причина слабой корреляции по сравнению с предыдущим примером по Чувашии - меньшая степень контакта с почвой, как прямого, так и опосредованного (через продукты питания и питьевую воду), детей Томска по сравнению с сельским населением Чувашии. Однако определенная доля влияния техногенного загрязнения почвы газонов, парков и детских площадок (фактор риска) на нарушение здоровья городского населения, несомненно, имеет место.

Загрязнение почвы физиологическими выделениями человека и животных происходит при выпасе скота на пастбищах, при хранении навоза и использовании его в целях удобрения полей, при утилизации хозяйственно-бытовых сточных вод на коммунальных или земледельческих полях орошения. Возможно фекальное загрязнение почвы в неканализованных поселениях при низкой культуре домашнего хозяйства. Необходимо помнить и о возможной опасности загрязнения почвы при несанкционированном, по неграмотности или вследствие отсутствия соответствующей паспортизации, вскрытии захоронений трупов животных, погибших от сибирской язвы. Споры бациллы сибирской язвы обнаруживаются в почве и грунтах через десятки лет после захоронения, а при определенных условиях (температура воздуха не ниже 12 °С, наличие гумуса и микроэлементов) бациллы способны и вегетировать в почве.

Заражение человека через загрязненную почву может происходить при самых различных обстоятельствах. Заражение столбняком и газовой гангреной возможно при непосредственном контакте с загрязненной почвой через механически поврежденную кожу во время полевых, землекопных работ, военных действий. Заражение ботулизмом происходит при попадании возбудителя из почвы на овощи, ягоды, грибы и пр. и создании благоприятных для его размножения анаэробных условий (консервирование и пр.). Заражение человека кишечными инфекциями происходит часто через загрязненные почвой овощи, однако наибольшую опасность представляет вторичное загрязнение источников питьевого водоснабжения – подземных и поверхностных вод.

Особенно велика роль почвы в распространении гельминтозов и паразитарных болезней, вызванных простейшими (лямблиоз, криптоспоридоз и пр.). Яйца геогельминтов (аскариды, власоглавы, стронгилоиды) с испражнениями больного попадают в почву, где проходят одну из стадий развития. Для человека они становятся заразными после того, как в них разовьется личинка. Зрелые инвазивные яйца попадают в организм человека с загрязненными почвой овощами. Аскаридоз является эндемичной инвазией в большинстве регионов России. Более высокий уровень показателей заболеваемости среди сельского населения, а также тот факт, что 70% заболевших составляют дети, - убедительные аргументы в пользу почвенного механизма заражения аскаридозом.

Заражение анкилостомозом происходит через личинки анкилостом, которые в почве созревают из яиц. Более сложный, но эпидемиологически реальный путь заражения: больной человек–почва–промежуточный хозяин (свиньи, крупный рогатый скот)–человек - характерен для возбудителей тениидозов (бычий и свиной цепни).

Яйца геогельминтов сохраняют жизнеспособность в почве от 3 до 10 лет, биогельминтов - до 1 года, цисты кишечных патогенных простейших - от нескольких дней до 3–6 мес.

Определенное эпидемиологическое значение как механические переносчики возбудителей ряда инфекционных и инвазионных болезней человека имеют синантропные мухи (комнатные, мясные и др.), две стадии развития которых проходят в почве или скоплениях разлагающихся органических отходов. Критерием санитарно-энтомологического состояния почвы является наличие или отсутствие в пробах почвы преимагинальных стадий (личинки и куколки) синантропных мух.

Таким образом, несмотря на ограниченность прямого контакта человека с почвой по сравнению с другими элементами среды обитания, неблагоприятное воздействие загрязненной почвы на здоровье человека сохраняет свою актуальность и в наши дни и требует разработки и реализации профилактических и противоэпидемических мероприятий.

Глава 15. Методы гигиенической регламентации состояния и состава почвы аселенных мест

15.1. Гигиеническое нормирование содержания экзогенных химических веществ в почве

Гигиеническое нормирование химического фактора в среде обитания человека в ХХ в. успешно развивалось относительно многих элементов среды обитания человека - воды, атмосферного воздуха, воздуха рабочей зоны производственных помещений. Освоение космического и подводного пространств вызвало к жизни нормирование химического состава и физических свойств воздуха соответствующих систем автономного жизнеобеспечения – космических и подводных аппаратов. Подобные исследования оказались актуальными и в области гигиены питания.

Однако в области гигиены почвы гигиенического нормирования долго не было. Почва - узловой момент природного круговорота веществ, и в ее составе в разнообразных комбинациях присутствуют все элементы Периодической системы Д.И. Менделеева и многие соединения и комплексы, присущие "живому веществу" (выражение В.И. Вернадского). Почва не потребляется человеком непосредственно, как воздух и вода, а ее опосредованное влияние на человека через другие элементы среды обитания контролируется гигиеническими нормативами в этих средах. Однако в условиях широкой химизации сельскохозяйственного производства норматив ДОК (допустимое остаточное количество ядохимиката в продуктах питания) не мог полностью исполнить свою профилактическую роль, поскольку отражал содержание опасного вещества в уже произведенном продукте. С появлением такого продукта цивилизации, как городские сточные воды, использование в сельскохозяйственном производстве удобрительных свойств самих сточных вод или осадков, образующихся при их очистке, приводило к накоплению в почве тяжелых металлов, которые переходили (транслоцировались) из почвы в выращиваемые на ней продукты питания в концентрациях, опасных для человека. В каких пределах можно использовать городские сточные воды или их осадки в агротехнике, было неизвестно. Таким образом, возникли предпосылки для гигиенического нормирования химического фактора не только в пищевых продуктах, непосредственно потребляемых человеком, но и на "дальних подступах", т.е. в почве. Профессор Е.И. Гончарук предложил методическую схему гигиенического нормирования содержания в почве экзогенных (преднамеренно вносимых в почву человеком) веществ и дал определение ПДК экзогенного вещества в почве.

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

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

На первом этапе изучают физико-химические свойства вещества и его стабильность в почве, главными характеристиками которой является время разрушения 50% вещества (Т₅₀ ) или практически всего вещества (Т₉₉ ).

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

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

Фитоаккумуляционный (транслокационный) показатель вредности характеризует способность нормируемого химического вещества переходить из почвы через корневую систему в растение и накапливаться в его зеленой массе и плодах. Недействующей концентрацией по этому показателю вредности является та максимальная концентрация химического вещества в почве (в миллиграммах на 1 кг абсолютно сухой почвы), при которой накопление вещества в плодах сельскохозяйственных растений к моменту сбора урожая не превысит допустимых остаточных количеств, установленных для продуктов питания. Пороговая и недействующая концентрации по этому показателю устанавливаются в санитарно-агрономическом эксперименте с использованием фитоклиматической камеры (рис. 15-1).

Рис. 15-1. Фитоклиматическая установка (схема): 1 - пульт управления; 2 - таймер; 3 - гравий; 4 - модельный почвенный эталон; 5 - терморегулятор; 6 - вентилятор; 7 - источник света; 8 - тест-растение; 9 - трубка для подачи воды; 10 - микролизиметр

Миграционный водный показатель вредности отражает процесс миграции изучаемого вещества в подземные (грунтовые) воды. Недействующей концентрацией по этому показателю вредности является максимальная концентрация вещества в почве (в миллиграммах на 1 кг абсолютно сухой почвы), при которой поступление химического вещества в грунтовые воды не превышает ПДК нормируемого вещества в воде водных объектов. Изучение вещества по этому показателю вредности проводится в эксперименте на фильтрационной установке (рис. 15-2).

Рис. 15-2. Фильтрационная установка (схема): 1 – расходный бак; 2 – дозатор воды; 3 – слой модельного почвенного эталона; 4 – слой речного мелко- и среднезернистого песка; 5 – слой крупнозернистого песка; 6 – слой гравия; 7 – водяной затвор; 8 – колба для сбора фильтрата; 9 – дырчатое дно; 10 – наружное дно установки

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

Недействующая концентрация устанавливается экспериментальным путем в микроклиматической камере.

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

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

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

Предельно допустимый уровень внесения химических веществ в почву (ПДУВ) - безопасное для здоровья людей количество пестицида или агрохимиката (в килограммах на 1 га), вносимое в почву при ее химической обработке, рассчитанное на основе ПДК.

Безопасное остаточное количество химического вещества (БОК) - безопасное для здоровья людей количество пестицида или агрохимиката (в миллиграммах на 1 кг почвы), оставшееся в почве ко времени выхода рабочих на сельскохозяйственные поля после их химической обработки и в конце вегетационного периода растений.

Расчет ПДУВ и БОК производят по формулам:

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

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

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

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

В связи с потребностями санитарной практики на основе расчетных и экспресс-экспериментальных методов разработаны временные гигиенические нормативы - ОДУ для пестицидов, как правило, по транслокационному показателю вредности.

Опыт гигиенического нормирования экзогенных химических веществ в почве свидетельствует, что культурные растения активно поглощают пестициды, которые сохраняются в них достаточно продолжительное время, и анионы токсичных металлов, которые накапливаются в продуктивных частях растений. Этот факт должен учитываться в практике государственного санитарно-эпидемиологического надзора в области химизации сельскохозяйственного производства.

15.2. Санитарные показатели почвы

Как и в области санитарной охраны водных объектов, в санитарной охране почвы, кроме гигиенических нормативов, используются санитарные показатели , по которым можно судить о динамике процессов обезвреживания загрязнений почвы и обосновывать решения о возможности использования участков территории для тех или иных целей (табл. 15-1). Допустимые пределы санитарных показателей почвы для тех или иных объектов выработаны эмпирически, многолетней санитарной практикой и указываются в соответствующих санитарных правилах.

Санитарное число отражает давность органического загрязнения почвы и степень завершенности процессов гумификации. Присутствие кишечной палочки и спор перфрингенс - свидетельство загрязнения почвы фекалиями человека или животных; по соотношению количества этих микроорганизмов можно судить о давности загрязнения. Санитарное значение гельминтологических и энтомологических показателей понятно без комментариев

Таблица 15-1. Санитарные показатели почвы поселений
Показатели	Состояние почвы
Показатели	Чистая	Допустимая	Умеренно опасная	Опасная	Чрезвычайно опасная
Санитарно-химические: – санитарное число Хлебникова (N_гумуса :N_{органич} ); – суммарный показатель загрязнения (Zc)	0,98 и больше -	0,98 и больше <16	от 0,85 до 0,97 16–32	от 0,70 до 0,84 32–128	меньше 0,69 >128
Санитарно-бактериологические: – обобщенные колиформные бактерии (ОКБ), в том числе E. coli КОЕ/г; – энтерококки (фекальные). КОЕ/г; – патогенные бактерии, в том числе сальмонеллы КОЕ/г	0 0 0	1–9 1–9 0	10–99 10–99 0	100 и более 100–999 1–99	- 1000 и более 100 и более
Санитарно-гельминтологические: – жизнеспособные яйца гельминтов, опасные для человека и животных, экг/кг; – жизнеспособные личинки гельминтов, опасные для человека и животных, экг/кг	0 0	1–9 1–9	10–99 10–99	100–999 100–999	1000 и более 1000 и более
Санитарно-паразитологические: – цисты (ооцисты) патогенных кишечных простейших, экз/100 г	0	1–9	10–99	100–999	1000 и более
Санитарно-энтомологические: – личинки - Л, куколки - К синантропных мух, экз/в пробе	0	0	Л 1–9 К отсутствие	Л 10–99 К 1–9	Л 100 и более К 10 и более
Патогенные вирусы	Отсут-ствие	Отсут-ствие	Отсут-ствие	1–9	10 и более

Санитарное благополучие почвы определяется не абсолютным уровнем санитарных показателей, а адекватностью их уровня функциональному назначению исследуемого участка почвы. Почва мест рекреации, детской площадки относится к категории "чистая". В то же время почва сельскохозяйственных угодий, в которую в соответствии с агротехнической картой внесли органические удобрения, несмотря на категорию в соответствии с табл. 15-1 "опасная", не требует проведения санитарных мероприятий. Большое значение санитарные показатели почвы имеют при выборе земельного участка для нового строительства, при надзоре за сооружениями для обезвреживания отходов как в процессе эксплуатации этих объектов, так и в период их вывода из эксплуатации.

Глава 16. Мероприятия по предупреждению и ликвидации загрязнения почвы населенных мест

16.1. Понятие санитарной охраны почвы населенных мест

Санитарная охрана почвы населенных мест - комплекс мероприятий для предупреждения и устранения таких изменений состава и свойств почвы, которые могут оказать вредное влияние на здоровье и условия жизни населения.

Особенности почвы как элемента среды обитания, охарактеризованные в предыдущих главах, позволяют рассматривать мероприятия по санитарной охране почвы применительно к функциональному назначению участков почвы в хозяйственной и бытовой деятельности человека. По этому принципу можно выделить мероприятия по охране почвы сельскохозяйственных угодий, почвы территории поселений и рекреационных зон, почвы в местах обезвреживания бытовых и промышленных отходов производства и потребления. Осуществляются также мероприятия в процессе рекультивации земель, т.е. восстановления хозяйственной ценности земель после окончания эксплуатации карьера для добычи полезных ископаемых, после ликвидации породоотвала, закрытия полигона захоронения ТКО или ТПО, после окончания строительства какого-либо объекта и пр.

16.2. Мероприятия по санитарной охране почвы сельскохозяйственных угодий

Важнейшее направление в этой группе санитарно-профилактических мероприятий - контроль соблюдения регламентов применения пестицидов и агрохимикатов. Существуют гигиенические нормативы, обеспечивающие безопасность применения их в сельском хозяйстве и поступления остаточных количеств в организм человека с продуктами питания на уровне, безопасном для здоровья. Постоянно проводится работа по замене препаратов менее токсичными и обладающими большей избирательностью биологического действия, менее стабильными. Совершенствуются товарные формы препаратов, а также способы обработки полей, позволяющие снизить дозу внесения. Санитарные требования регламентируют размеры санитарных разрывов обрабатываемых полей от границы поселений, водоохранных зон, мест рекреации (300 м), а также скорость ветра (не более 4 м/ч), при которой разрешается обработка почвы или посевов наземными вентиляторными и штанговыми тракторными опрыскивателями. Ранее широко применявшаяся авиационная обработка допускается по согласованию с органами санитарно-эпидемиологического надзора лишь при необходимости обработки больших площадей в сжатые сроки.

16.3. Мероприятия по санитарной охране почвы населенных мест и рекреационных зон

Большую часть территории современных поселений занимают дорожные и иные покрытия, которые являются инженерными сооружениями и никак не могут быть отнесены к категории почвы. Почвенный покров в современных поселениях сохраняется лишь на территории озелененных участков общегородского, районного и местного значения, на территориях детских дошкольных и образовательных учреждений, стационарных учреждений здравоохранения. На этих территориях естественные биоценозы уже преобразованы в искусственные агробиоценозы и, следовательно, по законам экологии требуют для воспроизводства первичной продукции затрат энергии на порядок больше, чем естественные. Для поддержания почвы поселений в здоровом состоянии необходимо проведение комплекса агромелиоративных мероприятий (квалифицированный уход за газонами, цветниками, древесно-кустарниковыми насаждениями), которые способствуют повышению биологической и ферментативной активности почвы и интенсификации процессов ее самоочищения. Простое озеленение травами территории населенных мест способствует размножению актиномицетов, антагонистов патогенных микробов кишечной группы, улучшая тем самым антимикробные свойства почвы.

Санитарное состояние почвы поселений имеет большое эпидемиологическое и общеоздоровительное значение, в силу чего должно находиться под пристальным вниманием государственного санитарно-эпидемиологического надзора. По санитарным правилам почва озелененных участков территорий должна иметь категорию "чистая" (см. табл. 15-1).

Санитарное состояние почвы территории поселений обеспечивается в большой мере через соблюдение законодательства и санитарных правил в других сферах хозяйственной деятельности. Зонирование территории поселений и выделение промышленной зоны с учетом розы ветров, разработка и организация СЗЗ промышленных предприятий, соблюдение правил обращения с твердыми коммунальными и промышленными отходами, канализование территории поселения, соблюдение правил содержания домашних животных, запрещение использования этилированного бензина городским транспортом во многом способствуют охране почвы поселений от загрязнения.

В неканализованных поселениях необходимо проводить санитарно-просветительную работу по вопросам оборудования, содержания отхожих мест и рациональных приемов утилизации нечистот и бытовых отходов. Эффективность этой работы повышается при привлечении к ней общественных организаций населения (правления садоводческих товариществ, товарищества собственников жилья и т.п.).

Для сохранения должного санитарного состояния территорий рекреационных зон наряду с обычными мероприятиями по санитарному благоустройству большое значение имеет соблюдение рекреационной емкости экосистемы , которая измеряется числом посещений в человеках на 1 га. Это научно обоснованный экологический норматив, который, к сожалению, не получил к настоящему времени законодательного утверждения. Рекреационная емкость зависит от типа экосистемы. В качестве примера можно привести следующие нормативы: для лесов европейской части России - от 7 чел/га (для сосняков) до 30 чел/га (широколиственные леса). При инженерном оборудовании рекреационной территории (системой дорожек, игровых площадок, скамеек для отдыха и пр.) рекреационная емкость может быть повышена до 50 чел/га.

Определенной рекреационной емкостью обладают и водные экосистемы. Так, на 1 га водной поверхности должно приходиться не более 5–10 весельных лодок, а на одну моторную лодку необходимо уже 8 га. Одному купающемуся необходимо 5–25 м² водной поверхности, 20–40 м² пляжа и 300 м² прилегающей к пляжу территории.

При превышении экологического норматива рекреационной емкости экосистем развивается так называемая рекреационная сукцессия, которая приводит к разрушению рекреационных ресурсов, и в конечном счете создается санитарно-эпидемиологическое неблагополучие территории или акватории.

Вопросы, связанные с обращением с твердыми коммунальными и промышленными отходами, традиционно относят к области санитарной охраны почвы. Система обращения с отходами включает их сбор, удаление с территории поселения (транспортировку к местам обезвреживания), обезвреживание, складирование или захоронение. Первые два элемента системы организуются и осуществляются на территории поселения, третий - на специально выделенных, спланированных и оборудованных полигонах или заводах по обезвреживанию и утилизации твердых бытовых и промышленных отходов.

Существует несколько схем сбора и вывоза ТКО с территории жилой застройки: с использованием несменяемых сборников (контейнеров). По этой схеме после выгрузки отходов из контейнера в спецавтотранспорт (мусоровоз) последние устанавливаются на прежнее место (контейнерную площадку). Контейнеры закреплены за домовладениями. Их ремонт и регулярная мойка являются обязанностью жилищно-эксплуатационных предприятий. Преимущество этой схемы заключается в возможности уплотнения вывозимых отходов при погрузке их в спецавтотранспорт, а также обслуживания домовладений, в которые громоздкие автомашины спецавтотранспорта не могут заехать; с использованием сменяемых контейнеров. Порожний контейнер выгружается с платформы мусоровоза, а на его место устанавливается заполненный контейнер с контейнерной площадки. Заполненные контейнеры вывозятся для разгрузки на предприятия по обезвреживанию ТКО. Освобожденные контейнеры при этой схеме моют централизованно - на мусороперерабатывающем заводе или полигоне захоронения ТКО.

Контейнерные площадки должны располагаться на расстоянии не более 100 м от обслуживаемых подъездов и не ближе 20 м от окон ближайших квартир, детских учреждений, спортивных площадок и зон отдыха. С целью предупреждения выплода мух и распространения геогельминтозов контейнерные площадки должны иметь твердое покрытие и достаточные размеры для предупреждения контакта отходов с почвой. Это требование достигается, если установленные контейнеры занимают не более 25–30% ее площади. Вывоз отходов должен производиться в летнее время ежедневно, в зимнее время - не реже 1 раза в 2 сут. Важное санитарное значение имеет правильный расчет необходимого количества контейнеров на площадке, в основе которого лежат местные нормы накопления ТКО и количество обслуживаемого населения. Бесконтейнерная, или плановопоквартирная, схема применяется в небольших городах с домами не более 5 этажей в южной части России. Спецавтотранспорт прибывает в точно назначенное время, к которому жильцы должны вынести квартирные мусоросборники и погрузить отходы в мусоровоз. Введению этой системы должна предшествовать активная разъяснительная работа с населением, а ее эффективность во многом зависит от достаточности спецавтотранспорта и соблюдения графика движения автомашин.

Доставка бытовых отходов из домовладения до предприятий по обезвреживанию ТКО может осуществляться по одноэтапной системе, когда спецавтотранспорт загружается в домовладении, а разгружается на предприятии по обезвреживанию ТКО. При двухэтапной системе обычные мусоровозы собирают отходы в домовладениях и доставляют их на перегрузочную станцию, где ТКО перегружают в большегрузный транспорт и направляют на предприятие по обезвреживанию. На перегрузочной станции отходы могут прессоваться, дробиться, упаковываться в тюки с целью удобства дальнейшей транспортировки. Двухэтапная схема позволяет вывозить ТКО на большие расстояния, за пределы городской агломерации, для обезвреживания. Перспективна двухэтапная схема с использованием на первом этапе эвакуации ТКО системы пневмотранспорта по специальной сети трубопроводов. При этом исключается курсирование мусоровозов по городским магистралям, что снижает нагрузку на магистрали, улучшает санитарное состояние города.

В настоящее время в большинстве городов России вывоз ТКО осуществляется по одноэтапной системе, однако тенденция увеличения норм накопления ТКО (количество на одного жителя) может потребовать перехода на двухэтапную систему, имеющую экономические преимущества.

Вывезенные из города твердые коммунальные отходы поступают на предприятия по обезвреживанию и утилизации ТКО, которые являются объектами, потенциально опасными с санитарной точки зрения. Все вопросы очистки города от ТКО разрабатываются в генеральной схеме очистки города, входящей отдельной главой в состав генерального плана города.

16.4. Методы обезвреживания и утилизации твердых бытовых отходов

По некоторым данным, в России в настоящее время накоплено более 80 млрд т отходов при ежегодном образовании около 30 млн т ТКО и 120 млн т ТПО. Для их хранения отчуждено более 2 млн га земли, на многие десятилетия выведенной из хозяйственного оборота.

Методы обезвреживания и переработки ТКО делят на ликвидационные (призванные решать главным образом гигиенические задачи) и утилизационные (имеющие целью, наряду с обезвреживанием, использование полезных составляющих отходов).

Основные методы обезвреживания ТКО, способные обеспечить массовый характер санитарной очистки населенных мест, - депонирование их на полигонах захоронения или свалках (ликвидационный механический), компостирование в полевых условиях с получением органического субстрата для удобрения полей, биотермическая переработка на индустриальных предприятиях с получением компоста или биотоплива (утилизационный биологический), а также мусоросжигание (ликвидационный термический). Названные методы в нашей стране, по неполным данным, реализуются в следующих отношениях: депонирование - 87,5%, переработка в компост - 6,5%, сжигание - 5% и прочие методы - 1% от массы ТКО. Данные по зарубежным странам представлены в табл. 16-1.

Приведенные в табл. 16-1 методы обезвреживания ТКО рассматриваются Организацией Объединенных Наций (ООН) как основные, принявшие в настоящее время массовый характер. Все остальные предлагаемые ныне методы переработки и обезвреживания ТКО еще не могут считаться массовыми мероприятиями, способными обеспечить широкомасштабные задачи оздоровления среды обитания человека или охраны природы. Пестрота распределения цифр в таблице отражает то обстоятельство, что проблема обращения с отходами имеет многофакторный характер и должна решаться в каждом конкретном случае с учетом санитарной, экологической обстановки, экономических и климатогеографических условий.

Таблица 16-1. Основные методы обезвреживания твердых коммунальных отходов, % от массы, за рубежом (по Щербо А.П., 2002)
Страна	Накопление ТКО, млн т/год	Полигоны, свалки, %	Компостирование, %	Сжигание, %	Прочие методы, %
Австрия	1,6	70	18	10	2
Бельгия	2,4	62	9	29	–
Великобритания	16,5	89	1,4	9,5	0,1
Дания	1,9	27,5	0,5	70,0	2,0
Италия	15	60	10	25	5
Нидерланды	3,2	50	19	30	1
США	23,5	85	0,1	14	0,9
Франция	16	46,4	12	40,7	0,9
ФРГ	28	65	5	30	–
Швейцария	1,3	14	10	70	6
Швеция	2,5	53	9,9	37	0,1
Япония	32	26,4	0,5	63	0,1

Наиболее распространенным методом обезвреживания коммунальных отходов в настоящее время является захоронение на полигонах ТКО .

Полигоны твердых коммунальных отходов - специальные инженерные сооружения природоохранного назначения, предназначенные для изоляции и обезвреживания ТКО. Обезвреживание отходов на этих полигонах происходит за счет биохимических процессов, развивающихся в теле полигона в основном под влиянием термофильной микрофлоры. В процессе обезвреживания принимают участие и все остальные представители биоценоза полигона (грибы, водоросли, черви и пр.). Выполняя при правильной организации и эксплуатации природоохранную функцию, полигон ТКО сам по себе - объект, представляющий опасность для окружающей природной среды, для санитарно-эпидемиологического благополучия территории и здоровья населения. В атмосферном воздухе в расположении полигона обнаруживаются различные бактерии, грибы, актиномицеты в высоких концентрациях; постоянными газообразными компонентами, образующимися в теле полигона при биохимических превращениях и выделяющимися в атмосферный воздух, являются метан, оксид углерода, фенолы, аммиак, сероводород, толуол, ксилол и другие органические соединения, смесь которых получила название биогаз. Биогазу присущи все токсические, аллергические, неблагоприятные органолептические свойства составляющих его компонентов; кроме того, биогаз взрыво- и пожароопасен.

В процессе биохимического распада компонентов твердых отходов в теле полигона образуется фильтрат, в котором в высоких концентрациях присутствуют растворимые соединения всех химических элементов, встречающихся в отходах, в том числе токсичных металлов; органическая составляющая фильтрата представлена углеводородами, алифатическими и ароматическими карбоновыми кислотами, спиртами, кетонами в высоких концентрациях. БПК_полн фильтрата от 1500 до 40 000 мгО₂ /л, ХПК до 80 000 мгО/л. Концентрации и соотношение компонентов фильтрата зависят от особенностей состава захораниваемых отходов и от времени существования полигона. Фильтрат загрязняет почву в окрестностях полигона, а при неблагоприятных природных условиях может загрязнять грунтовые воды и воды поверхностных водных объектов.

В теле полигона даже при надлежащей эксплуатации создаются новые биотопы для домашних и полевых грызунов, мух, комаров – переносчиков зоонозных и трансмиссивных болезней.

До недавнего времени роль современных полигонов захоронения ТКО выполняли так называемые усовершенствованные свалки - специально отведенные территории, на которые ТКО вывозились, разравнивались и уплотнялись. Геологические барьеры на территории усовершенствованных свалок не предусматривались. Исследования одной из таких свалок в Московской области показали, что почва в ее окрестностях на расстоянии от 150 м до 1,5 км содержала высокие концентрации многих металлов (никель, кобальт, хром, молибден, медь, свинец, цинк, стронций).

СПЗ почвы на этой территории достигал 7,95–14,8 (в теле полигона СПЗ был более 200). Высокий уровень содержания металлов наблюдался также в донных осадках ручьев и прудов в зоне влияния свалки. Такие уровни загрязнения среды обитания представляют опасность для здоровья человека.

Для уменьшения этой опасности к организации, эксплуатации полигона, а также к консервации после окончания эксплуатации предъявляются определенные санитарные требования. Участок для размещения полигона должен выбираться с учетом геологических, гидрогеологических, орографических условий, взаиморасположения с окружающими поселениями (расстояние и роза ветров); при этом для размещения полигона возможно использование оврагов, выработанных карьеров и других неровностей рельефа. Площадь участка, отводимого под полигон, выбирается, как правило, на срок эксплуатации не менее 15 лет.

В соответствии с санитарными правилами, не допускается размещение полигонов ТКО в рекреационных зонах, на территории 1-го и 2-го поясов ЗСО источников питьевого водоснабжения, во всех зонах охраны курортов и источников минеральных вод, а также в местах выхода на поверхность трещиноватых горных пород.

Радиус СЗЗ полигона установлен правилами в 1000 м. Однако его достаточность должна быть уточнена расчетом распространения газообразных выбросов и установлена по изолинии, соответствующей концентрации наиболее токсичного компонента выброса 1 ПДК_ат .

Геологическим основанием полигона должны быть глины или тяжелые суглинки; при отсутствии таких пород необходимо устройство водонепроницаемого экрана из глины или искусственных каландрированных геомембран. Высота стояния грунтовых вод на территории полигона должна быть не менее 2 м. По дну котлована полигона укладывается дренаж для организации сбора и последующего обезвреживания фильтрата. Проблема обезвреживания фильтрата осложняется многокомпонентностью, непостоянством во времени его состава и высокой энергоемкостью предлагаемых физико-химических методов его очистки (обратный осмос и др.).

Последовательность основных технологических процессов при эксплуатации полигона ТКО показана на рис. 16-1. Материалом для создания изолирующих слоев могут служить ТПО 4-го класса опасности (малоопасные). На территории полигона, кроме участков для складирования и захоронения, могут быть специальные инженерные сооружения для сортировки, переработки или уничтожения отходов.

Рис. 16-1. Схема основных технологических операций при эксплуатации полигона твердых коммунальных отходов

Обязательна организация мониторинга за грунтовыми водами (высота стояния, химический состав) и химическим составом и санитарными показателями почвы в СЗЗ полигона.

Закрытие полигона (вывод из эксплуатации) осуществляется после отсыпки его на проектную высоту. Последний слой отходов при выводе из эксплуатации перекрывается окончательно наружным изолирующим слоем грунта, мощность которого в зависимости от характера последующего использования территории полигона может колебаться от 0,6 до 1,5 м. Поверх изолирующего слоя укладывается слой плодородного грунта, и поверхность полигона озеленяется для предотвращения выветривания и размывания атмосферными осадками. Территория выведенного из эксплуатации полигона захоронения ТКО может использоваться для создания лесопарков, открытых складов для товаров непищевого назначения. Капитальное строительство на территории полигона ТКО, выведенного из эксплуатации, не допускается в течение длительного периода (не менее 40 лет).

Существенным недостатком полигонов захоронения ТКО является большая площадь земли, занимаемая ими, на многие десятилетия выводимая из хозяйственного оборота. На урбанизированных территориях с высоким уровнем хозяйственного освоения выбрать участок для размещения полигона, который удовлетворял бы всем гигиеническим и экологическим требованиям, попросту невозможно.

Эффективной альтернативой полигонам захоронения ТКО является индустриальный способ биотермического обезвреживания ТКО на мусороперерабатывающих заводах (МПЗ). Индустриальный способ обеспечивает экономию земельных ресурсов, использование ряда компонентов (прежде всего металлов) в качестве вторичного сырья, производство из отходов новых целевых продуктов (биотопливо, компост, инертный строительный материал), уменьшает загрязнение почвы и водных объектов.

Принципиальная схема завода биотермической переработки ТКО представлена на рис. 16-2.

Рис. 16-2. Схема завода биотермической переработки ТКО: А – приемный бункер; Б – ленточный магнитный сепаратор; В – пакетировочный пресс для черного металла; Г – дробилка; Д – горизонтальные вращающиеся ферментаторы; Е – электроиндукционный сепаратор цветного металла; Ж – пакетировочный пресс для цветного металла; З – грохот

Основное технологическое звено завода - горизонтальные вращающиеся барабаны-ферментаторы диаметром около 2 м и длиной 60 м, в которых происходит биотермическая переработка отходов. Внутри барабана установлено шнековое устройство (винтовой конвейер) для перемещения массы отходов по длине ферментатора. Отходы, загруженные с одного конца ферментатора, продвигаются с помощью шнека до противоположного конца за 2–3 сут. Одним из главных факторов, обеспечивающих преобразование ТКО в продукт, безвредный в санитарно-эпидемиологическом отношении, является тепло, продуцируемое аэробной термофильной микрофлорой ТКО. Температура обезвреживаемой при медленном вращении ферментатора массы без искусственного подогрева и бактериальных добавок достигает 60–65 °С, что создает условия для ускоренной трансформации органических веществ в более стабильные, годные для питания растений формы, отмирания патогенной микрофлоры, яиц гельминтов и личинок мух. При 3-суточном цикле ферментации товарным продуктом является эпидемиологически безопасное органическое удобрение для открытого грунта, при 2-суточном цикле товарным продуктом является биотопливо для закрытого грунта (теплиц, парников), тоже обезвреженное в отношении яиц гельминтов и личинок мух, но с более низким колититром. Для нормальной работы ферментатора и получения высококачественного товарного продукта в технологический цикл включены дополнительные звенья, а именно: электромагнитная сепарация черного металла, электроиндукционная сепарация цветного металла, гравитационная сепарация стекла, воздушная сепарация бумаги и пленок. Перед укладкой готового продукта в штабеля он подвергается сепарации на грохоте, где отделяется неферментируемая фракция (камни, кожа, текстиль, пластмассовые изделия и пр.). Объем неферментируемой фракции составляет около 20% от исходной массы отходов. Эта часть отходов направляется для захоронения на полигон ТКО.

Распространенный ликвидационный метод обезвреживания ТКО - термический - сжигание отходов, которое производится на мусоросжигательных установках (МСУ). Мусоросжигание целесообразно при содержании в ТКО активного органического вещества менее 30%, а также при отсутствии гарантированных потребителей компоста и биотоплива в радиусе 15 км от возможного места расположения МПЗ. МСУ могут проектироваться с утилизацией тепла, образующегося при сжигании отходов, для производства электроэнергии.

Ввиду того, что ТКО представляют собой разномерную и разнохарактерную по своей теплотворной способности массу, обеспечение полноты сгорания и эффективной очистки дымовых газов от вредных и опасных компонентов является сложной технологической задачей. Температурные параметры топок МСУ ограничены диапазоном температур 900–1000 °С. При более низких температурах не полностью разлагаются дурно пахнущие газообразные вещества, более высокие приводят к быстрому износу металлических элементов топки. МСУ должны быть оборудованы надежной системой очистки отходящих газов в виде комбинации циклонов, скрубберов и электрофильтров; стоимость системы газоочистки составляет не менее 20% стоимости строительства завода. Несмотря на высокую техническую эффективность системы газоочистки МСУ в отношении взвешенных веществ и большей части отходящих газов (оксиды азота, серы, углерода), выбросы МСУ в атмосферу содержат полихлорированные дибензодиоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ), чрезвычайно опасные вещества, способные вызывать токсические и канцерогенные эффекты в дозах, составляющих сотые доли пикограмма на 1 кг веса.

Зола и шлак, образующиеся при сжигании ТКО, составляют от 275 до 430 кг на 1 т ТКО. Они являются опасными промышленными отходами, содержащими, кроме обычных минеральных веществ, тяжелые металлы в концентрациях порядка сотен миллиграммов на 1 кг, а также диоксины. Опасность представляют и сточные воды МСУ, формирующиеся из промывных вод системы газоочистки и транспортной воды системы шлакозолоудаления; в них также содержатся тяжелые металлы и диоксины. Удельное количество сточных вод составляет 1 м³ на 1 т перерабатываемых отходов. Таким образом, сжигание ТКО в обычных установках влечет за собой образование большого количества других, не менее опасных продуктов, приводящее к загрязнению почвы, воды и атмосферного воздуха, не избавляет от необходимости захоронения опасных отходов (золы и шлака), образующихся при сжигании ТКО. Попытки совершенствования технологии горения на МСУ (слоевое сжигание, низкотемпературная газификация, сжигание в "кипящем слое" и пр.) пока не привели к положительным результатам. При сжигании ТКО на каждый кубометр отходов расходуется около 150 м³ чистого атмосферного воздуха.

Перспективным методом термического обезвреживания ТКО считается пиролиз - высокотемпературный (от 400 до 1200 °С) способ разложения органического вещества без доступа кислорода и без добавления химических реагентов (многофазный процесс карбонизации органического вещества). Товарными продуктами пиролиза являются либо горючий газ, содержащий большое количество метана (швель-газ ), либо полимерные смолы сложного химического состава, используемые в химической промышленности. Шлаки, образующиеся в процессе пиролиза, инертны и могут быть утилизированы при строительстве дорог или в промышленности строительных материалов. Объем захораниваемых шлаков составляет около 20% массы, подвергнутой пиролизу. Основные технологические этапы пиролиза ТКО показаны на рис. 16-3.

Рис. 16-3. Установка пиролиза ТКО

Пиролиз, в противовес сжиганию, трактуют как экологически чистый (протекающий в замкнутом аппарате) технологический процесс, характеризующийся простотой аппаратурного оформления, минимальными выбросами в атмосферный воздух, большей способностью к переработке "проблемных отходов" (пластмассы, резины и пр.). В настоящее время пиролиз может быть компонентом более сложных систем обезвреживания ТКО - например, обработки неферментируемой фракции ТКО, полученной при биотермическом обезвреживании ТКО на мусороперерабатывающем заводе. Возможно использование пиролиза и при уничтожении в ограниченных масштабах некоторых видов опасных отходов .

В заключение следует отметить, что какого-либо одного универсального метода обезвреживания и переработки ТКО, удовлетворяющего современным экологическим, гигиеническим требованиям и рационального с экономических позиций, не существует. Тенденция мировой практики в этой области - комплексная переработка ТКО , основанная на промышленной технологии по принципу комбинации различных методов, объединяемых рациональной сортировкой отходов на всех этапах цикла обращения начиная от сбора ТКО в домовладениях, и максимальное повторное использование фракций отходов или товарных продуктов их переработки в различных отраслях хозяйства.

16.5. Гигиенические аспекты утилизации и обезвреживания твердых промышленных отходов

Твердые промышленные отходы (ТПО) -остатки материалов, сырья, полуфабрикатов, образовавшиеся в процессе изготовления продукции и утратившие полностью или частично свои полезные или физические свойства. К ТПО относят и вещества (смеси веществ) пастообразной консистенции (клеи, кубовые остатки и пр.), а также твердые отходы повышенной влажности (шламы гальванических и других производств, осадки очистных сооружений канализации и пр.).

ТПО образуются в больших количествах в результате физико-химической переработки сырья, добычи и обогащения полезных ископаемых; их образование не является целью данного производственного процесса, и для получения целевого товарного продукта ТПО должны быть выведены за его пределы. Большинство ТПО могут быть использованы в качестве вторичного сырья для получения других целевых продуктов, для части ТПО возможно восстановление их полезных свойств и повторное использование (рециклинг). Большие успехи в этом направлении достигнуты при производстве цветных металлов (табл. 16-2), широко внедрен рециклинг в производстве бумаги и картона, есть разработки в области повторного использования материала автомобильных покрышек в строительстве.

Таблица 16-2. Доля вторичных металлов в общем объеме произведенных металлов (10-е гг. ХХI в.)
Металл	Доля вторичного от общего объема металла, %
Металл	Страны Европы и США	Россия
Алюминий	–	15
Свинец	70	67
Цинк	25	9
Медь	40	32
Олово	25	–

Среди ТПО особо выделяются опасные отходы, под которыми понимают вещества или смеси веществ, обладающих опасными для человека или окружающей среды свойствами (токсичностью, взрыво- и пожароопасностью, высокой реакционной способностью) или содержащих возбудителей инфекционных болезней.

Глобальный характер проблемы обращения с опасными отходами подчеркивался Комиссией ООН по устойчивому развитию на ее II и VII сессиях, а также Генеральной Ассамблеей ООН в ходе ее XIX специальной сессии (октябрь 2011 г.).

По степени опасности промышленные отходы делятся на 4 класса: 1-й класс - чрезвычайно опасные, 2-й класс - высокоопасные, 3-й класс - умеренно опасные, 4-й класс - малоопасные. ТПО 1–3-го класса при невозможности повторной переработки или другого способа утилизации подлежат захоронению на полигонах ТПО с целью полной и долговременной изоляции от окружающей среды. В настоящее время в России накоплено около 2 млрд т опасных отходов.

Отходы 4-го класса при наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения могут использоваться в качестве изолирующего грунта на полигонах ТКО, в некоторых случаях возможно их использование в дорожном строительстве, при вертикальной планировке территории.

Выбор места для расположения полигона захоронения и обезвреживания опасных ТПО - очень трудная гигиеническая и инженерно-геологическая задача. Полигон должен располагаться на достаточном удалении от поселений, рекреационных зон, поверхностных водных объектов, сельскохозяйственных угодий, на территории с мощным естественным противофильтрационным экраном, низким стоянием грунтовых вод и маломощными глубокими горизонтами подземных вод, не используемых для питьевого и хозяйственного водоснабжения. При оборудовании полигона принимаются меры предупреждения распространения ливневых и талых вод за границы полигона, для чего сооружаются кольцевая канава и глиняные валы достаточной высоты. Способ захоронения ТПО выбирается в зависимости от агрегатного состояния, водорастворимости и класса опасности отходов. В частности, захоронение водорастворимых отходов 1-го класса (чрезвычайно опасных) производится в котлованах в контейнерной упаковке в стальных баллонах со стенками толщиной 10 мм, помещаемых в бетонный короб. Заполненные отходами котлованы изолируются уплотненным слоем глины толщиной 2 м, после чего покрываются водонепроницаемым покрытием из гудрона, цементогудрона.

Примером удачного решения может служить межрегиональный полигон ТПО "Красный бор" в Ленинградской области. Геологический разрез территории полигона представлен 4 м четвертичных отложений, ниже которых залегает 70-метровый горизонт нижнекембрийских глин, имеющий широкую область распространения, а под ними - 20-метровый горизонт глин с прослоями песка. Грунтовые и межпластовые воды на этой глубине не встречены. Полигон принимает опасные промышленные отходы предприятий Ленинградской, Новгородской и Тверской областей. Часть отходов (горючих) подвергается термическому уничтожению, остальные захораниваются в котлованы, вырытые в глиняной толще, после предварительной подготовки (взаимная нейтрализация кислых и щелочных продуктов, смешивание пастообразных и пылевидных компонентов для повышения вязкости и пр.), что позволяет более экономно использовать территорию полигона.

16.6. Мероприятия по рекультивации техногенно нарушенных земель

Рекультивацией нарушенных земель называется искусственное восстановление плодородия почвы и растительного покрова после техногенного нарушения природной среды в процессе добычи полезных ископаемых или крупномасштабного строительства.

Раздел "Рекультивация нарушенных земель" должен быть в каждом проекте, связанном с техногенным вмешательством в геологическую среду: проекте добычи полезных ископаемых, гидротехнического строительства, строительства любого крупного объекта. Рекультивация осуществляется в несколько этапов: горнотехнический, технический и биологический.

Горнотехнический этап рекультивации, по сути, завершающий этап горного цикла (добычи полезных ископаемых). На нем осуществляются мероприятия по защите рыхлых пород от эрозии, по восстановлению гидрогеологического режима горной выработки; все работы проводятся с использованием горной техники.

В процессе технического этапа производится вертикальная планировка рекультивируемой территории, формирование откосов, транспортировка и нанесение плодородных пород на рекультивируемые земли, строительство дорог, гидротехнических и мелиоративных сооружений.

На заключительном, биологическом, этапе осуществляется комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление флоры и фауны, восстановление хозяйственной продуктивности земли.

Гидрогеологический и гидрохимический мониторинг должен продолжаться и после проведения рекультивации; его продолжительность определяется динамикой наблюдаемых процессов.

При проведении мероприятий по рекультивации нарушенных земель, как правило, не возникает конкретных санитарных вопросов, и основная роль в их разработке и осуществлении принадлежит землеустроителям, агрономам, лесоводам и другим специалистам сельского и лесного хозяйства. Однако проведение таких мероприятий во многом способствует оздоровлению природной среды региона, восстановлению природоохранной и эстетической ценности нарушенных земель и тем самым санитарно-эпидемиологическому благополучию.

Глава 17. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за санитарным состоянием почвы населенных мест. Производственный контроль

Надзор в области химизации сельскохозяйственного производства. Использование химических веществ в растениеводстве ограничивается препаратами, включенными в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных для применения на территории Российской Федерации. Такой каталог выпускается каждый год Министерством сельского хозяйства России. Все препараты, вошедшие в него, проходят гигиеническую апробацию и их агротехнические нормы внесения, кратность обработок корреспондируют с гигиеническими нормативами действующего начала или других компонентов препарата. Соблюдение агротехнических норм внесения одновременно является и соблюдением санитарных правил.

В административном регионе для надзора за применением пестицидов целесообразно установить региональный норматив суммарного расходования пестицидов на 1 га обрабатываемых площадей угодий. При разработке норматива необходимо учесть ассортимент применяемых в регионе препаратов, степень их токсикологической опасности исходя из гигиенических нормативов, агротехнические регламенты доз внесения и кратности обработки, способность к сохранению и трансформации в окружающей среде. Региональный норматив удобен для мониторинга применения пестицидов; при выявлении нарушения норматива в каком-либо хозяйстве по учетным документам дальнейшее расследование обстоятельств и последствий нарушения следует проводить с использованием лабораторно-аналитических методов.

Санитарными правилами ограничивается или запрещается использование химической обработки на некоторых территориях (селитебные зоны поселений, территории 1-го и 2-го поясов ЗСО источников питьевого водоснабжения, рекреационные территории, территории заповедников, природных национальных парков, заказников). Не допускается химическая обработка сельскохозяйственных полей, занятых культурами, идущими в пищу без термической обработки. При использовании наземных способов обработки необходимо соблюдение санитарного разрыва от границ перечисленных территорий не менее 300 м, а при использовании авиационного метода - не менее 2000 м. Во избежание переноса пестицидов во время осуществления работ на перечисленные критические территории запрещено проводить химическую обработку полей при скорости ветра более 3 м/с.

Хранение агрохимикатов и пестицидов допускается только в специально построенных и оборудованных складах, на территории которых должны быть площадки для обмывки транспортных средств, аппаратуры, используемых для обработки посевов. На площадках должны иметься водонепроницаемые емкости для сбора воды, загрязненной пестицидами и агрохимикатами.

Производственный контроль при применении пестицидов и агрохимикатов обязаны осуществлять производители сельскохозяйственной продукции в соответствии с Федеральным законом от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения". Санитарными правилами предписано ведение в хозяйствах Книги учета прихода-расхода пестицидов по складу хозяйства и бригадного Журнала учета применения пестицидов на посевах, теплицах и пр.

Надзор на территории населенных мест и рекреационных зон. В порядке предупредительного санитарного надзора санитарная организация рассматривает генеральную схему очистки территории города, являющуюся составной частью генерального плана города.

Важнейший параметр генеральной схемы - норма накопления ТКО - количество отходов, образующееся в тех или иных количествах на одну расчетную единицу (1 житель, 1 место в гостинице, больнице, 1 м² торговой площади в магазине и т.д.) за определенный период времени (сутки, год). Норма накопления измеряется в единицах массы или объема. Она зависит от ряда факторов: климатогеографических условий, характера поселения, степени благоустройства зданий, культуры торговли, развития общественного питания и пр. Известна тенденция увеличения нормы накопления ТКО со временем. Исходя из нормы накопления по известным методикам рассчитываются все остальные параметры генеральной схемы: необходимое количество контейнеров, спецавтотранспорта, длина его пробега, требуемая площадь полигона захоронения или мощность мусороперерабатывающего завода и т.д. Должным образом обоснованная и согласованная региональная норма накопления ТКО является залогом гигиенической эффективности генеральной схемы очистки.

Полнота и своевременность удаления с территории предприятий и города и обезвреживания ТПО регулируются системой хозяйственных договоров предприятий, на которых отходы образуются, со специализированными предприятиями, перерабатывающими отходы.

Вопросы чистоты почвы поселения и пригодности ее для сооружения того или иного объекта рассматриваются в процессе выбора и отвода участка для строительства. Санитарно-эпидемиологическое заключение по выбору участка для строительства должно основываться на результатах лабораторных санитарно-химических, санитарно-микробиологических и санитарно-энтомологических исследований с оценкой почвы по санитарным показателям и гигиеническим нормативам (ПДК и ОДК).

Порядок и условия содержания территорий поселений устанавливаются органами местного самоуправления по согласованию с органами государственного санитарно-эпидемиологического надзора. В порядке текущего санитарно-эпидемиологического надзора необходимо проводить лабораторные исследования почвы на объектах города, на которых есть наибольшая возможность контакта с ней человека: детские, спортивные площадки, пляжи, зоны рекреации и т.п.

Производственный контроль санитарного состояния улиц, внутриквартальных и озелененных территорий, функционирования систем сбора и удаления отходов является функцией городских органов жилищно-коммунального хозяйства.

Надзор в процессе эксплуатации сооружений для обезвреживания ТКО и ТПО. Основная задача государственного санитарно-эпидемиологического надзора в процессе эксплуатации сооружений для обезвреживания ТКО и ТПО - охрана среды обитания и населения от неблагоприятных факторов, присущих этим сооружениям. Надзор основывается на результатах геологического, гидрогеологического и санитарно-химического мониторинга на этих сооружениях.

Большую роль в охране среды обитания и в контроле соблюдения санитарных правил при функционировании системы обращения отходов играет паспортизация ТПО, которая проводится на основе классификации их по степени опасности. Методика паспортизации ТПО изложена в санитарных правилах. В типовой форме паспорта ТПО содержится химическая характеристика состава отходов, краткое описание мер безопасности обращения с ними при их транспортировке, захоронении или переработке. Паспорт представляется с каждым рейсом автомашины на каждый вид отходов за подписью ответственных лиц предприятия.

Руководящий нормативный документ санитарно-эпидемиологического надзора при захоронении ТКО - санитарные правила, которыми регламентируется весь жизненный цикл полигона - от выбора места для его размещения до санитарных правил по его консервации после закрытия.

Производственный контроль эксплуатации полигона организуется его администрацией. Разработанная администрацией полигона в соответствии с санитарными правилами Программа производственного контроля согласовывается с органом государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Контроль приема отходов на полигон осуществляет лабораторная служба полигона, которая систематически контролирует фракционный, морфологический и химический состав отходов, поступающих на полигон.

Надзор в процессе рекультивации нарушенных земель. Раздел "Рекультивация нарушенных земель" является составной частью каждого проекта строительства карьера для разработки полезных ископаемых и других объектов, строительство которых связано с нарушением геологической среды, в том числе почвенного покрова, в процессе как строительства, так и эксплуатации объекта. В этом разделе должен быть предусмотрен порядок снятия, складирования и дальнейшего использования плодородного слоя перед началом строительства. Должны быть определены характер и возможные ограничения использования рекультивированной территории и исходя из этого предложены направления биологического этапа рекультивации. В зависимости от цели хозяйственного использования восстанавливаемых земель можно выделить несколько направлений рекультивации: сельскохозяйственное - создание пашни, садов, ягодников, лугов, пастбищ; лесохозяйственное - посадки деревьев, кустарников; озеленительное, рекреационное, связанное с созданием зон отдыха, парковых насаждений; жилищное и промышленное строительство.

При составлении Санитарно-эпидемиологического заключения по проекту строительства оценку проектного решения в части направления рекультивации необходимо давать с учетом действующей градостроительной документации (Территориальная комплексная схема градостроительного планирования территории субъекта РФ, генеральный план города), а также местных климатических и экологических условий. В процессе строительства объекта и вывода его из эксплуатации следует контролировать выполнение согласованных проектных решений и соблюдение сроков их выполнения.

Длительность существования промышленных и иных объектов, связанных с нарушением или загрязнением земель, требует разработки детального Проекта рекультивации, как обязательной части Проекта вывода объекта из эксплуатации, и по нему дается санитарно-эпидемиологическое заключение.

Контрольные вопросы и задания

Назовите основные источники загрязнения почвы поселений.
Каковы особенности и пути влияния почвы на здоровье и условия жизни населения?
Назовите принципы гигиенического нормирования экзогенных химических веществ в почве.
Каковы санитарные показатели почвы, принципы их использования при санитарной оценке почвы поселений?
Перечислите мероприятия по санитарной охране почвы поселения и почвы сельскохозяйственных угодий.
Каковы санитарные правила обращения с ТКО на территории поселений?
Перечислите способы и методы обезвреживания и утилизации ТКО, дайте их сравнительную гигиеническую оценку.
Назовите гигиенические аспекты утилизации и обезвреживания ТПО.
Перечислите задачи, формы и методы государственного санитарно-эпидемиологического надзора за санитарным состоянием почвы поселения.

Раздел IV. Гигиена атмосферного воздуха поселений

Глава 18. Физиологическое и гигиеническое значение атмосферного воздуха

18.1. Краткая характеристика атмосферы Земли

Атмосфера представляет собой газообразную оболочку Земли, естественную смесь газов, которая получила название "воздух". У поверхности Земли в составе атмосферы 78,1% азота, 21% кислорода, 0,03% диоксида углерода (углекислого газа); остальное - незначительные количества благородных газов (аргон и пр.). Все газообразные компоненты атмосферного воздуха находятся в состоянии динамического равновесия и постоянного обмена с другими элементами природной среды - водой, почвой. Большую роль в круговороте газов воздуха играет биосфера. В ХХ в. на круговорот газов воздуха сильное влияние стала оказывать хозяйственная деятельность человека. В результате эмиссий от сжигания ископаемого топлива, а также хищнического сведения лесов и подавления жизнедеятельности фитопланктона в связи с загрязнением поверхности Мирового океана содержание углекислого газа в атмосфере за последние 100 лет повысилось более чем на 30%.

Нарушение равновесия пока напрямую не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека. О его косвенном влиянии на условия жизни будет сказано ниже.

Повышение содержания диоксида углерода в атмосфере напрямую зависит от связывания кислорода. И поэтому актуален вопрос: не возникнет ли на планете проблема нехватки кислорода для жизнедеятельности человека, да и для всех живых существ вообще?

Установлено, что антропогенное потребление кислорода за год составляет лишь 0,0019% его запаса в атмосфере. При нынешних темпах потребления кислорода человечеством нужно более 600 лет, чтобы его содержание в атмосфере уменьшилось на 1%. Даже при полном использовании разведанных запасов ископаемого топлива из атмосферы может быть потреблено не более 2% кислорода. Следовательно, нельзя всерьез говорить о неблагоприятном влиянии антропогенного потребления кислорода на здоровье и самочувствие людей.

На территориях с высоким уровнем хозяйственного освоения (урбанизированные территории, мегаполисы, крупные промышленные узлы) в приземных слоях атмосферного воздуха постоянно присутствуют различные химические вещества техногенного происхождения. Их количество по отношению к массе атмосферы (5,15×10¹⁵ т) ничтожно, однако, обладая высокой биологической активностью и будучи сконцентрированы на локальных территориях, на которых сосредоточено большое количество людей, они создают большую гигиеническую проблему.

Давление и плотность воздуха в атмосфере Земли с высотой убывают. В ней выделяют несколько зон (слоев), которые располагаются на различных высотах от Земли. Непосредственно к Земле примыкает тропосфера , высота которой примерно 9–10 км; в ней сосредоточено около 90% воздуха атмосферы. В этом слое происходят природные явления, которые определяют характер погоды. Важная составная часть тропосферы - вода, присутствующая в виде паров, аэрозолей и льда. В тропосфере наблюдаются перемещения больших масс воздуха как по вертикали, так и по горизонтали на дальние расстояния (мезомасштабный и глобальный переносы) под влиянием разницы температуры различных участков поверхности Земли и Мирового океана. Для этих перемещений характерна турбулентность, обусловленная трением воздуха о земную поверхность. Она способствует перемешиванию тропосферного воздуха, усреднению его состава, а в ряде случаев - переносу локальных загрязнений на большие расстояния.

Выше тропосферы расположена стратосфера (до высоты 50–55 км). Плотность воздуха в ней гораздо ниже, чем в тропосфере. В стратосфере происходит очень важный для жизни на Земле процесс. Под влиянием коротковолнового (жесткого) УФИ Солнца кислород стратосферы (О₂ ) превращается в озон (О₃ ). Накопившийся озон способен поглощать коротковолновое УФИ, губительное для современных форм земной жизни, в связи с чем этот слой атмосферы получил название озоновый экран .

На высоте более 50 км и до 80–85 км располагается мезосфера , в пределах которой температура воздуха ниже, чем в стратосфере. Еще выше располагается термосфера , в которой температура вновь начинает повышаться. Вместе мезосфера и термосфера носят название ионосфера , так как на этих высотах молекулы газов воздуха под влиянием ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца и космического излучения в значительной мере ионизированы. С помощью ионосферы работают некоторые виды современной радиосвязи. Возмущения ионосферы, вызванные различными космическими процессами, отражаются на геомагнитном поле (ГМП) Земли, которое, в свою очередь, влияет на состояние организма человека (см. раздел V, глава 28).

18.2. Основы физиологии дыхания. Роль компонентов газового состава атмосферного воздуха и взвешенных в нем веществ

Из курса физиологии известно, что дыхание представляет собой сложный биологический процесс, обеспечивающий потребление организмом кислорода из внешней среды и выделение диоксида углерода и воды. Дыхательный процесс подразделяется на 3 фазы: внешнее дыхание; транспортирование газов воздуха кровью; тканевое, или внутреннее, дыхание.

Кислород поступает в составе атмосферного воздуха в легкие, транспортируется кровью и тканевыми жидкостями в связанной с гемоглобином форме и растворенным в плазме к тканям и клеткам, где используется в процессах биологического окисления. При биологическом окислении образуется диоксид углерода, который попадает в жидкие среды организма, транспортируется ими в легкие и выводится с выдохом в окружающую среду.

Механическая защита дыхательных путей в процессе дыхания обеспечивается активностью цилиарного аппарата и реологическими свойствами бронхоальвеолярного секрета. Слизистая оболочка полости носа вырабатывает за сутки 100–500 мл секрета, который участвует в выведении из верхних дыхательных путей инородных частиц и способствует увлажнению вдыхаемого воздуха. Наиболее крупные частицы пыли (до 30 мкм) задерживаются волосяным фильтром преддверия полости носа. Частицы размерами от 10 до 30 мкм оседают на слизистой оболочке носовой полости за счет турбулентного движения воздушной струи. Вместе со слизью частицы пыли и микроорганизмы перемещаются из передней части полости носа к выходу из него вследствие упорядоченного движения ресничек мерцательного эпителия. Слизь с осевшими на ней частицами из задней части полости носа движется по направлению движения вдыхаемого воздуха к глотке. Оттуда она попадает в пищеварительный тракт в результате рефлекторных глотательных движений.

Слизистая оболочка трахеи и бронхов также продуцирует в сутки 10–100 мл секрета. Он покрывает поверхность слизистой слоем толщиной 5–7 мкм.

Вдыхаемый атмосферный воздух, пройдя по воздухоносным путям, очищается от примесей пыли и нагревается до температуры тела. В альвеолах вдыхаемый воздух смешивается с имеющимся там воздухом, приобретает 100% влажности, соотношение газов в нем изменяется. В альвеолярном воздухе у человека в норме содержание диоксида углерода колеблется в пределах 5–6%, кислорода - 13,5–15%, азота - около 80%.

Выдыхаемый воздух представляет смесь альвеолярного и атмосферного воздуха, имеющегося в воздухоносных путях. В нем содержится 15–18% кислорода, 2,5–5,5% диоксида углерода.

Человек в покое потребляет в сутки 340 л кислорода, при ходьбе - 3660 л.

Объем легочной вентиляции может существенно меняться в зависимости от условий и тяжести работы, тренированности. При легкой работе изменения в дыхании по сравнению с состоянием покоя небольшие, при умеренной работе углубление и учащение дыхания увеличиваются пропорционально интенсивности работы и приближаются к предельным величинам легочной вентиляции. При выполнении тяжелой мышечной работы легочная вентиляция у нетренированных людей может достигать 50–70 л воздуха в минуту, в то время как у тренированных она приближается к 100–150 л/мин. Разница объясняется тем, что у первых увеличение вентиляции достигается за счет учащения дыхания, а у вторых - за счет его углубления.

Содержание в атмосферном воздухе азота (около 80%) - следствие многовековой эволюции Земли и биосферы. Все современные формы жизни адаптированы к этому. Если воздух характеризуется низким содержанием азота и относительным повышением содержания кислорода, при дыхании у человека могут наблюдаться морфологические изменения легочной ткани разной степени выраженности. Таким образом, кажущаяся балластная роль азота в воздухе - на самом деле один из механизмов поддержания равновесия между организмом и средой обитания.

Диоксид углерода, углекислый газ, - продукт различных природных окислительных процессов; в частном случае - нормальный метаболит биохимических процессов человеческого организма. Диоксид углерода нетоксичен для человека. При лечебных ингаляциях в ургентных случаях его добавление к кислороду в количестве 5% стимулирует дыхательный центр. Однако повышение концентрации диоксида углерода в воздухе жилища признано санитарным показателем, поскольку параллельно с этим накапливаются и газообразные токсичные метаболиты, которые неблагоприятно влияют на самочувствие людей, находящихся в этом жилище.

18.3. Гигиеническое значение атмосферного воздуха и его загрязнения

Атмосфера представляет собой один из основных элементов среды обитания человека. Помимо обеспечения обмена кислорода, известны многообразные направления воздействия атмосферного воздуха на организм человека. Он влияет как физическое тело за счет давления, температуры, влажности, скорости движения, электрического состояния. Еще более важным является влияние воздуха, связанное с его химическим составом. Последний должен обеспечивать существование человека без напряжения компенсаторных физиологических механизмов. Профессор Ф.Ф. Эрисман отмечал, что воздух - самая общая среда из всех, с которыми человек приходит в соприкосновение, и при изменении своего природного химического состава и своих физических свойств может нарушать гармоническое равновесие организма.

В ХХI в. атмосферный воздух поселений (в основном городов, в которых сосредоточено более половины населения Земли) не может в полной мере считаться элементом природной среды. В нем обязательно содержатся продукты неполного сгорания различных видов моторного и котельного топлива, асфальтовая и резиновая пыль, различные виды синантропных, в том числе патогенных, микроорганизмов и прочие "плоды цивилизации". В его составе преобладают неблагоприятные для организма тяжелые аэроионы с положительным зарядом. Он уже не может считаться природным объектом, а в терминах ФЗ № 7 "Об охране окружающей среды" является объектом природно-антропогенным .

Через легкие за сутки проходит около 10 тыс. л воздуха, в котором могут содержаться взвешенные вещества различной природы и происхождения, органические и неорганические газообразные примеси, микроорганизмы. Резистентность организма к загрязнению воздуха обусловлена эффективностью системы местной иммунной защиты. Выделяют неспецифические и специфические механизмы защиты. Первые направлены против любого чужеродного объекта, вторые реализуются с помощью местного иммунного ответа клеток лимфоидной ткани.

Вещества, присутствующие в атмосферном воздухе, поступают в организм человека главным образом ингаляционным путем. В легких, а именно в альвеолах, воздух и кровь приходят в тесный контакт, вследствие чего ингалированные вещества переходят в артериальную кровь. Количество загрязняющего воздух вещества, перешедшего в кровь, зависит от его растворимости, скорости и турбулентности потока воздуха, диффузионной проницаемости границ воздух–ткань и самой ткани, от объема ткани, которая способна поглощать вещество, от скорости обмена жидкостью между тканями и других факторов.

Большое значение для проявления токсических свойств вещества имеет коэффициент распределения масла–воды. Известно, что вещества, характеризующиеся высокими показателями этого коэффициента, при повышенном их содержании в воздухе достаточно быстро насыщают кровь, ткани и клетки. К ним относятся бензин, фреоны, бензол и др. В то же время вещества с малыми показателями коэффициента медленно насыщают организм, в силу чего развитие интоксикации также замедляется. В эту группу входят этиловый спирт, ацетон, этиленгликоль. Следует иметь в виду также возможность всасывания загрязняющих веществ из атмосферного воздуха через кожные покровы.

Немаловажен также вопрос о судьбе химических веществ, поступивших в организм человека с вдыхаемым воздухом. Во-первых, они могут накапливаться (депонироваться) в тех или иных внутренних органах, нервной системе (например, ртуть, свинец, стронций и др.). Во-вторых, имеют место различные химические их превращения в организме под влиянием ферментов (биотрансформация). В большинстве случаев при этом образуются менее токсичные продукты, которые легче выводятся из организма (например, фосфорорганические пестициды). Однако в ряде случаев возможно образование более токсичных соединений.

Глава 19. ЗАГРЯЗНЕНИе АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Не природа требует дальнейшего преобразования - человечество нуждается в новых устоях жизни.

Н.Ф. Реймерс. Экологический манифест (1994)

19.1. Проблема загрязнения атмосферного воздуха

Ученые предполагают, что 4,5–5 млрд лет назад атмосфера Земли имела состав, близкий к составу вулканических выбросов (в основном водяной пар, диоксид углерода и азот). В процессе охлаждения первобытной Земли сильные дожди вымыли из атмосферы диоксид углерода и он осел на дне океанов в виде карбонатов. Появившиеся около 3 млрд лет назад примитивные живые организмы (хемотрофы) питались химическими веществами, растворенными в воде, в которой они жили, в том числе и карбонатами. Из последних формировалось их тело.

Со временем у живых существ (растений) развился механизм фотосинтеза , в основе которого лежит процесс ассимиляции углерода из его диоксида (углекислого газа) с помощью солнечной энергии. Используя солнечную энергию и диоксид углерода для самостоятельного синтеза органических соединений, эти организмы стали продуцировать кислород, который выделялся в атмосферу и постепенно в ней накапливался. С накоплением кислорода в атмосфере началась новая эра в истории Земли - эра аэробной жизни. За многие тысячелетия выработалось устойчивое равновесие между потреблением диоксида углерода растениями, выделением ими кислорода и содержанием этих газов в атмосфере. Данное равновесие существовало многие миллионы лет до тех пор, пока человек не начал потреблять ископаемое топливо (каменный уголь, а затем нефть, природный газ и сланцы), представляющее собой многовековые захоронения углерода растений, извлеченного ими в свое время из атмосферы протоземли. Скорость потребления многократно превосходит скорость накопления этого топлива, к тому же его сжигание производится на территории городов, т.е. на территории с высокой концентрацией людей и топок. Это привело к локальному нарушению давно сложившегося экологического равновесия и неблагоприятно сказалось на условиях жизни горожан.

В Средние века типичным примером города с загрязненной атмосферой на многие годы стал Лондон. В 1273 г. был издан королевский указ, запрещавший сжигать уголь в печах. Спустя примерно 300 лет королева Елизавета I вновь запретила использовать уголь в качестве топлива в Лондоне в дни заседаний парламента. В памфлете против использования угля в промышленности в 1661 г. натуралист Джон Эвелин писал: "В то время как во всех других местах воздух прозрачен и чист, в городе висит такое облако серы, что Солнце, дающее дневной свет повсюду, едва проникает в его пространство".

Уже в XVII в. было известно, что загрязнение воздуха дымом, сопровождающееся неприятным раздражающим запахом, обусловлено наличием в каменном угле серы. Позднее среди загрязняющих атмосферный воздух веществ были выделены также соляная кислота и другие вещества. Начиная с XIX в. в атмосферный воздух городов в связи с развитием промышленности во все возрастающих количествах стали поступать многие другие загрязняющие вещества (например, оксиды азота, фтористый водород, углеводороды и пр.), обладавшие высокой биологической активностью.

Сначала загрязненный городской воздух влиял на ограниченную часть населения - в основном на тех, кто проживал в непосредственной близости от фабрик. При сравнительно небольших объемах и рассеивании в атмосферном воздухе заметного влияния на состояние здоровья больших контингентов населения выбросы не оказывали. Однако в результате процесса индустриализации, охватившего во второй половине ХIХ–ХХ в. большинство стран мира, прежде всего Европы и США, появились многотоннажные производства, новые отрасли промышленности, которые начали оказывать существенное влияние на состояние атмосферного воздуха не только на локальном и региональном уровне, но и в масштабах государств, континентов и на глобальном уровне.

Итак, главная причина возникновения проблемы загрязнения атмосферного воздуха - концентрация промышленного производства в эпоху индустриализации и связанный с ним рост населения и размеров городов.

В России внимание к проблеме охраны атмосферного воздуха от промышленного загрязнения начало проявляться с начала ХX в. Отечественные гигиенисты в этот период обращают внимание на проблему загрязнения атмосферного воздуха городов (публикации И.П. Скворцова, А.Н. Доброславина и др.). В это время вопросы санитарной охраны атмосферного воздуха в России не регулировались законодательно, как в ряде стран Европы (Англия, Бельгия и др.). На сессии IV Государственной думы в 1914 г. обсуждался проект закона "О санитарной охране атмосферного воздуха, воды и почвы", в котором предусматривалась статья, посвященная охране воздуха: "Земские и городские установления обязаны принимать меры к охране воздуха от загрязнения зловонными и вредными газами, дымом и пылью". Однако проект был отклонен Думой.

Высокие темпы развития в начале ХХ в. в Советском Союзе угледобывающей, металлургической, химической промышленности, строительство крупных тепловых электростанций и других промышленных объектов поставили вопросы санитарной охраны атмосферного воздуха в число первоочередных. Известный гигиенист и организатор здравоохранения Г.В. Хлопин в работе "Химическая промышленность и народное здоровье" (в 4 т., 1920–1924) указывал на возможное вредное воздействие выбросов предприятий отрасли на здоровье человека, в том числе и через загрязненный атмосферный воздух.

В 1929–1930 гг. в крупных промышленных центрах Днепропетровске и Харькове были проведены первые исследования по изучению загрязнения атмосферного воздуха. Было показано, что по количеству выбросов в атмосферный воздух твердых веществ Харьков занимает одно из первых мест в мире. В 1929 г. рассматривался вопрос о намечающемся строительстве в Москве двух мощных ТЭЦ, работающих на подмосковном угле, при сжигании которого выделяется большое количество диоксида серы и золы; специальный раздел доклада был посвящен строительству очистных сооружений. В 1934 г. по инициативе Наркомата здравоохранения не были утверждены проекты планировки Нижнего Тагила и Красноуральска в связи с неблагоприятным размещением промышленной и селитебной территорий.

Создание в ряде санитарных научно-исследовательских институтов отделов планировки населенных мест и гигиены атмосферного воздуха содействовало активизации научных работ по изучению загрязнения атмосферного воздуха и мероприятий по борьбе с ним. В одном из первых выпусков сборника трудов Санитарного института им. Ф.Ф. Эрисмана профессор С.П. Розанов писал: "Дело охраны чистоты воздуха переживает период накопления достоверных, научно установленных фактов условий загрязнения, установления путем санитарных исследований и химических анализов размеров и концентраций поступающих в атмосферу пылевых частиц и газовых элементов, изучения естественных условий, ослабляющих их влияние". В сборнике, посвященном гигиеническим проблемам Донбасса, известный гигиенист А.Н. Марзеев отмечал, что проблема борьбы с загрязнением воздуха является новой как по методике и организации исследований в этой области, так и по законодательным и санитарно-техническим мероприятиям, которые должны быть выработаны и проведены в деле охраны чистоты воздуха.

Большую роль в деле разработки вопросов охраны атмосферного воздуха сыграла Всесоюзная конференция по охране чистоты атмосферного воздуха, которая состоялась в апреле 1935 г. в Харькове. На ней была отмечена значительная степень загрязнения атмосферного воздуха в целом ряде городов и промышленных районов СССР. Было высказано также мнение о важности активизации научно-исследовательских работ, направленных на борьбу с загрязнением атмосферного воздуха. В материалах конференции были отражены новые положения в области охраны атмосферного воздуха. В частности, речь шла об установлении в законодательном порядке научно обоснованных норм содержания взвешенных веществ и диоксида серы в воздухе у дымовых труб предприятий, о необходимости гигиенической экспертизы проектов строительства и реконструкции промышленных предприятий, о планомерном выведении из селитебных районов городов вредных в гигиеническом отношении предприятий, об организации санитарного надзора за чистотой атмосферного воздуха.

Всесоюзная государственная санитарная инспекции (ВГСИ) в 1937 г. направила местным органам санитарного надзора предписание об организации санитарного надзора за чистотой атмосферного воздуха.

В 1937 г. на совещании республиканских коммунальных санинспекторов в число важнейших задач санитарных органов были включены вопросы санитарной охраны атмосферного воздуха. Профессор А.Н. Сысин в докладе указал на то, что нужно "двинуть" дело санитарной охраны воздуха. До сих пор все это было только теоретически, но пора уже заняться этим вопросом практически. При этом он отметил необходимость разработки нормативов и правил в области охраны чистоты воздуха в городах, скорейшей выработки и унификации методик исследования воздуха.

В 1938 г. на Второй Всесоюзной конференции по охране атмосферного воздуха были определены новые задачи, в том числе методика исследования дымовых газов в санитарной практике; изучение эффективности электрофильтров; борьба с загрязнением атмосферного воздуха отработавшими газами автотранспорта. Были обозначены и новые задачи: классификация атмосферных загрязнений; разработка санитарных нормативов допустимых концентраций выбросов в атмосферный воздух; выработка планировочных нормативов (районирование размещения промышленности, зоны разрывов промышленных предприятий от селитебных территорий).

В 1939 г. ВГСИ утвердила Инструкцию по работе госинспекции в области охраны чистоты атмосферного воздуха, в которой была сформулирована задача осуществления санитарного контроля для предохранения населения от воздействия производственных выбросов, загрязняющих атмосферный воздух (дым, копоть, газы, пары, пыль, неприятные запахи).

На совещании по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха Москвы (1940) было высказано мнение о том, что производство газоочистной аппаратуры удовлетворяет потребности промышленности не более чем на 30%.

При восстановлении разрушенных во время Великой Отечественной войны 1941–1945 гг. промышленных предприятий и городов вопросы охраны атмосферного воздуха находились в поле зрения государственных органов и научных и практических учреждений санитарно-гигиенического профиля. То, что не удалось сделать в предвоенные годы и годы войны, было реализовано вскоре после ее окончания. В частности, была разработана методология гигиенического нормирования загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. В 1949 г. профессор В.А. Рязанов опубликовал в журнале "Гигиена и санитария" статью "Принципы гигиенического нормирования атмосферных загрязнений". Спустя 2 года были утверждены первые ПДК 10 наиболее широко распространенных веществ, загрязняющих атмосферный воздух.

Как отмечал В.А. Рязанов, нормативы такого рода позволяют гигиенисту в каждом конкретном случае формулировать свои требования в количественной форме, указывая, какой именно величины должна быть зона разрыва, каков должен быть в данной конкретной ситуации коэффициент полезного действия очистных сооружений и т.д. Нормативы позволяют также находить количественное выражение для оценки степени эффективности осуществленных оздоровительных мероприятий.

Острота проблем, связанных с загрязнением атмосферного воздуха, нарастала не только в нашей стране. Еще в большей степени они беспокоили население и специалистов стран Западной Европы и США в связи с большими объемами загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздух предприятиями различных отраслей промышленности и транспортными средствами, и их сильным влиянием на здоровье и условия жизни людей. Несмотря на принимавшиеся предупредительные меры, проблема загрязнения атмосферного воздуха поселений приобрела глобальный характер.

По отношению ко всей массе атмосферного воздуха на планете (около 5000 трлн т) масса техногенных соединений составляет не более 0,0001%. Однако отношение к этой величине меняется, если учесть, что 94–97% всех выбросов диоксида серы, оксидов азота и углеводородов приходится на Северное полушарие, где проживает бóльшая часть населения Земли, а количество диоксида серы, выпадающее на 1 км² территории крупного города, может достигать 50 т в год. Усугубляют положение трансграничные и трансконтинентальные переносы загрязнений, в результате которых страдает население и природа территорий, где источники загрязнения воздуха отсутствуют.

19.2. Глобальные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха

В последние десятилетия сформировалось устойчивое мнение о том, что загрязнение атмосферного воздуха приобрело глобальный характер, и обозначились связанные с этим основные глобальные экологические проблемы. В числе важных среди них - проблема трансграничного (и трансконтинентального) переноса загрязнений атмосферного воздуха , источник которых расположен на территории иностранного государства.

Перенос загрязняющих веществ природного происхождения (вулканическая пыль, степные пыльные бури) с атмосферным воздухом существовал всегда. Однако в последние десятилетия проблема трансграничного переноса привлекла внимание международного сообщества в связи с нарастанием выбросов в атмосферный воздух химических веществ из антропогенных источников. В 1979 г. в рамках Европейской экономической комиссии (ЕЭК) ООН была принята Совместная программа наблюдений и оценки переноса загрязняющих веществ в Европе (ЕМЕП). Программа дает возможность регулярно оценивать концентрации в воздухе, объемы и распределение плотности выпадений контролируемых веществ на территориях и в акваториях 49 государств - участников Конвенции. В ней рассматриваются суммарные трансграничные выпадения, а также их доли от конкретных стран - сторон Конвенции. В суммарные трансграничные выпадения включают выпадения от национальных источников, от источников в государствах - участниках Конвенции и других странах, от природных источников (вулканов, морей).

На Европейской территории России (ЕТР) в 2002 г. за счет западного переноса из Западной Европы, Прибалтийского региона, Украины выпало 3321 т тяжелых металлов (свинца, ртути, кадмия), более 23 т стойких органических соединений - БП, полихлорированных бифенилов, диоксинов, фуранов и других веществ, которые подпадают под действие Конвенции. Установлено, что суммарные выпадения свинца на ЕТР составили 3195 т, в том числе 1731 т за счет трансграничных переносов западными ветрами и 1464 т - от российских источников. Наибольший вклад в трансграничный перенос свинца приходится на Украину (89,8 т), Польшу (61,5 т), Италию (46,2 т), Румынию (43 т). Кадмия выпало на ЕТР 99,1 т, из них 65 т за счет трансграничных переносов. Выпадения ртути на ЕТР в 2002 г. в сумме составили 26,9 т, из них 23,3 т за счет трансграничных переносов.

По данным ЕМЕП, в 2002 г. БП выпало 18,9 т, из них 12,45 т за счет трансграничных переносов. Поступление полихлорированных бифенилов колеблется от 0,1 до 4 г/км² . Наибольшие их выпадения отмечены на территориях севера России, при этом из 4,3 т на долю трансграничных переносов приходится 60%. В том же году в результате трансграничного переноса на почву и акватории ЕТР выпало около 2 млн т оксидов серы и азота. Эти соединения, реагируя с тяжелыми металлами и высокотоксичными органическими соединениями, увеличивают их подвижность в почве, водах и донных осадках, а также вызывают их подкисление. В то же время более 60% серы, которая поступает в атмосферный воздух в пределах ЕТР, переносится на восток - в Уральский регион и Сибирь.

В последующем в дополнение к Конвенции были приняты протоколы об ограничении выбросов летучих органических соединений (ЛОС), о дальнейшем сокращении выбросов серы или их трансграничных потоков, протокол об ограничении выбросов оксидов азота.

Россия активно участвует в реализации этих важных документов. В Федеральном законе "Об охране атмосферного воздуха" (№ 96-ФЗ, 1999 г.) в ст. 20 говорится о том, что в целях уменьшения трансграничного загрязнения атмосферного воздуха источниками выбросов загрязняющих веществ, расположенными на территории России, РФ обеспечивает проведение мероприятий по уменьшению выбросов, а также осуществляет иные меры в соответствии с международными обязательствами России в области охраны атмосферного воздуха.

С трансконтинентальным переносом техногенных загрязнений атмосферы связана и еще одна глобальная проблема загрязнения атмосферы - появление так называемых кислотных дождей . Известно, что при сжигании 10 т угля с содержанием 5% серы может образовываться около 1 т диоксида серы. Наряду с этим при сжигании угля или мазута в атмосферный воздух поступают оксиды азота. Диоксид серы и оксиды азота в атмосфере быстро вступают в химические реакции. Первый окисляется до триоксида серы, который, растворяясь в капельках атмосферной влаги, образует серную кислоту. Оксид азота окисляется до диоксида азота, после чего в результате его взаимодействия с атмосферной влагой образуется азотная кислота. Указанные кислоты и их соли обусловливают выпадение кислотных дождей. Активная реакция (рН) воды в таких дождях снижается до 3,6–2,6 рН. В силу закономерностей глобальных переносов воздушных масс ЕТР получает значительно больше (примерно в 8 раз) кислотных дождей от наших западных соседей - Германии, Чехии, Польши, чем переносится в страны Центральной Европы с территории России. От кислотных дождей в Европе пострадало более трети общей площади лесов, которым принадлежит водоохранная роль; в большой степени воздействие кислых дождей сказывается на урожайности многих сельскохозяйственных культур. В этом проявляется косвенное влияние кислотных дождей на условия жизни человека .

Кислотные дожди агрессивны по отношению к извести, бетону и поэтому способствуют разрушению памятников архитектуры и истории, а также жилых зданий. В качестве примера можно привести эрозию кариатид, которые украшают Акрополь в Афинах; уничтожение произведений фресковой живописи на покрытых известковым раствором стенах церквей и монастырей старых городов (в капелле Скровеньи в Падуе в Италии, выполненных Джотто в начале XIV в). Чувствительны к загрязнению атмосферного воздуха также изделия из мрамора. Под действием кислотных дождей кальцит в мраморе превращается в гипс, который легче поддается разрушительному действию влаги. Вследствие этого нанесен значительный ущерб таким памятникам культуры, как Парфенон, Колизей, Тадж-Махал и др.

В России также выявлено воздействие кислотных дождей на белокаменную резьбу Рождественской и Смоленской церквей в Нижнем Новгороде, на исторические памятники в Тамбове, Мичуринске, Моршанске.

Воздействие кислотных дождей на здоровье человека может проявляться при подкислении воды водных объектов, особенно если это касается объектов, используемых для централизованного питьевого водоснабжения. Кислотные дожди, повышая подвижность тяжелых металлов в почве, воде и донных осадках, способствуют вовлечению их через растения и рыбу в пищевые цепи. Это явление можно отнести к прямому (опосредованному) влиянию на здоровье человека .

Еще одна весьма важная глобальная проблема - изменение климата в связи с так называемым парниковым эффектом (загрязнением атмосферного воздуха парниковыми газами) . К числу парниковых газов относят диоксид углерода, метан, оксиды азота, хлорфторуглеводороды, перфторуглеводороды, а также гексафторид серы - побочный продукт при выплавке алюминия и один из самых сильнодействующих среди остальных.

Хлорфторуглеводороды в течение многих лет используются в холодильных установках, кондиционерах и др. в качестве так называемых хладоагентов . Они могут поступать в атмосферу с выбросами производств пористых пластмасс, предприятий электронной и парфюмерной промышленности. Хлорфторуглеводороды негорючи, взрывобезопасны, химически инертны.

Парниковый эффект обусловливается тем, что солнечная энергия при достижении земной поверхности частично поглощается ею, а частично отражается в пространство. При этом длинноволновое инфракрасное (ИК) излучение, уходящее от Земли, поглощается диоксидом углерода атмосферы и другими парниковыми газами, что приводит к повышению температуры атмосферного воздуха. Чем больше парниковых газов содержится в атмосфере, тем больше поглощается ИК-лучей. Известно, что за последние десятилетия глобальный выброс диоксида углерода существенно увеличился. Специалисты отмечают, что по сравнению с ХIХ в. концентрации диоксида углерода в атмосферном воздухе увеличились почти на одну треть, оксидов азота - на 8%, метана - удвоились. В текущие годы фитопланктон океана и наземные растения способны поглотить только 44% промышленного диоксида углерода, остальная часть поступает в атмосферу. Другие соединения, способствующие развитию парникового эффекта (например, метан, хлорфторуглеводороды), поглощают ИК-излучение в 50–100 раз интенсивнее, чем диоксид углерода. Хотя их выбросы в атмосферу существенно меньше, чем диоксида углерода, они сильно влияют на температурный режим Земли. При оценке парникового эффекта в качестве основной учетной единицы парниковых газов принимается тонноэквивалент диоксида углерода. Содержание в воздухе остальных парниковых газов пересчитывается к тонне диоксида углерода через соответствующие коэффициенты. По прогнозам отечественных ученых, если темпы потребления ископаемого топлива не уменьшатся, концентрации парниковых газов будут нарастать; максимум их концентрации в атмосфере ожидается во второй половине ХХII в.

Еще одна, не менее важная сторона этой проблемы - продолжающееся уже несколько десятилетий стремительное уничтожение тропических влажных лесов в Африке, Южной Америке и Юго-Восточной Азии в связи с быстрым ростом населения и варварскими приемами лесопользования. Это обстоятельство, а также уменьшение продуктивности фитопланктона Мирового океана, связанное с загрязнением его поверхности нефтепродуктами, значительно снижают природный путь вывода диоксида углерода из атмосферы.

С парниковым эффектом связывают повышение среднегодовой температуры на планете и потепление климата, последствия которых разнообразны и до конца не оценены. По мнению некоторых ученых, при достижении содержания парниковых газов в атмосфере Земли 400–500 ppm (в настоящее время - 336 ppm) произойдет потепление всей планеты на 1–1,5 °С, при содержании 600–700 ppm - на 4–5 °С. Если такой прогноз оправдается, это должно вызвать колоссальные изменения в биосфере: таяние полярных льдов, затопление больших приморских территорий, изменение водного баланса на обширных территориях, что в конечном счете неблагоприятно скажется на условиях жизни населения.

В июне 1992 г. на Международной конференции ООН в Рио-де-Жанейро была принята Рамочная конвенция об изменении климата , которая вступила в силу в 1994 г. К ней присоединились около 200 государств мира. Россия ратифицировала указанную Конвенцию, приняв Федеральный закон № 34-ФЗ от 4 ноября 1994 г. Конвенция предусматривает проведение мер по сдерживанию количественного роста антропогенных выбросов парниковых газов, согласованному снижению их доли в рамках международных обязательств и организацию специальных мероприятий, увеличивающих интенсивность поглощения отдельных газов наземными экосистемами.

В 1997 г. представителями более 150 стран для развития Рамочной конвенции был подписан так называемый Киотский протокол , который зафиксировал конкретные обязательства промышленно развитых стран и стран с переходной экономикой (среди них и Россия) в течение 2008–2012 гг. ограничить и сократить выбросы своих парниковых газов. В протоколе утверждается, что выполнение этих обязательств может способствовать стабилизации климатических параметров в планетарном масштабе. В феврале 2004 г. Киотский протокол ратифицирован парламентом России. Федеральный закон о ратификации Киотского протокола № 128-ФЗ от 4 ноября 2004 г. вступил в силу 16 февраля 2005 г.

В то же время США, на которые приходится 36% мировых выбросов парниковых газов, в 2001 г. заявили о выходе из Рамочной конвенции и стали разрабатывать свой национальный план сокращения выброса парниковых газов.

Следующая глобальная проблема, связанная с техногенным загрязнением атмосферного воздуха, - воздействие хлорфторуглеводородов на озоновый экран стратосферы , приводящее к образованию так называемых озоновых дыр.

За многие века существования кислородной атмосферы Земли установилось динамическое равновесие кислорода и озона в стратосфере, а ныне существующие на Земле формы жизни адаптировались к той части спектра УФИ, которая "профильтрована" через озоновый экран.

Размер озоновой дыры над Южным полушарием в отдельные годы достигал 10 млн км² , что соответствует площади Европы. В последующие годы подобные явления меньших масштабов наблюдались над Северной Америкой и Скандинавским полуостровом. Аномалии озонового слоя в атмосфере наблюдаются и над территорией России. В феврале 1995 г. над Сибирью, вплоть до Урала, зафиксировано заметное уменьшение концентрации озона - до 40% по сравнению с обычной.

Одной из причин образования озоновых дыр считается загрязнение атмосферы хлорфторуглеводородами. При поступлении в атмосферный воздух они, не вступая ни в какие реакции, поднимаются в стратосферу, где разрушаются жестким УФИ, освобождая атомы хлора, взаимодействующие на основе радикальных реакций с озоном. В результате озон разрушается. Таким образом, нарушается многовековое природное равновесие озона и кислорода в стратосфере. Разрушению озонового слоя стратосферы способствуют также оксиды азота, образующиеся при сгорании топлива турбореактивных двигателей авиации и космических аппаратов. В результате нарушения озонового экрана коротковолновое УФИ, задерживаемое им, достигает поверхности Земли и может вызвать разнообразные негативные эффекты в биосфере планеты, а в популяции человечества повысить уровень онкологической заболеваемости.

Учитывая глобальный характер проблемы озонового экрана, международное сообщество подключилось к ее решению. Первая международная конвенция по мерам сохранения озонового слоя была заключена в 1985 г. в Вене. Позднее в Монреале был подписан протокол, который обязывал страны-участницы принять меры к сокращению применения и выбросов фреонов, заменив их на другие хладоагенты, не содержащие фтора и хлора. В результате реализации этих решений к 1996 г. выброс фреонов сократился до 160 000 т - к моменту принятия указанных решений (1985 г.) их выброс превышал 1 млн т.

Поскольку перечисленные проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха, - проблемы глобальные, разрешение их возможно законодательными мерами в рамках международного права, а выработка этих мер должна осуществляться дипломатическими методами. Для обоснования необходимых профилактических мероприятий нужны консолидированные усилия ученых самого разнообразного профиля и многолетние мониторинговые климатологические и метеорологические наблюдения за природными процессами и состоянием биосферы Земли. Таким образом, перечисленные глобальные проблемы, связанные с техногенным загрязнением атмосферного воздуха, несомненно, влияют прямо или косвенно на здоровье и условия жизни человека, однако в силу своей масштабности, механизмов развития являются предметом исследования климатологии и экологии.

В то же время нарастание количества источников загрязнения атмосферного воздуха и их мощностей приводит к неблагоприятным изменениям непосредственно среды обитания человека на территории населенных мест, а это порождает проблемы коммунальной гигиены.

19.3. Гигиенические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха поселений

Атмосферный воздух - жизненно важный компонент окружающей природной среды, неотъемлемая часть среды обитания человека, растений и животных. Химический состав воздуха должен обеспечивать жизнедеятельность человека без напряжения компенсаторных физиологических механизмов, не говоря уже о возможности возникновения патологических сдвигов в организме человека.

Люди и раньше подвергались действию загрязняющих воздух веществ, у которых были и есть природные аналоги, но в последние десятилетия с выбросами ряда отраслей промышленности в атмосферный воздух попадают новые вещества, с которыми организм человека никогда не соприкасался. Например, к ним относятся упомянутые выше полихлорированные бифенилы, диоксины, некоторые из которых справедливо названы супертоксикантами. Многие из этой группы веществ обладают канцерогенным, мутагенным, эмбриотоксическим, гонадотоксическим, тератогенным действием и другими эффектами.

Аэрогенный (ингаляционный) путь поступления загрязняющих веществ в организм играет особую роль, поскольку при нем загрязняющие воздух вещества из легких непосредственно поступают в большой круг кровообращения, центральную нервную систему и другие органы. Отмечено, что вещества, поступающие в организм человека через легкие, действуют в 80–100 раз сильнее, чем при поступлении через желудочно-кишечный тракт.

Если от употребления недоброкачественной воды или пищи можно воздержаться, то этого нельзя сказать о воздухе, которым человек дышит.

В силу того что многие загрязняющие вещества не обладают ни запахом, ни вкусом, ни раздражающим действием, их присутствие в атмосферном воздухе населением практически не ощущается. Меры по защите населения от загрязняющих веществ часто оказываются несвоевременными, в связи с чем развиваются те или иные изменения в состоянии здоровья населения.

Загрязнение атмосферного воздуха приводит в городах к увеличению числа дней в году с туманами. Туманы отрицательно влияют на условия жизни людей: нарушают уличное движение, увеличивают число уличных травм, при низкой температуре увеличивается охлаждение тела человека, нарушается чувство теплового комфорта, угнетаются настроение и самочувствие. Отмечаются также потери ультрафиолетовой радиации. При сильном задымлении атмосферного воздуха они могут достигать 97%.

Поступление в атмосферный воздух пыли и сажи ведет к загрязнению жилища. Речь в данном случае идет не только о снижении качества воздуха, но и загрязнении всей внутрижилищной среды. Ухудшение санитарных условий жизни населения связано с затруднениями в части организации проветривания жилища. Накапливающая на оконных стеклах пыль снижает их прозрачность, что сказывается на условиях естественной освещенности жилища.

Загрязнения атмосферного воздуха угнетающе влияют на растительность, защитная роль которой в отношении загрязняющих атмосферу веществ общеизвестна, как и их роль в регулировании микроклиматических условий на территориях жилой застройки. Чувствительность многих представителей растительного мира к промышленным загрязнениям атмосферы часто выше, чем человека. И поэтому разработка соответствующих экологических нормативов атмосферного воздуха для защиты деревьев и растений, помимо чисто природоохранных целей, необходима и для обеспечения здоровых условий жизни человека. Проведение подобных исследований - компетенция ботанических научно-исследовательских организаций. Утверждение экологических нормативов, в соответствии с Федеральным законом РФ "Об охране окружающей среды" от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ производится федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим государственное управление в области охраны окружающей среды.

Глава 20. Основные источники загрязнения атмосферного воздуха

20.1. Источники загрязнения природного происхождения

Химический состав атмосферного воздуха формировался в процессе эволюции Земли на протяжении весьма длительного периода времени. Важную роль при этом играли природные источники поступления в него тех или иных газообразных веществ и аэрозолей. К числу таких источников относятся извержения вулканов, вынос морских солей, выветривание почвы, лесные и торфяные пожары и др.

В мире существует несколько сот вулканов, которые периодически выбрасывают в атмосферу огромное количество аэрозолей и газообразных веществ. В результате вулканической деятельности на планете в год может поступать до 80 млн/т аэрозолей в виде пепла, который поднимается на большую высоту и может переноситься на большие расстояния от источника. Известны случаи глобального переноса пепла воздушными потоками в атмосфере. Кроме аэрозоля, в состав вулканических извержений входят также пары воды - до 67,88 об.%, диоксид углерода - 12,71, монооксид углерода - 0,67, водород - 0,75, азот - 7,65, диоксид серы - 7,03, сера - 1,04, хлор - 0,41 об.%. В составе извержений вулканов обнаружены также некоторые канцерогенные полиароматические углеводороды (ПАУ), в частности БП. По данным литературы, даже в настоящее время за счет вулканической деятельности, не такой активной, как в прошлом нашей планеты, в атмосферу может поступать до 120 кг в год этого соединения. Учитывая весьма малую величину установленной ПДК БП для атмосферного воздуха, такой общий объем выброса следует признать значимым с гигиенической точки зрения.

Специалисты отмечают, что глобальные объемы выбросов БП, а также диоксида серы, свинца примерно на 10% формируются за счет природных источников.

Другими естественными источниками поступления аэрозолей в атмосферу служат вынос морских солей (по некоторым данным, до 700 млн т в год), выветривание почвы (до 300 млн т в год), лесные пожары (до 200 млн т в год). Большинство природных (естественных) источников загрязнения атмосферного воздуха обусловливают непостоянные и в основном более или менее ограниченные изменения качества атмосферного воздуха, так как извержения вулканов, лесные пожары, пыльные или песчаные бури бывают не каждый день и не повсеместно. Однако в ряде случаев их влияние может распространяться на большие территории. Например, при извержении вулкана Кракатау (Индонезия) в 1972–1973 гг. пылевые частицы 2 раза обогнули земной шар, а при извержении вулкана Безымянного на Камчатке в 1956 г. пепел поднялся на высоту до 45 км и его частицы были зафиксированы в воздухе Лондона.

В атмосферном воздухе можно также обнаружить так называемый аэропланктон, т.е. находящиеся во взвешенном состоянии частицы биологической природы размерами от 0,01 до 50–1200 мкм. В состав аэропланктона входят бактерии, вирусы, споры плесневых грибов, дрожжевые грибы, актиномицеты, цисты простейших, споры мхов и папоротников. Они привносятся в атмосферный воздух в основном из почвы, в нем, как правило, не размножаются и погибают под действием неблагоприятных факторов либо оседают на других территориях. Содержание аэропланктона и его видовое разнообразие в воздухе различных климатических районов и в разные сезоны года существенно различается. Среднемесячное содержание бактерий в воздухе Москвы в августе–сентябре было обычно в 8–10 раз выше, чем в декабре–январе. Наиболее богат аэропланктоном воздух в теплое время года в южных районах, на территориях с открытой поверхностью почвы, при сильных ветрах. Некоторые виды аэропланктона обладают способностью выживать в атмосферном воздухе определенное время, поэтому воздушными течениями они могут подниматься на высоту до 5–7 км и распространяться на большие расстояния (сотни и тысячи километров).

Гигиенически важный источник загрязнения атмосферного воздуха - цветущие растения. В разгар цветения от одного растения в атмосферный воздух может поступать до нескольких миллионов гранул пыльцы. Имея сравнительно небольшие размеры (до 10–15 мкм), гранулы достаточно долго могут находиться в атмосферном воздухе во взвешенном состоянии. Это обстоятельство объясняет формирование так называемых пыльцевых облаков, которые поднимаются на высоту до 10 км и более и распространяются на расстояния до 600 км. Их распространение в атмосферном воздухе носит сезонный характер (максимум содержания приходится на летний период года), зависит от наличия и особенностей растительности, так как одни растения выделяют пыльцы больше, а другие меньше. У людей, обладающих повышенной чувствительностью к пыльце, весной, в период цветения растений, могут появляться приступы возвратных респираторных нарушений. Они проявляются в виде насморка, затруднения носового дыхания, слезотечения и зуда в носу и глазах. Совокупность данных симптомов получила название сенной лихорадки, или поллиноза (от лат. pollen - пыльца). Этим заболеванием страдает примерно 3–4% населения земного шара. Пыльца не всех растений может быть причиной поллиноза: вредна пыльца, содержащая аллерген сенной лихорадки, выделяющаяся в большом количестве и легко переносимая ветром.

20.2. Техногенные источники загрязнения атмосферного воздуха

Основные техногенные источники загрязнения атмосферного воздуха - теплоэнергетика, черная и цветная металлургия, нефтедобывающая и нефтехимическая промышленность, промышленность строительных материалов. Важную роль в загрязнении атмосферного воздуха играет автомобильный транспорт. Доля выбросов автотранспорта в некоторых регионах России достигает 50–80% общего количества загрязнений, поступающих в атмосферный воздух.

Рост производства и увеличение численности транспортных средств, увеличение масштабов промышленного строительства - мощный градообразующий фактор, который может увеличивать риск неблагоприятного влияния на качество атмосферного воздуха селитебных территорий, на условия жизни и здоровье населения. В России немало городов, в которых выбросы загрязняющих атмосферный воздух химических веществ превышают 100 млн т/год. В их числе Норильск, Новокузнецк, Липецк, Череповец, Магнитогорск, Нижний Тагил, Омск, Красноярск, Ангарск, Челябинск, Новочеркасск, Братск.

Тепловые электростанции и теплоцентрали

В последние годы в РФ теплоэнергетика устойчиво занимает первое место среди всех отраслей промышленности по выбросам загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Ее доля в суммарных выбросах вредных веществ в атмосферу промышленностью России колеблется от 21 до 30%, а общее количество выбросов в 2002 г. составило 3,4 млн т. По сравнению с 1995 г. они уменьшились в 1,5 раза за счет увеличения в топливном балансе доли газа, малозольных и малосернистых углей. Кроме того, были осуществлены технологические мероприятия , направленные на подавление образования оксидов азота в топочной камере котлов и санитарно-технические мероприятия по повышению технической эффективности золоулавливающих установок.

Характер загрязнения атмосферного воздуха продуктами сгорания минерального топлива определяется следующими основными факторами: видом топлива, условиями его сжигания в различных топочных устройствах, наличием и технической эффективностью очистных сооружений, условиями выброса (высота труб, скорость выхода дымовых газов, их температура и др.). Важное значение имеют метеорологические условия и рельеф местности.

Существует два метода сжигания минерального топлива - колошниковый (или слоевой) и камерный, который, в свою очередь, делится на факельный и циклонный. Колошниковый метод применяется для сжигания каменного угля, камерным методом сжигают пыль каменного угля, газообразное и жидкое топливо.

Основные продукты неполного сгорания углеводородного топлива, поступающие в атмосферу, - оксиды углерода и соединения серы [органическая, сульфидная (колчедан), сульфатная сера]. Минеральные примеси представляют собой силикаты, сульфаты, сульфиды, карбонаты, оксиды металлов, фосфаты и хлориды щелочных металлов.

При сжигании нефтепродуктов доля загрязняющих веществ по отношению к массе угля составляет 46%, газа - 7,5%. Наиболее высокое содержание серы отмечается в мазуте.

Современная ТЭС потребляет 5 млн т угля на 1 ГВт (эл) в год. При его сжигании, кроме газообразных выбросов, образуется зола. В углях РФ ее содержание колеблется от 6 до 40%. При сжигании угля зола распределяется на 2 части: одна оседает, остается в топке, другая выносится через трубы вместе с газами в атмосферу (летучая зола). Количество летучей золы зависит от метода сжигания угля. При слоевом сжигании выбрасывается 10–30% золы, при камерном пылеугольном унос золы составляет 60–90%. Совершенствование технологии пылеугольных топок позволяет снизить количество летучей золы до 30–40%.

Летучая зола состоит на 95% из мельчайших твердых минеральных частичек размером до 5 мкм. Минеральная часть золы на 42,5–49% представлена диоксидом кремния, на 23,9–37,9% - алюмосиликатами, на 9,8–16,4% - соединениями железа, а также кальцием, магнием и др. Кроме того, в золе присутствуют и некоторые металлы, которые принято считать канцерогенами (Cr, Ni, Be), а также естественные радионуклиды, в том числе наиболее канцерогеноопасные альфа-излучатели. Основное гигиеническое значение имеет наличие в летучей золе диоксида кремния, высокотоксичного для человека.

Дисперсность пылевых частиц золы определяет длительность их пребывания в воздухе и их действие на организм. Чем меньше размеры частиц, тем дольше они находятся во взвешенном состоянии в воздухе, на большие расстояния уносятся от источника выброса. Кроме того, они проникают в глубокие отделы органов дыхания, в то время как крупные пылинки задерживаются в основном в верхних дыхательных путях. Выпадающие на поверхность почвы компоненты летучей золы включаются в биологические цепи и поступают в организм человека не только с вдыхаемым воздухом, но и с продуктами питания и питьевой водой.

Кроме золы, в выбросах ТЭЦ всегда присутствуют твердые частицы несгоревшего углерода, так называемый недожог.

Среди газообразных загрязнений атмосферного воздуха тепловыми электростанциями ведущее место занимают оксиды серы . Это объясняется высоким содержанием серы в угле и сернистом мазуте. Практически вся сера, содержащаяся в мазутах, при сжигании превращается в диоксид серы. Электростанции, работающие на сернистом мазуте с содержанием серы от 1 до 4,5%, в зависимости от мощности выбрасывают в атмосферный воздух сотни тонн диоксида серы в сутки.

Неполное сгорание углеводородного топлива ведет к образованию канцерогенных ПАУ. Их образование происходит при температуре 700–800 °С в условиях нехватки воздуха для обеспечения полноты сгорания топлива (табл. 20-1). При камерном способе сжигания пылевидного топлива в дымовых газах концентрация БП не превышает 4,2 мкг/100 м³ . Не выше его содержание и в дымовых газах котельных, использующих в качестве топлива газ и мазут. Однако, если процесс не отрегулирован или несовершенна конструкция топки, выброс БП может увеличиваться в 50 раз при сжигании мазута и в 610 раз - газа. Большая доля ПАУ в составе выброса сорбируется на частицах золы и недожога.

Таблица 20-1. Содержание канцерогенных веществ, образующихся при сжигании различных видов топлива, г/т
Топливо	Бенз(а)-пирен	Бенз(е)-пирен	Бенз(е)-антрацен	Коронен	Пирен
Уголь	0,44	10,8	–	0,74	18
Мазут	1,95	–	1,1	–	11,7

Промышленные предприятия

Цветная металлургия - отрасль тяжелой промышленности, включающая добычу и обогащение руд, производство и обработку цветных металлов и их сплавов: от добычи и переработки рудного сырья до получения готовой продукции в виде металлов и сплавов. Предприятия цветной металлургии расположены в Красноярском крае, Мурманской, Оренбургской, Челябинской, Свердловской и Новосибирской областях, Республике Башкортостан и Приморском крае.

В последние годы цветная металлургия прочно занимает одно из ведущих мест по общему объему выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, которые по отрасли составляют примерно 3,2–3,4 млн т в год. В районах размещения предприятий цветной металлургии образуются техногенные биогеохимические провинции в радиусе десятков километров от заводов, в которых обнаруживается повышенное содержание цветных металлов в почве и растениях.

Основные методы получения цветных металлов из руд - пирометаллургия (огневая плавка руды), электрометаллургия (электроплавка и электрогидролиз) и гидрометаллургия (гидрохимическое растворение с последующим осаждением металла). При получении одного и того же металла перечисленные процессы могут комбинироваться в различной последовательности. Процессам непосредственно получения металла обязательно предшествуют процессы обогащения руды, среди которых чаще всего применяется флотация. Процессу флотации предшествует механическое измельчение руды до консистенции пудры, сопровождающееся выделением пыли, которая содержит высокие концентрации диоксида кремния, а также различные соединения цветных металлов в зависимости от вида руды.

Технология производства цветных металлов связана с образованием значительных объемов отходящих газов, которые содержат различные вещества, главным образом аэрозоли конденсации металлов, диоксид углерода, диоксид серы. На долю последнего приходится до 80% от суммарных выбросов в отрасли, что объясняется преимущественной переработкой сульфидных руд; на долю оксида углерода приходится около 10%, твердых веществ - 7%.

При производстве свинца, цинка, меди, кобальта, никеля, алюминия атмосферный воздух может загрязняться оксидами указанных металлов, а также фтористым водородом, пылью глинозема, смолистыми веществами и канцерогенными полициклическими углеводородами, в частности БП.

Черная металлургия - одна из ведущих отраслей промышленности, определяющих экономический потенциал страны. В то же время она играет большую роль в загрязнении атмосферного воздуха городов и населенных мест, расположенных в зоне влияния предприятий отрасли, которые сосредоточены в Уральском и Центральном регионах, а также в Сибири. На долю Новолипецкого металлургического комбината приходится до 88% объема выбросов загрязняющих веществ в Липецкой области; на "Северсталь" - 71% в Вологодской области, Оскольского электрометаллургичесого комбината - 35% в Белгородской области. Ведущие компоненты выбросов в атмосферный воздух - угольная пыль, пыль с высоким содержанием диоксида кремния, оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота и ЛОС.

Современные предприятия черной металлургии представляют собой комплекс производств и могут быть разделены на 3 основных вида. В составе металлургических комбинатов горнорудные производства, на которых добывают руду, агломерационные и рудообогатительные фабрики, служащие для освобождения руды от примесей (особенно серы) и придания ей соответствующей технологической формы, доменное производство (с коксохимическим заводом), выпускающее чугун, сталеплавильное и сталепрокатное производства. Предприятия полного металлургического цикла включают 3 основных звена производства черного металла - доменное, сталеплавильное и сталепрокатное производства. На предприятиях неполного металлургического цикла имеется только 2 звена - сталеплавильное и сталепрокатное производства.

Особенность предприятий горнорудного производства , включая обогатительные фабрики, - тесная связь с сырьевой базой, т.е. расположение предприятий непосредственно в районах месторождений минерального сырья. Основной компонент, поступающий в атмосферный воздух от предприятий горнорудного производства, - пыль вскрышных и рудных пород, содержащая от 20 до 70% диоксида кремния и аэрозоли дезинтеграции оксидов и сульфидов металлов. При открытом, карьерном, способе добычи руды периодически, 1–2 раза в месяц, имеют место залповые выбросы пыли и продуктов сгорания взрывчатых веществ (оксид углерода и оксиды азота) при производстве взрывных работ для разрушения горных пород. В процессах термической агломерации и обогащения руды, кроме того, выделяются оксид углерода, диоксид серы и оксиды металлов (аэрозоль конденсации), содержащиеся в железной руде в виде примесей.

В основе доменного процесса получения чугуна лежит восстановительная плавка агломерата или обогащенной руды при температуре 1000–1200 °С или 1800 °С. Топливом в этом процессе служит кокс, который вырабатывается путем пиролиза каменного угля на коксохимическом заводе, входящем в состав комбината. Коксохимический завод - источник выброса в атмосферный воздух угольной пыли, аммиака, фенола, нафталина, оксида углерода, газообразных соединений серы. В процессе плавки чугуна образуется большое количество доменного (колошникового) газа, содержащего пыль (до 6 г/м³ ), оксид углерода (от 28 до 45%), диоксид серы и другие компоненты. 80% доменного газа, обладающего большой теплотворной способностью (850–1100 ккал/м³ ), используется повторно для нагрева домны и коксовых батарей, 20% выбрасывается в атмосферу.

Получение из чугуна стали осуществляется в мартеновском или конвертерном процессах, суть которых - в дальнейшем восстановлении железа при температуре 1700–1800 °С и удалении примесей серы, фосфора, марганца и углерода в виде оксидов. Оксиды в газообразном состоянии или в виде аэрозолей конденсации содержатся в выбросах в атмосферный воздух.

Современный способ прямого восстановления железа из руды принципиально отличается от описанных. Он заключается в удалении кислорода из обогащенной и агломерированной железной руды (окатышей) восстановительным газом. Восстановительный газ представляет собой смесь водорода и оксида углерода, образующихся в результате взаимодействия при высокой температуре водяного пара и природного газа (СН₄ ) в присутствии никелевого катализатора. Отходящие газы, содержащие кислород, оксид углерода, диоксид серы (абгазы), используются для подогрева природного газа перед его катализом, и лишь незначительная их часть выбрасывается в атмосферу. Конечный продукт, получивший название горячебрикетированное железо, содержит более 90% железа, выпускается в виде прямоугольно-овальных брикетов размером 112×54×31 мм, массой около 500 г. Первый в Европе цех горячебрикетированного железа вступил в строй на Лебединском горно-обогатительном комбинате (Белгородская область) в 1999 г. (рис. 20-1). Способ прямого восстановления железа из руды позволяет отказаться от доменного и мартеновского процессов, связанных с массивными выбросами комплекса загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Рис. 20-1. Установка прямого восстановления железа: 1 - магистраль подачи восстановительного газа; 2 - конвейер подачи шихты (окатышей); 3 - магистраль подачи абгазов для подогрева камеры катализа восстановительного газа; 4 - установка брикетирования железа; 5 - выброс остатков абгазов в атмосферу

Получение из железа легированных (от нем. legieren - сплавлять) сталей производится в электросталеплавильном производстве в дуговых или индукционных печах без использования топлива. В качестве легирующих добавок используют хром, ванадий, марганец, вольфрам, никель, титан, ниобий и другие металлы. Процесс плавки металла в электропечи сопровождается выделением запыленных горячих газов, среди которых преобладают оксид углерода (от 23 до 86%) и оксиды азота, а также аэрозолей конденсации оксидов металлов. Количество возгонной металлосодержащей пыли особенно возрастает при использовании кислородного дутья.

Источниками загрязнения атмосферного воздуха в сталепрокатном производстве служат нагревательные устройства, в которых в качестве топлива используются природный, коксовый или доменный газы, мазут. В выбросах прокатных цехов содержится большое количество диоксида серы. Кроме того, в выбросах имеется большое количество металлической пыли, а также пары серной и соляной кислот, применяемых для травления металла.

Нефтедобывающая промышленность. Добыча нефти и газа осуществляется во многих регионах России. Интенсивно осваиваются месторождения нефти и газа в Сибири и на Дальнем Востоке, включая месторождения на континентальных шельфах.

По объему загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, отрасль вышла на 3-е место: на ее долю приходится около 20% выбросов от стационарных источников в промышленности. В 2002 г. предприятиями отрасли было выброшено в атмосферу 3,113 млн т загрязняющих веществ, в том числе жидких и газообразных - 2,898 млн т и твердых - 214,2 тыс. т. Основные компоненты выбросов - оксид углерода, различные углеводороды, диоксид серы, сероводород, оксиды азота.

Характер загрязнения атмосферного воздуха в нефтедобывающих районах зависит от свойств самой нефти. Нефть представляет собой смесь газообразных, жидких и твердых углеводородов. Залежи верхних горизонтов месторождения содержат сероводород. В ряде регионов России на долю высокосернистой нефти приходится более одной трети добываемой нефти. Ввиду химической агрессивности сероводорода отмечается ускоренная коррозия оборудования, что ведет к потерям углеводородов и сероводорода. Комбинация углеводородов и сероводорода в атмосферном воздухе неблагоприятна для человека, поскольку их совместное действие более выражено, чем действие по отдельности. Загрязнение атмосферного воздуха связано со способностью нефти к испарению. Наибольшие потери нефти на объектах отрасли наблюдаются при ее хранении. Речь идет о так называемых больших и малых "дыханиях" резервуаров. Первые представляют выпуск паровоздушной смеси из резервуаров при заполнении их нефтью, вторые связаны с выделениями паровоздушной смеси при расширении газового пространства за счет повышения температуры нефти и резервуара и изменения барометрического давления. Вследствие этого резервуарные парки, не оснащенные устройствами для улавливания летучих фракций нефти, служат существенными источниками загрязнения атмосферного воздуха. При бурении нефтяных и газовых скважин, подземном ремонте скважин в атмосферный воздух поступают отработавшие газы мощных дизельных установок.

На предприятиях отрасли большая часть источников выбросов относится к категории неорганизованных, поэтому степень улавливания отходящих газов от стационарных источников очень низкая.

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность. Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности имеются на территории более 60 субъектов России, а в городах Ангарск, Волгоград, Кириши (Ленинградская область), Комсомольск-на-Амуре, Нижний Новгород, Омск, Пермь, Рязань, Салават (Республика Башкортостан), Самара, Саратов, Сызрань, Уфа, Ухта (Республика Коми), Хабаровск, Ярославль предприятия отрасли выступают главными источниками загрязнения атмосферного воздуха.

Переработка нефти ведется в двух основных направлениях - на установках масляного (получение минеральных масел) и топливного (получение моторного топлива) блоков. Кроме того, на современных нефтеперерабатывающих заводах оборудуются установки для химической переработки нефтепродуктов с целью получения синтетического каучука, жирных кислот, синтетических масел, деэмульгаторов, присадок к топливу и других продуктов.

В 2002 г. при переработке нефти в атмосферный воздух в России поступило более 620 тыс. т загрязняющих веществ, среди которых основное количество составляют ЛОС, диоксид серы, углеводороды, оксид углерода, оксиды азота. Кроме углеводородов, сероводорода, оксида углерода, диоксида серы в атмосферный воздух могут поступать фенол, бензол и много других соединений. Среди них особо следует отметить возможность выделения БП, в больших количествах появляющегося во многих продуктах нефтепереработки и нефтехимии за счет применения высоких температур в технологии их получения, особенно при пиролизе углеводородного сырья, а также вследствие сжигания топлива в печах технологических установок.

Массивный источник выброса углеводородов - резервуары для хранения нефти, нефтепродуктов, продуктов нефтехимического синтеза. Как известно, в них выброс происходит через специальные дыхательные клапаны, через открытые люки и неплотности в кровле резервуара. К числу источников загрязнения атмосферного воздуха относятся также открытые поверхности различных сооружений для очистки сточных вод.

С поверхности очистных сооружений промышленных сточных вод - нефтеловушек - в атмосферный воздух может поступать до 50–70 г/ч углеводородов и 26,7 г/ч сероводорода (при переработке сернистого углеводородного сырья). Еще в больших количествах могут выделяться углеводороды с поверхности прудов дополнительного отстоя - до 135 000 г/ч. Из градирен может поступать в атмосферный воздух до 2500 т/год углеводородов.

Большую роль в загрязнении атмосферного воздуха играют технологические установки, на которых общие потери углеводородов и других веществ за счет неплотностей оборудования, арматуры, фланцевых соединений, сальниковых уплотнений насосов и компрессоров, печей могут достигать 20%. Нельзя не учитывать также факельные системы в качестве источников загрязнения атмосферного воздуха продуктами неполного сгорания (горючие газы и пары, сдувки из предохранительных клапанов и др.). По разнообразию состава выбросов предприятия химии и нефтехимии заметно выделяются среди всех других отраслей. Это объясняется разнообразием технологических процессов, применяемого сырья и реагентов, широким ассортиментом готовой продукции. Существенно влияют на характер выбросов особенности химической технологии: наличие периодических процессов, применение высоких температур и давлений, а также недостаточная разработка эффективных методов газоочистки.

Наличие на предприятии множества разновысоких источников (в основном нагретых выбросов) ведет к диффузному загрязнению атмосферного воздуха не только на территории самих предприятий нефтепереработки и нефтехимии, но и на прилегающих селитебных территориях.

Угольная промышленность. Предприятия отрасли располагаются в Кузнецком, Канско-Ачинском, Печерском и Южно-Якутском угледобывающих бассейнах и других регионах России. Ежегодно добывается около 300 млн т угля для нужд тепловых электростанций, промышленности, коммунально-бытового сектора, коксохимических предприятий.

Загрязнение атмосферного воздуха связано с процессами открытой и подземной добычи угля, его транспортировки и обогащения, а также с работой двигателей внутреннего сгорания (ДВС), пылением угольных складов и породных отвалов и др.

Предприятия угледобычи по объему выбросов в атмосферный воздух в России занимают шестое место - вклад отрасли на уровне 5% в целом по промышленности. Выброс загрязняющих веществ в атмосферу составил в 2002 г. 819,5 тыс. т, в том числе 54,7 тыс. т твердых веществ и 764,9 тыс. т жидких и газообразных. Из них на долю углеводородов (без ЛОС) пришлось 705,3 тыс. т, оксида углерода - 33,9 тыс. т, диоксида серы - 15,5 тыс. т, оксидов азота - 9,5 тыс. т.

Степень улавливания и обезвреживания загрязняющих веществ в отрасли очень низкая; углеводороды и ЛОС вообще не улавливаются и не обезвреживаются, твердые вещества улавливаются и обезвреживаются на 59,9%, оксиды азота -на 5,6%, оксид углерода - на 4,4%, диоксид серы - на 2,9%.

Машиностроение. Предприятия отрасли имеются во всех регионах России. Наиболее крупные мощности размещены в Московской, Ленинградской, Калужской, Иркутской, Томской, Ростовской, Нижегородской, Тверской, Саратовской, Свердловской, Курской, Тюменской, Челябинской, Воронежской, Новосибирской, Ульяновской и Оренбургской областях, в Краснодарском крае, Республике Башкортостан, Республике Татарстан, Чувашской Республике, в Москве, Санкт-Петербурге и др.

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в последние годы постепенно снижаются. Это связано с тем, что многие подотрасли не вышли на уровень 1990 г. В 2002 г. они составили 370,1 тыс. т: твердые вещества составили 65 тыс. т, жидкие и газообразные - 305,1 тыс. т, в том числе оксид углерода - 161,5 тыс. т, диоксид серы - 48,9 тыс. т, оксиды азота - 44,3 тыс. т, ЛОС - 40,9 тыс. т, углеводороды (без ЛОС) - 3,2 тыс. т.

Наиболее крупные источники выбросов в атмосферный воздух - литейные и термические цеха . Так, при производстве одной тонны чугунных отливок в вагранке (шахтная печь, нагревающаяся коксом) выделяются 150–330 кг оксида углерода, около 1,5 кг диоксида серы, 25–60 кг пыли, а также оксиды азота, фенол, аммиак и др. Состав отходящих газов меняется в зависимости от особенностей технологических процессов. Несмотря на пылеулавливание с технической эффективностью очистных сооружений, равной 70–80%, литейный цех мощностью 100 тыс. т литья в год может выбрасывать в атмосферный воздух до 1000 т пыли в год.

Индукционные печи играют значительно меньшую роль в загрязнении атмосферного воздуха. На 1 т плавки в индукционной печи образуется 15–20 кг пыли, оксида углерода - 150–200 кг, диоксида серы - 1,3–1,7 кг в зависимости от сернистости шихты и кокса.

Из формовочных смесей при высокой температуре расплавленного металла выделяются бензол, фенол, формальдегиды, метан и другие вещества. В термических цехах выбросы вредных веществ связаны с нагревательными печами, которые работают на жидком и газообразном топливе и выбросы которых фактически не очищаются. Поступление туманов кислот и аэрозолей масел имеет место в кузнечно-прессовых и гальванических цехах предприятий.

В состав выбросов в атмосферу входят также сварочный аэрозоль, металлическая и абразивная пыль, пары различных кислот, углеводороды, растворители, едкий натр, аммиак, пары масел, сольвент, оксиды меди, цинка, железа, алюминия и др.

В лакокрасочных цехах при механизированных способах нанесения покрытий в воздух рабочей зоны могут поступать пары растворителей (8–18%), аэрозоли пигментов краски (1–7%). При использовании пневматических распылителей теряется до 15–40% лакокрасочных материалов. Возможно также выделение последних в процессе высыхания покрытий. Из рабочих помещений, если нет очистки выбросов, пары растворителей могут поступать в атмосферный воздух.

Промышленность строительных материалов производит железобетонные изделия и конструкции, стеновые материалы, кирпич, керамзит, кровельные и гидроизоляционные материалы, нерудные строительные материалы (пасты, щебень, известь, гипс строительный, цемент и др.).Цементные и гипсовые заводы - значительный источник загрязнения атмосферного воздуха за счет недостаточной эффективности улавливания пыли при дроблении сырья, обжиге шлама, помоле клинкера, транспортно-погрузочных операциях.

Широко распространены асфальтобетонные заводы, на которых массу, необходимую для дорожно-строительных работ, получают путем смешения песка, щебня, гравия и минерального порошка с битумом. Загрязнение воздуха связано прежде всего с использованием пылящих материалов.

Кирпичные заводы также относятся к производствам, загрязняющим атмосферный воздух пылью за счет ее образования на участках подготовки сырья и печей обжига, оксидом углерода за счет сжигания топлива и выгорания добавок при обжиге кирпича в печах.

В строительстве широко используют изделия из древесины. При этом нередко их обрабатывают путем пропитки разными антисептиками, например, на шпалопропиточных производствах. Здесь загрязняющие атмосферный воздух вещества поступают при выгрузке шпал из цилиндров, в которых пропитка идет при температуре свыше 100 °С, а также при остывании шпал. При этих процессах в атмосферный воздух могут поступать нафталин, аценафтен, фенол, антрацен и другие соединения.

Автомобильный и другие виды транспорта

В настоящее время транспортный комплекс (автомобильный, речной, морской, воздушный, железнодорожный транспорт, дорожное хозяйство) стал одним из крупнейших источников загрязнения атмосферного воздуха. В 2002 г. выбросы загрязняющих веществ в атмосферу транспортными средствами составили 15 132 000 т, из них на долю автомобильного транспорта пришлось 14 449 000 т. Выбросы воздушного транспорта составили 173 тыс. т, от железнодорожного транспорта - 175,75 тыс. т, от речного транспорта - 91,3 тыс. т, от дорожных машин - 156,5 тыс. т, от морского транспорта - 87,2 тыс. т.

Автомобильный транспорт. В 2003 г. численность автомобильного парка в России составила 27,8 млн автотранспортных средств, из них 22,47 млн легковых автомобилей. В 2012 г. количество автотранспортных средств превысило 42 млн. Рост численности автомобильного парка и объемов транспортных услуг сопровождаются увеличением загрязнения атмосферного воздуха городов и примагистральных территорий.

В отработавших газах автотранспорта идентифицировано более 200 различных химических веществ, в их числе продукты неполного сгорания топлива (оксид углерода, альдегиды, кетоны, углеводороды, в том числе канцерогенные, водород, перекисные соединения, сажа); продукты термических реакций азота с кислородом, за счет чего образуются оксиды азота; вещества, которые входят в состав топлива (соединения свинца, диоксид серы и др.).

Количество и состав отработавших газов определяются конструктивными особенностями автомашин, режимом работы их двигателей, техническим состоянием, качеством дорожного покрытия, метеорологическими условиями. Особенность работы ДВС в условиях города - переменные нагрузки, когда с режима холостого хода происходит переход на режим разгона, режим установившейся работы и, наконец, торможение. Наиболее высокие концентрации оксида углерода в отработавших газах имеют место при работе двигателя на холостом ходу и при полных нагрузках. При работе двигателя на холостом ходу содержание оксида углерода в 2 раза выше, чем при установившемся режиме работы двигателя (табл. 20-2).

Таблица 20-2. Характеристика режима работы двигателя автомобиля и состав выброса в условиях городского движения
Режим работы двигателя	Доля режимов, %
	по времени	по выбросам			по расходу топлива
	по времени	СО	C_nH_m	NO_x	по расходу топлива
Холостой ход	39,5	13–25	15–18	0	15
Разгон	18,5	29–32	27–30	75–86	35
Установившийся режим	29,2	32–43	19–35	13–23	37
Замедление	12,8	10–13	23–32	0–1,5	13

Различаются также пробеговые выбросы отработавших газов у разных автомашин (табл. 20-3).

Таблица 20-3. Пробеговые выбросы токсичных веществ транспортными средствами
Транспортные средства (марки автомобиля)	Выбросы токсичных веществ, г/км
Транспортные средства (марки автомобиля)	СО	C_nH_m	NO_x	Сажа
"Лада"	23,9	1,9	1,35	–
"Волга"	25,7	1,6	1,4	–
"УАЗ-451"	26,1	2,0	1,0	–
"КамАЗ"	2,98	0,49	2,7	9,52
"Икарус"	2,4	0,38	2,9	0,43

Для повышения октанового числа бензина к нему добавляют различные антидетонационные присадки. В течение многих лет широко применялся тетраэтилсвинец; в последние годы его использование существенно ограничено и применяют менее токсичные антидетонаторы.

Отработавшие газы автомобилей с дизельными двигателями по своему составу отличаются от таковых у автомобилей с карбюраторными двигателями (см. табл. 20-3). При работе дизельного двигателя меньше образуется оксида углерода и несгоревших углеводородов. Однако за счет избытка воздуха в отработавших газах повышено содержание оксидов азота. Отработавшие газы при использовании дизельного топлива характеризуются также повышенной дымностью. Черный дым представляет собой продукт неполного сгорания и состоит из частиц углерода с размерами 0,1–0,3 мкм. Белый дым образуется из частиц испарившегося топлива и капелек воды и выбрасывается при работе двигателя на холостом ходу. В его составе присутствуют в основном альдегиды, обладающие раздражающим действием. Голубой дым образуется при охлаждении на воздухе отработавших газов. Он состоит из капелек жидких углеводородов. Выбросы дизельных автомобилей содержат также БП и другие канцерогенные ПАУ.

При характеристике автомобильного транспорта как источника загрязнения атмосферного воздуха важное значение имеет характер формирования транспортных потоков, который в городах носит импульсивный характер: движение с постоянной скоростью может прерываться или тормозиться, после чего следует набор скорости. Увеличение плотности транспортных средств в потоке на магистралях и дорогах ведет к сокращению продолжительности режима установившегося движения и увеличению времени разгона, которое характеризуется наиболее интенсивным выбросом отработавших газов (см. табл. 20-2). Большое значение имеют интенсивность и плотность транспортных потоков. При малой плотности потока (10 авт/км) возможно движение со свободной скоростью, при групповом движении (11–30 авт/км) падение скорости потока ведет к дополнительному расходу топлива. Наконец, при колонном движении (31–100 авт/км) скорость потока снижается вплоть до затора, что еще больше увеличивает расход топлива.

Расход топлива зависит также от скорости движения автомобилей, состава транспортных потоков, используемых циклов регулирования дорожного движения. О количестве выбросов токсичных продуктов с отработавшими газами автомобилей можно судить и по расходу топлива (табл. 20-4). Как видно из таблицы, количество выбросов при сгорании дизельного топлива гораздо меньше, чем при сгорании бензина. Однако таблица составлена по данным о работе хорошо отрегулированных двигателей, что не всегда имеет место в условиях эксплуатации. При этом дизельный двигатель более "терпим" к небрежному уходу по сравнению с карбюраторным, что нивелирует указанное его преимущество.

Таблица 20-4. Количество токсичных компонентов, мг, при сгорании 1 кг топлива в двигателях автомобилей (по Якубовскому Ю.)
Компоненты	Бензин	Дизельное топливо
Оксид углерода	465,59	20,81
Углеводороды	23,28	4,16
Оксиды азота	15,83	18,01
Диоксид серы	1,86	7,80
Альдегиды	0,93	0,78
Сажа	1	5
Свинец	0,5	–
Всего	508,99	51,56

Особенностью автотранспорта как источника загрязнения атмосферного воздуха поселения является то обстоятельство, что выброс вредных веществ происходит в зоне дыхания человека; это исключает возможность защиты расстоянием. Все усилия должны быть направлены на снижение опасности самого выброса.

Авиация. В авиации применяются самолеты 3 типов: с поршневыми, турбовинтовыми и реактивными двигателями. Они используют разное топливо, процессы сгорания которого протекают неодинаково. В связи с этим количество и состав веществ, выбрасываемых двигателями самолетов разных типов, существенно различаются. С выбросами воздушного транспорта в атмосферный воздух России в 2002 г. поступило 64 000 т оксида углерода, 77 000 т оксидов азота, 17 000 т диоксида серы, 15 000 т углеводородов. Авиация играет также существенную роль в загрязнении атмосферного воздуха канцерогенными ПАУ, в частности БП. Так, газотурбинный двигатель самолета выбрасывает в воздух за минуту обычной работы 2–4 мг БП, при взлете на максимальном режиме - до 40 мг.

Выбросы отработавших газов самолетов попадают прежде всего в приземные слои атмосферы при взлете и посадке, в зоне технического обслуживания, на взлетно-посадочных полосах и др. Особенность авиации, отличающей ее от автотранспорта, - загрязнение не только приземной атмосферы, но и более высоких ее слоев. Загрязнение стратосферы выбросами авиации может привести к таким нежелательным последствиям, как увеличение образования перистых облаков, изменение радиационного баланса, усиление осадкообразования, повышение содержания диоксида и оксида углерода, оксидов азота в нижней стратосфере, где летают реактивные самолеты. Научно-практическая оценка этих последствий для природы Земли – компетенция экологов и метеорологов, однако многие из них косвенно влияют на условия жизни человека.

Железнодорожный транспорт также является одним из источников загрязнения атмосферы. Количество отработавших газов дизельных двигателей тепловозов и содержание отдельных токсических компонентов в них зависят от режима работы двигателя, от содержания серы в дизельном топливе.

Водный транспорт. Главные двигатели и вспомогательные котлы теплоходов работают на сернистом мазуте. Главные двигатели дизель-электроходов и вспомогательные двигатели всех остальных судов в качестве топлива используют дизельное топливо с содержанием серы до 1%. Концентрации загрязняющих веществ и величина выброса зависят от вида топлива и режима работы двигателя.

Атмосферный воздух может загрязняться отработавшими газами вспомогательных двигателей и котлов при стоянке судов, а также главными двигателями при подходе судна к причалу и отходе от него. Суда вспомогательного флота (буксиры, катера и пр.) представляют собой еще один источник загрязнения атмосферного воздуха. При работе судового двигателя в режиме холостого хода при низких оборотах, при ускорениях и замедлениях в процессе маневрирования судна отмечается максимальный выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух. При этом с увеличением числа оборотов возрастает потребление топлива и воздуха, вследствие чего в выбросах увеличивается концентрация оксидов азота.

Агропромышленный комплекс

Пестициды. Современное сельское хозяйство трудно представить без применения пестицидов, важная особенность которых - их неизбежное проникновение в окружающую человека природную среду, в том числе в атмосферный воздух, поскольку они преднамеренно вводятся в него.

Загрязнение атмосферного воздуха пестицидами зависит от метеорологических условий. При более высокой температуре в жарких районах страны концентрация фосфорорганических пестицидов в воздухе может быть в 6–10 раз выше, чем при умеренной температуре в средней полосе.

Дальность распространения пестицидов в воздухе зависит и от способа обработки посевов. Вентиляторное опрыскивание приводит к сносу препарата в сторону от обрабатываемого участка за счет ветра и турбулентной диффузии. При этом способе обработки концентрации пестицидов более высоки, чем при шланговом способе. Аэрозольный генератор может приводить к загрязнению атмосферного воздуха на расстоянии больше 5 км от места обработки. Большое значение имеет так называемое вторичное загрязнение атмосферного воздуха пестицидами, обусловленное испарением препаратов, попавших на поверхность почвы и растений.

По скорости испарения с поверхности почвы все препараты подразделяются на 4 группы. С каждого гектара площади, обработанной препаратами 1-й группы, в год испаряется 0,1 кг, 2-й группы - 0,2–0,3 кг, 3-й группы - 3–6,5 кг и 4-й группы - 7–14 кг препарата.

При протравливании зерна атмосферный воздух может загрязняться ртутьорганическими соединениями, которые обнаруживали на расстоянии до 600 м от работающей протравливающей машины. Если протравливание зерна производят на необорудованных площадках, неправильно организованы работы и используются машины, которые не отвечают гигиеническим требованиям, то загрязнение атмосферного воздуха неизбежно.

Источниками загрязнения атмосферного воздуха могут стать и склады ядохимикатов. Известны случаи, когда обнаруживали неорганические препараты в атмосферном воздухе на расстоянии 500 м, хлорорганические вещества - 600 м, а фосфорорганические соединения - даже на расстоянии 900 м от складов.

На объектах агропромышленного комплекса имеются ядохимикаты с истекшим сроком годности или запрещенные к применению препараты. Вопрос об их утилизации и ликвидации решается с трудом. В случае решения об их переработке или уничтожении большое значение имеет гигиеническая оценка соответствующих технологических процессов с точки зрения предотвращения загрязнения атмосферного воздуха.

Индустриальные животноводческие комплексы. Среди проблем, возникающих в связи с переводом животноводства и птицеводства на промышленную основу, особое значение приобретает проблема загрязнения атмосферного воздуха, так как в животноводческих комплексах образуется и накапливается значительное количество навоза, навозной жижи и помета.

При разложении органических азотистых соединений образуется аммиак, при гниении органических белковых веществ, содержащих серу, выделяется сероводород. Ферментативные процессы брожения сопровождаются образованием альдегидов, спиртов, сложных эфиров, жирных кислот. Неприятные запахи обусловлены такими соединениями, как пептоны, аминокислоты, триэтиламин, сероводород, меркаптаны, фенол, индол, скатол. Степень загрязнения атмосферного воздуха и дальность распространения указанных веществ зависят от количества поголовья скота или птицы, от условий их содержания, санитарного состояния помещений и территорий ферм и комплексов, наконец, от особенностей сбора, хранения и использования образующихся жидких и твердых отходов.

По мере увеличения расстояния от комплекса концентрация аммиака и процент проб воздуха с превышением ПДК снижаются. Вероятное снижение концентрации аммиака и процента проб с превышением ПДК может происходить на расстоянии не менее 4–5 км.

Особенность предприятий животноводства - загрязнение атмосферного воздуха микроорганизмами. При этом в атмосферном воздухе могут быть обнаружены споровые и пигментные колонии, термофилы, грибы и актиномицеты. По мере удаления от свиноводческого комплекса количество микробов в атмосферном воздухе уменьшается, и зона за пределами 2000 м может считаться свободной от загрязнения.

На территории комплексов крупного рогатого скота в воздухе может содержаться от 50 до 20 000 микробов в 1 м³ . На расстоянии 100 м - около 800 микробов, 500 м - 650, 1000 м - 400, 1500 м - 150, наконец, на расстоянии 2500 м их количество снижается до 25–100 микробов в 1 м³ воздуха.

Таким образом, можно констатировать, что источники загрязнения атмосферного воздуха многообразны, состав выбросов многокомпонентен и это обусловливает ухудшение качества воздушной среды во многих населенных местах России. Наряду с загрязнением водных объектов техногенное загрязнение атмосферного воздуха выступает одним из ведущих факторов среды обитания, неблагоприятно влияющих на условия жизни и здоровье населения.

Глава 21. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В АТМОСФЕРЕ

21.1. Характеристика промышленных выбросов в атмосферный воздух

Загрязнение атмосферного воздуха начинается с поступления в него техногенных примесей из разных источников, которые были охарактеризованы ранее. Способы и пути поступления выбросов определяются особенностями технологического процесса и могут быть разделены на организованные, которые осуществляются через дымовые или вентиляционные трубы или другие устройства (например, дыхательные клапаны нефтехранилищ), как правило, концентрированными факелами, и неорганизованные, когда имеет место пыление или испарение загрязняющих веществ с больших поверхностей (склады сыпучих материалов, земляные амбары добытой нефти, разнообразные шламо- и хвостохранилища).

В числе организованных выбросов - хвостовые газы, абгазы, газы аспирационных и вентиляционных систем. Следует заметить, что термин "газы", принятый в данной классификации, технологический; по агрегатному состоянию в этих выбросах могут присутствовать газообразные, парообразные и твердые компоненты.

Хвостовые газы образуются на конечной стадии технологического процесса, характеризуются сравнительно высокими концентрациями и значительной абсолютной массой загрязнений. Типичным примером хвостовых газов являются дымовые газы котельных и тепловых электростанций.

Абгазы образуются на промежуточных стадиях технологического процесса и выбрасываются с целью выравнивания давления в замкнутых аппаратах, при необходимости быстро освободить аппаратуру или сбросить газы при нарушении технологического процесса. Они характеризуются периодичностью выброса, небольшим объемом при относительно высоких концентрациях. Удаляются абгазы через невысокие многочисленные трубы.

Газы аспирационных систем формируются при работе местных устройств промышленной вентиляции, направленных на удаление загрязненного воздуха от рабочих мест в цехах. Они характеризуются невысокой концентрацией загрязнений и сложным, многокомпонентным составом, поскольку система промышленной вентиляции, как правило, объединяет несколько местных устройств. Выброс из атмосферных систем производится через трубы средней высоты.

Выброс вентиляционного воздуха систем общеобменной вентиляции из так называемых горячих цехов производится через аэрационные фонари, устраиваемые на перекрытии здания цеха. Аэрационные фонари имеют большое сечение, поэтому характер выброса загрязнений из них приближается к неорганизованному, однако объем удаляемого загрязненного воздуха поддается измерению, косвенно, через мощность вентиляторов приточных систем цеха.

Организованные выбросы подразделяются на горячие и холодные.

Горячие выбросы распространены в промышленности и на транспорте. На металлургических предприятиях температура выброса колеблется от 200 до 1200 °С, выбросы тепловых электростанций имеют температуру 100–200 °С, нефтеперерабатывающих заводов - 300–400 и 180-540 °С на разных установках, предприятий химической промышленности - 30–50 °С. Выбросы вентиляционных систем, как правило, относятся к холодным.

По агрегатному состоянию компоненты выбросов могут быть газообразными, парообразными и пылевидными (аэрозоли); последние - разной степени дисперсности. Для санитарного врача представляют интерес большие различия размеров и скорости оседания аэрозольных частиц различного происхождения (табл. 21-1). Эти свойства частиц определяют степень их задержки на очистных сооружениях, длительность пребывания в атмосферном воздухе, а также условия взаимодействия с организмом (глубина проникновения в дыхательные пути, механическое повреждение стенок альвеол, скорость всасывания в кровь и т.д.).

Что касается дальнейшей судьбы выбросов после выхода из трубы, то здесь большую роль играют закономерности процессов их рассеивания в атмосфере. Эти процессы зависят от естественных, метеорологических факторов, свойств компонентов выбросов и условий их поступления в атмосферу.

Таблица 21-1. Размеры частиц промышленных аэрозолей и скорость их гравитационного оседания
Вид аэрозоля	Размеры, мкм	Скорость гравитационного оседания, м/с
Пыль каменного угля	40–200	1×10^–1 –1×10¹
Пыль флотационных выбросов	25–200	3×10^–2 –12×10^–1
Летучая зола при слоевом сжигании угля	10-–70	7×10^–3 –27×10^–2
Цементная пыль	1–200	7×10^–5 –1×10¹
Летучая зола при сжигании пылевидного угля	2–50	3×10^–4 –17×10^–2
Агрегированная цинковая пыль	1,5–20	1,5×10^–4 –3×10^–2
Возгоны оксида цинка	0,5–30	2×10^–5 –5×10^–2
Аэрозоли химических процессов	0,5–5	2×10^–5 –18×10^–4
Дымы оксида магния	0,01–0,3	13×10^–8 –14×10^–7 1,3×10^–7 –9×10^–6

21.2. Метеорологические факторы, влияющие на рассеивание техногенных выбросов в атмосфере

Перемешивание загрязненных нижних слоев атмосферы и сравнительно чистых верхних слоев происходит очень медленно. Рассеивание загрязнений в атмосферном воздухе - сложный физический процесс, определяемый в основном метеорологическими условиями. Рассеивание, или диффузия, загрязнений обусловливается турбулентностью потоков атмосферного воздуха . Именно турбулентность способствует перемешиванию различных слоев воздуха в разных направлениях и уменьшению в атмосфере первоначальной концентрации загрязняющих веществ. Одна из основных причин турбулентности - трение воздуха о земную поверхность. Этот вид турбулентности называется механической турбулентностью. Интенсивность механической турбулентности определяется скоростью ветра - горизонтального перемещения воздушных масс.

Дымовая струя (факел выброса) после выхода из трубы вначале поднимается круто вверх, а затем медленно отклоняется в направлении ветра, пока наконец ее ось не займет горизонтальное положение. Дымовые газы, имеющие высокую температуру, по достижении некоторой высоты приобретают температуру окружающего воздуха и диффундируют в нем как нейтральная смесь.

Факел выброса, следуя по направлению ветра , постепенно расширяется и опускается; в результате на том или ином расстоянии от источника загрязнения, он касается поверхности земли. Изменение сечения факела в каждой точке определяется величиной угла его раскрытия. Угол раскрытия факела колеблется от 10 до 60 при разных скоростях ветра. С удалением от источника выброса поперечное сечение факела возрастает пропорционально квадрату расстояния и концентрации загрязнения должны снижаться обратно пропорционально квадрату расстояния. В реальных условиях эта закономерность проявляется не в полной мере, поскольку с приближением к земле факел деформируется. Кроме того, сказывается влияние так называемого вторичного загрязнения за счет переноса загрязнений, выпавших из факела выброса раньше и концентрации загрязнений в приземном слое (гигиенически наиболее значимом) оказываются выше расчетных.

Около мощного источника организованного точечного высокого выброса (например, ТЭЦ) в приземных слоях воздуха выделяют несколько зон: зону неорганизованного загрязнения на расстоянии до 1000 м от источника, зону переброса факела - на расстоянии до 10 высот трубы и зону задымления - на расстоянии от 10 до 40 высот трубы.

Скорость и направление ветра постоянно меняются. У земной поверхности скорость ветра обычно колеблется в пределах от 5 до 10 м/с, хотя иногда может возрастать до 20 м/с и более. Скорость ветра влияет весьма существенно на концентрацию примесей как за счет изменения объема воздуха, который проходит через сечение дымового факела, так и за счет изменения под влиянием ветра сечения самого факела.

Исследования рассеивания выбросов в атмосферном воздухе при различных метеорологических условиях позволили определить так называемые опасные скорости ветра , при которых в приземных слоях атмосферы создаются наибольшие концентрации веществ, поступающих с выбросами. Опасная скорость ветра зависит от температуры выбросов и высоты источника. Для мощных источников горячих выбросов (тепловые электростанции, предприятия металлургической промышленности и др.) она колеблется от 2 до 7 м/с. Для источников малой мощности со слабо нагретыми выбросами (что характерно для большинства вентиляционных установок) опасная скорость ветра равняется 0,5–1 м/с. Направления ветра с частыми опасными скоростями должны учитываться в процессе предупредительного санитарного надзора при отводе участков под строительство, при функциональном зонировании территории поселения. В процессе эксплуатации предприятия необходимо принимать меры по снижению выбросов в атмосферный воздух при прогнозировании опасных скоростей ветра.

Еще одна причина турбулентности воздушных потоков - неравномерное распределение температуры воздуха по высоте, приводящее к возникновению конвективных потоков (термическая турбулентность ). Атмосфера представляет собой термодинамическую систему, в которой любая масса поднимающегося вверх воздуха будет охлаждаться, а опускающегося - нагреваться. При опускании объем воздуха уменьшается, а его температура возрастает.

Температура приземных слоев атмосферы определяется в основном изменениями температуры земной поверхности. При подъеме на каждые 100 м температура воздуха понижается почти на 1 °С, а при опускании на каждые 100 м она возрастает на ту же величину. Распределение температуры воздуха по высоте характеризует так называемый вертикальный температурный градиент .

В ясную погоду происходят интенсивная инсоляция поверхности земли и нагревание прилегающего к ней слоя воздуха. За счет этого воздух перемешивается в вертикальном направлении. После захода солнца поверхность почвы быстро охлаждается. Охлаждение с помощью слабых ветров передается на воздух и может распространиться на несколько сотен метров над поверхностью земли. В противоположность обычным условиям у поверхности земли воздух оказывается более холодным, чем на некоторой высоте. Такое нарушение нормального температурного градиента обозначают термином температурная инверсия . Выше слоя теплого воздуха (слоя инверсии) температурный градиент приобретает обычный вид - с увеличением высоты температура понижается.

После восхода солнца инверсия постепенно разрушается, поскольку почва и приземные слои атмосферы начинают прогреваться. Однако зимой инверсия может сохраняться в течение нескольких суток.

Длительные и устойчивые инверсии образуются при штилях, сопровождающихся сильными туманами. При этом солнечное тепло поглощается в основном частичками тумана, а отраженные от его нижней поверхности небольшие количества тепла не могут достичь земной поверхности. Аналогичное положение наблюдается и при низкой облачности, которая препятствует турбулентному обмену в атмосфере и служит причиной длительных инверсий.

Инверсия может усиливаться также за счет рельефа местности. Например, в низменных местах охлаждение приземного слоя воздуха выражено больше, так как охлажденный воздух может стекать по склонам гор и холмов, заполняя лощины, углубления, впадины, образуя "озеро холода".

При инверсии загрязнения либо рассеиваются в воздухе, лежащем выше слоя инверсии, либо накапливаются в приземном слое в зависимости от высоты расположения слоя инверсии и высоты трубы.

Приземные инверсии затрудняют рассеивание веществ в атмосфере. Дело в том, что в нижнем слое температура воздуха более низкая, а плотность наибольшая. Приземный холодный воздух не может смешиваться с более теплым воздухом, расположенным выше. Следовательно, загрязнения будут концентрироваться в приземной части под слоем теплого воздуха.

Особенности температурной стратификации не ограничиваются инверсией. В некоторых случаях температура воздуха с высотой может не изменяться. Это положение, когда вертикальный градиент температуры равняется нулю, называют изотермией , а состояние атмосферы при этом - неустойчивым.

Если вертикальный градиент температуры больше 1 °С на 100 м, то при движении частицы или массы воздуха вверх или вниз разность их температур и окружающего воздуха будет увеличиваться и возникнут мощные восходящие и нисходящие потоки воздуха. Такое состояние атмосферы называют конвективным.

При неустойчивом и конвективном состояниях атмосферы загрязняющие вещества уносятся потоками воздуха вверх на большую высоту. При этих условиях над трубами возникают вихреобразные клубы дыма, а при значительных температурных градиентах - серии волн, что способствует сильному перемешиванию воздуха и рассеиванию загрязнений.

Таким образом, скорость, направление ветра и вертикальный температурный градиент - важнейшие метеорологические факторы, определяющие условия рассеивания промышленных загрязнений атмосферного воздуха. При решении вопросов размещения производств, характеризующихся большими организованными выбросами, их взаиморасположения с селитебной территорией, а также вопросов высоты дымовых и вентиляционных труб необходимы анализ и прогноз особенностей этих факторов в регионе строительства.

На условия рассеивания оказывает влияние и атмосферное давление . С его повышением условия рассеивания ухудшаются и концентрации загрязнений атмосферного воздуха над территорией поселений возрастают.

Условия рассеивания атмосферных загрязнений ухудшаются с увеличением влажности воздуха . Это связано с тем, что атмосферная влага конденсируется на частицах аэрозоля, утяжеляя их, а газообразные компоненты выброса в ней растворяются. Указанное способствует локализации загрязнений. Однако в случае возникновения дождя накопившиеся загрязнения выпадают на землю и концентрация их в воздухе снижается.

21.3. Влияние свойств компонентов и условий выброса на рассеивание загрязнений в атмосферном воздухе

Концентрация загрязняющих веществ в атмосфере, окружающей источник выброса, при прочих равных условиях зависит от высоты трубы выброса . Чем она выше, тем больше сечение дымового факела в зоне приземления. Эта зона располагается дальше от источника загрязнения, и, соответственно, концентрация загрязнений в факеле и на прилегающей территории оказывается ниже. Наконец, чем выше труба, тем больше скорость ветра в зоне выброса и более интенсивно идут процессы перемешивания и рассеивания веществ в атмосфере.

При низкой трубе ось факела, где отмечаются наибольшие концентрации загрязняющих веществ, ближе располагается к поверхности земли, что способствует осаждению загрязняющих веществ на землю с подветренной стороны от источника загрязнения.

Несмотря на то что повышение высоты трубы источника загрязнения способствует улучшению условий рассеивания загрязнений и, соответственно, снижению концентрации загрязнений в факеле выброса и в зоне задымления, следует учитывать следующее: масса загрязнений воздуха остается той же, а радиус их распространения возрастает. Следовательно, увеличивается количество населения, испытывающего неблагоприятное влияние выброса. Таким образом, повышение высоты трубы способно в определенной степени улучшить условия жизни людей, проживающих вблизи от источника загрязнения воздуха. Однако в целом проблему охраны атмосферного воздуха, особенно на территории с высокой плотностью населения, это не решает и должно оцениваться как паллиативная, временная мера на период разработки кардинальных технологических или планировочных воздухоохранных мероприятий.

Большое значение для формирования газовоздушной струи имеет температура выброса . Чем она выше, тем на большую высоту может подниматься факел над устьем трубы, особенно при слабом ветре и при температурных инверсиях. Например, при скорости ветра 5 м/с и температуре газов выброса от 100 до 200 °С разница температуры газов и окружающего воздуха в 1 °С дает приращение высоты выброса на 1,5 м. В этом случае говорят о повышении эффективной высоты источника выброса .

Горячие выбросы распространены в промышленности и на транспорте. На металлургических предприятиях температура выброса колеблется от 200 до 1200 °С, выбросы тепловых электростанций имеют температуру 100–200 °С, нефтеперерабатывающих заводов - 300–400 и 180–540 °С на разных установках, предприятий химической промышленности - 30–50 °С.

Наблюдениями установлено, что зона максимального загрязнения приземного слоя воздуха (в зоне дыхания человека) находится в пределах расстояния, равного 10–40-кратной высоте трубы при высоком и горячем выбросе и 5–20-кратной высоте трубы при холодных и низких промышленных выбросах.

Следует отметить влияние на условия рассеивания скорости выхода газов из устья трубы. Чем выше отношение скорости газов на выходе из трубы к скорости ветра, тем выше факел выброса. Следовательно, увеличивается эффективная высота источника выброса и улучшаются условия рассеивания загрязнений. При сильном ветре температура и скорость выхода газовоздушной струи из трубы большого значения для формирования факела и условий рассеивания не имеют, поскольку газовоздушная струя как бы сдувается ветром возле устья трубы, эффективная высота источника выброса меняется мало и ее можно считать равной геометрической высоте трубы.

Рельеф местности оказывает значительное влияние на рассеивание загрязнений, но его оценка неоднозначна. Расположение источника загрязнения на возвышенной форме рельефа увеличивает эффективную высоту выброса, способствуя активизации рассеивания. В то же время увеличивается радиус распространения загрязнений, что в определенной санитарной ситуации может привести к тому, что большее количество людей окажется под неблагоприятным влиянием данного выброса. Расположение источника загрязнения на наветренном по отношению к господствующему направлению ветра склоне способствует рассеиванию, на подветренном, наоборот, затрудняет его.

Своеобразное влияние на условия рассеивания загрязнений оказывает городская застройка, трансформирующая природный ветровой режим. Ее можно рассматривать как техногенный аналог рельефа местности. Кроме того, температура воздуха в городе всегда выше, чем на окружающей территории, что способствует развитию вертикальных, конвективных потоков воздуха. Скорость ветра на городской территории за счет неровности подстилающей поверхности уменьшается, но одновременно увеличивается турбулентность. Ветер становится более порывистым даже при устойчивой стратификации атмосферы. За счет экранирующего влияния зданий и иных построек ветер, кроме того, часто меняет направление. В частности, может возникать так называемый эффект канализования воздушных потоков, когда они направляются по улицам, как по каналам (рис. 21-1).

Рис. 21-1. Направление воздушных течений среди городской застройки по результатам моделирования в аэродинамической трубе: ↑ - направление ветра над городом; → и ← - направления воздушных потоков в городской застройке

В результате на территории города создаются условия для рассеивания загрязнений, но одновременно происходит их перемешивание от разных источников, в том числе и внутригородских, среди которых ведущее место занимает городской транспорт. Из сказанного следует, что можно выявить неблагоприятное воздействие на здоровье населения атмосферных загрязнений, но установить долю вклада в нарушение здоровья отдельных источников загрязнения весьма сложно.

Все перечисленные факторы, как природные, так и техногенные, обусловливающие рассеивание загрязнений в атмосферном воздухе, влияют и на концентрацию загрязнений в воздухе контролируемой территории (селитебная зона поселения, территории рекреации, курортные местности и пр.). Ведущий фактор, влияющий на концентрацию загрязнения воздуха контролируемой территории, - величина, или мощность выброса , которая может быть выражена в тоннах в час (т/ч), килограммах в час (кг/ч), килограммах в сутки (кг/сут) или в килограммах на 1 т продукции (кг/т). Величина выброса в килограммах на 1 т продукции может быть различной даже на однопрофильных предприятиях и зависит от режима эксплуатации производства, наличия сооружений по очистке выбросов, эффективности их работы. Наблюдаются колебания величины выброса: суточные (зависящие от сменности работы предприятия) и сезонные (зависящие от интенсивности работы предприятия, например отопительных котельных).

В условиях современного крупного города загрязнения сосредоточиваются в основном в приземном слое высотой до 1–2 км, а в средних городах - в слое толщиной в сотни метров. Кроме того, замечено, что по вертикали может наблюдаться несколько поясов их максимальных концентраций в связи с разновысокими выбросами и влиянием температурного градиента. По мере удаления от источника загрязнения концентрация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе сравнительно быстро убывает. Однако существенное влияние крупных промышленных центров обнаруживается даже на расстоянии 50–100 км по направлению ветра. Это обстоятельство показывает, что в определенных условиях могут наслаиваться выбросы источников, не только расположенных близко друг от друга, но и разделенных большими расстояниями.

Таким образом, на распространение химических веществ - компонентов техногенных загрязнений - в атмосферном воздухе влияет одновременно большое количество факторов различной природы и в разных сочетаниях, что значительно осложняет оценку доли различных источников загрязнения и прогнозирования санитарной ситуации при изменении каких-либо факторов. Однако практические наблюдения санитарной практики позволили составить ориентировочную картину приоритетности отдельных факторов рассеивания в зависимости от характера выброса (табл. 21-2).

Таблица 21-2. Основные факторы, влияющие на условия рассеивания и величину приземных концентраций загрязняющих веществ в условиях городской застройки
Характеристика источников выбросов по высоте	Основные факторы в зоне загрязнения
Характеристика источников выбросов по высоте	От единичных источников	От разбросанных источников	От множества удаленных источников
Низкие источники с радиусом фиксированного действия 200–300 м	Направление ветра, стратификация атмосферы в приземном слое, мезорельеф, характер застройки, вентилируемость магистралей	Стратификация атмосферы, вентилируемость магистралей, характер застройки	Эпизодические атмосферные явления большой мощности (вихри, ураганы и т.п.)
Средневысокие источники с радиусом фиксированного действия 2–2,5 км	Направление ветра, стратификация атмосферы (приземные и низкие инверсии), мезорельеф, характер застройки	Скорость ветра, стратификация атмосферы, мезорельеф, характер застройки	Направление ветра, стратификация атмосферы
Высокие источники с радиусом фиксированного действия 10–25 км	Стратификация атмосферы (приподнятые инверсии)	Скорость ветра, стратификация атмосферы	Направление ветра, стратификация атмосферы и общий перенос воздушных масс

21.4. Трансформация загрязнений в атмосферном воздухе

Экспериментально установлено, что компоненты загрязнения атмосферного воздуха подвергаются за время пребывания в атмосфере изменениям за счет разнообразных физических и химических процессов.

В атмосферный воздух с промышленными загрязнениями поступают пылевые частицы разных размеров. Аэрозоли могут образовываться в атмосфере и из газообразных соединений. На поведение взвешенных частиц в атмосфере влияют в основном такие их свойства, как гранулометрический состав и объемная плотность. Путем естественного осаждения из атмосферного воздуха удаляется около 20% частиц, главным образом за счет образования туманов или вымывания их осадками; процессы седиментации играют роль только в отношении частиц диаметром 20 мкм и более, которые, как правило, удаляются из выброса на очистных сооружениях и, таким образом, редко участвуют в загрязнении атмосферы. Более мелкие частицы распространяются в реальной атмосфере как газы. Частицы диаметром, близким к 0,1 мкм, подчиняются законам броуновского движения и самостоятельно осесть из атмосферы на землю не могут.

Время существования химических газообразных и парообразных веществ в атмосфере значительно колеблется: от 0,5–2 сут до нескольких лет и даже более. Наиболее распространенные в атмосфере диоксид серы, диоксид и оксид азота существуют от 2 до 11 сут, оксид углерода - 0,2–0,5 года. Имеются данные о том, что время пребывания некоторых углеводородов в атмосфере может составлять 12–15 лет.

В связи с вышесказанным представляет интерес вопрос о значении химических реакций в процессе так называемого самоочищения атмосферы.

Поступившие в атмосферу от различных источников химические вещества могут вступать в реакцию между собой и образовывать новые, в том числе токсичные, соединения. Превращения происходят в результате реакций фотосинтеза, окисления, восстановления, полимеризации, катализа и конденсации. Эти процессы пока еще плохо изучены, за исключением отдельных частных случаев. Так, при окислении диоксида серы образуются сульфатные частицы. Имеются данные о том, что большая часть углеводородов трансформируется в атмосферном воздухе из газообразного состояния в частицы.

Наиболее изученным является процесс образования в атмосфере городов фотооксидантов , или так называемого фотохимического смога (англ. smog, от smoke – дым и fog - туман). Как следует из названия, рассматриваемый процесс происходит под воздействием на загрязненный городской воздух УФИ Солнца, которое служит катализатором цепных химических реакций.

Для образования фотохимического смога необходимо, чтобы под влиянием кванта УФИ (hv) диоксид азота, постоянно присутствующий в воздухе современных городов, превратился в оксид азота, и при этом образовался атом кислорода:

NO₂ + hv = NO + О.

Атомарный кислород (О), вступая в реакцию с молекулярным кислородом воздуха (О₂ ), обусловливает образование озона (О_з ). Часть образовавшегося озона расходуется на окисление оксида азота:

NO + О₃ = NO₂ + О_2.

Регенерированный диоксид азота вновь может разлагаться под влиянием УФ-излучения, продолжая цепь реакций.

Остальной озон и часть атомарного кислорода взаимодействуют с углеводородами и другими органическими соединениями:

RH + О =R + ОН.

Часть образовавшихся при этом свободных радикалов ® реагирует последовательно с молекулярным кислородом, вновь регенерируя озон:

R + О₂ = RO₂ ;

RO₂ + О₂ = RO + О₃ .

Конечные продукты этой серии реакций - свободные радикалы (R ) и другие органические соединения, обладающие высокой реакционной способностью и по этой причине получившие название фотооксиданты. При их взаимодействии с оксидами азота происходит образование других фотооксидантов, токсичных веществ, обладающих к тому же и раздражающим действием. В частности, речь идет об образовании таких высокотоксичных перекисных соединений, как пероксиацетилнитрат (ПАН) и пероксибензоилнитрат (ПБН):

RО₂ + NO =ПАН;

RО₂ + NO =ПБН.

Для симптоматики острого воздействия ПАН и ПБН характерно раздражение слизистой оболочки органов зрения и обоняния, верхних дыхательных путей. Кроме того, их крупные молекулы являются ядрами конденсации атмосферной влаги, в результате чего развивается туман и снижается видимость на дорогах. Пероксиды токсичны и для растений, произрастающих в городе.

К условиям, способствующим образованию фотохимического тумана (смога) при высоком уровне загрязнения атмосферного воздуха органическими соединениями и оксидами азота, относятся обилие солнечной радиации, температурные инверсии и малая скорость ветра.

Концентрации фотооксидантов в городском воздухе подвержены большим колебаниям, но подчиняются определенным закономерностям. Как правило, вслед за низкими ночными концентрациями наблюдается значительное их увеличение ранним утром, которое держится в течение всего времени солнечного сияния; затем происходит снижение концентраций. "Пик" концентраций приходится обычно на полдень.

Многие химические вещества, поступающие с выбросами в атмосферный воздух, взаимодействуют с каплями туманов, облаков и осадков. При растворении этих веществ в воде могут образовываться новые соединения, в том числе и более вредные. Вот почему туманы большой интенсивности и продолжительности относят к аномальным условиям погоды, которые приводят к опасному загрязнению атмосферного воздуха.

21.5. Методы расчета рассеивания загрязнений в атмосфере и их приземных концентраций

Рассмотренные условия и закономерности рассеивания выбросов загрязняющих веществ в атмосферном воздухе легли в основу расчетных методов прогноза приземных концентраций загрязнений на территории селитебной зоны поселений, разработанных по результатам научно-практических исследований Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова и других научных, в том числе и гигиенических, учреждений. Эти методы активно используются в практике предупредительного санитарного надзора при решении вопросов размещения и проектирования промышленных предприятий, обоснования размеров СЗЗ, а также при нормировании выбросов в атмосферный воздух строящихся, реконструируемых и действующих предприятий. В настоящее время на основе этой методики разработаны и соответствующим образом сертифицированы несколько компьютерных программ, с помощью которых можно рассчитать величину приземных концентраций каждого компонента выброса и их биологически значимых сочетаний (так называемых групп суммации) при наличии технических характеристик выбросов и ряда наблюдений за метеорологическими факторами в регионе. Предусмотрен расчет концентраций загрязнений при выбросах одиночного точечного или линейного источника, группы источников и площадных источников.

В методике учитывается фоновая концентрация вещества , для которого производится расчет. Под ней понимается уровень, превышающий среднюю величину в месячном (годовом) ряду наблюдений в 5% наблюдений. Если фоновая концентрация превышает величину ПДК, то размещение дополнительных объектов, имеющих выбросы в атмосферный воздух, невозможно; прежде необходимо провести мероприятия по снижению существующих выбросов. Если наблюдения за приземными концентрациями в атмосферном воздухе не проводятся, то установление фоновой концентрации основывается на результатах расчетов по данным инвентаризации выбросов.

Глава 22. Влияние состава атмосферного воздуха на здоровье и условия жизни человека

22.1. Закономерности и особенности интоксикации при ингаляционном поступлении ядов с атмосферным воздухом

Воздух необходим для жизнедеятельности человека и потребляется им в больших количествах непрерывно в течение всей жизни; человек не может существовать без воздуха более 5 мин. Масса твердых и жидких продуктов питания, необходимых для поддержания нормальной деятельности организма человека в течение суток, составляет примерно 1,5–1,7 кг. Ежесуточная же потребность человека в воздухе исчисляется в 12 м³ (около 15 кг).

Особенностью интоксикации при ингаляционном поступлении токсических агентов является тот факт, что яд контактирует с огромной площадью слизистой оболочки альвеол, и это обеспечивает хорошие условия для его всасывания. Кроме того, строение стенки альвеолы способствует быстрому поступлению токсического агента без какой-либо трансформации непосредственно в кровь. Некоторую защитную роль играют упоминавшиеся в главе 1 цилиарный аппарат верхних дыхательных путей и реологические свойства бронхоальвеолярного секрета, однако указанные барьеры защищают в основном от загрязнений, представленных твердой фазой и адсорбированными на ней некоторыми газами.

Напомним, что токсический агент, введенный перорально , должен преодолеть кислотный барьер желудочного сока, щелочной барьер двенадцатиперстной и тонкой кишки. Важна роль барьерной функции печени, заключающаяся в обезвреживании токсичных соединений, поступивших после всасывания в кишечнике в систему воротной вены. Обезвреживание происходит за счет ферментативных процессов окисления, восстановления, метилирования, ацетилирования, гидролиза, а также конъюгации с некоторыми веществами (глюкуроновая, уксусная и серная кислоты, глицин, таурин и др.). Уже после этих барьеров яд, зачастую значительно трансформированный, достигает клетки, ткани или органа-мишени.

При ингаляционном поступлении токсического агента довольно часто наблюдается непосредственное поражение ткани легкого, проявляющееся в виде фиброза, грануломатоза и других видов морфологических изменений, которые могут развиваться при воздействии таких доз яда, при которых еще не наблюдается эффектов резорбтивного действия.

Имеет значение и постоянное, круглосуточное поступление загрязняющих воздух веществ в организм, тогда как для перорального введения загрязнений с питьевой водой и пищей характерно периодическое, квантованное поступление.

22.2. Виды воздействия атмосферных загрязнений на здоровье человека

В зависимости от характеристики выброса в атмосферный воздух, условий его рассеивания в атмосфере, от особенностей биологического действия его компонентов можно выделить острое и хроническое резорбтивное воздействие, а также рефлекторное и раздражающее действие.

Острое воздействие загрязнения атмосферного воздуха в условиях поселения проявляется только в особых ситуациях, связанных либо с крайне неблагоприятной синоптической ситуацией, либо с аварией на предприятии-источнике загрязнения атмосферного воздуха. Оно может проявляться в повышении смертности от хронических болезней, повышении общей заболеваемости населения, частоты обращаемости по поводу обострения хронических сердечно-сосудистых, легочных и аллергических (бронхиальная астма) заболеваний, а также в физиологических и биохимических сдвигах в организме неспецифического характера. Перечисленные нарушения здоровья населения встречаются и при отсутствии загрязнения воздуха, но в периоды резкого повышения уровня загрязнения величина проявления этих показателей здоровья резко возрастает. Компоненты загрязнения воздуха в этих случаях, как правило, играют роль не этиологических факторов, а провоцирующих, способствующих повышению уровня неблагоприятных показателей. В литературе описано несколько десятков эпизодов острого неспецифического воздействия загрязненного атмосферного воздуха на население городов. В табл. 22-1 приведены примеры степени острого воздействия.

Таблица 22-1. Наиболее катастрофические эпизоды загрязнения атмосферного воздуха городов (по Г.Е. Ландсбергу, 1983)
Город, количество жителей	Дата	Количество смертельных исходов	Количество пострадавших*
Льеж, Бельгия, 203 000 чел.	Декабрь 1930	60	6000
Донора, США, 14 000 чел.	Октябрь 1948	20	5900
Лондон, 8,4 млн чел.	Декабрь 1952	4000	?
Новый Орлеан, 458 000 чел.	Октябрь 1953	2	200
Нью-Йорк, 12,4 млн чел.	Ноябрь 1953	165	?

* Статистически вычлененное из общих данных, отнесенное за счет катастрофической обстановки.

Длительность нарушений здоровья населения при остром воздействии атмосферных загрязнений обычно соответствует периоду резкого повышения концентраций загрязняющих веществ, затягиваясь на несколько дней после изменения условий.

Хроническое резорбтивное воздействие загрязнений атмосферы городов на здоровье населения - наиболее частое проявление неблагоприятного влияния. Различают два варианта такого воздействия: хроническое специфическое, когда какой-либо компонент загрязнения выступает этиологическим фактором нарушения здоровья, и хроническое неспецифическое действие, когда загрязнение воздуха выступает как провоцирующий фактор, фактор риска обострения или возникновения заболеваний, для которых известен другой, конкретный этиологический агент инфекционной или неинфекционной природы.

Хроническое специфическое действие известно лишь для небольшого числа компонентов техногенного загрязнения атмосферы. Среди них бериллиоз - специфический легочный грануломатоз, при котором нарушается диффузионная способность легких и вторично развивается гипоксемия. Флюороз может наблюдаться не только у населения, потребляющего питьевую воду с высоким содержанием фтора, но и у населения, проживающего в зоне влияния выбросов алюминиевых и суперфосфатных заводов (ингаляционное поступление соединений фтора). Сырье этих заводов (бокситы, нефелины и апатиты) содержат соединения фтора, которые в больших количествах присутствуют в выбросах предприятий в атмосферный воздух. Примером может служить "эпидемия" флюороза среди населения одного из поселков в Республике Карелия, в котором градообразующим фактором выступает алюминиевый завод. Завод был построен в 1953 г. по проекту 1947 г.: сооружения для очистки выбросов в атмосферный воздух, в составе которых приоритетными были фториды и 3,4-бензпирен, не предусматривались. В 90-е гг. XX в. при комплексном медицинском обследовании здоровья детей этого поселка был выявлен флюороз у 93% детей (около 85% - тяжелые, III и IV степени заболевания). В эти и предшествующие годы содержание твердых фторидов в атмосферном воздухе поселка превышало среднесуточные ПДК в 5–6 раз, а фтористого водорода - в 2–3 раза. По факту нанесения ущерба здоровью детей прокуратурой района было возбуждено уголовное дело. После завершения уголовного дела в 1997 г. на заводе был разработан план оздоровительных мероприятий.

Среди гигиенических нормативов содержания химических веществ в атмосферном воздухе (ПДК) - норматив по так называемой нетоксической пыли на уровне 0,5 мг/м³ . В составе этой пыли, витающей в воздухе городов, большое количество частиц золы теплоэнергетических установок и цемента. Еще в 1952 г. профессор М.С. Гольдберг писал о нахождении в легких у детей, живущих в условиях загрязнения атмосферного воздуха золой, пресиликотических изменений. В 1975 г. И.А. Симонова (Донецк) среди населения, проживающего в зоне влияния заводов огнеупоров и цементных заводов, выявила повышение уровня заболеваемости болезнями легких. Оно хорошо коррелировало с относительным содержанием в пыли диоксида кремния (SiO₂ ), вызывающей в условиях производства силикоз – фиброзирующее заболевание легких. Рентгенологические данные Гольдберга и статистические исследования заболеваемости детей Симоновой позволяют говорить о возможности силикотических заболеваний у населения, не имеющего производственного контакта с диоксидом кремния под влиянием городской пыли, если в ней содержится диоксид кремния. В гигиенических нормативах дано 3 показателя по пыли, в зависимости от уровня содержания в ней диоксида кремния (см. Приложение).

Разработаны также дифференцированные нормативы для пыли, содержащей другие биологически активные компоненты. Убедительно доказана возможность развития злокачественных опухолей у населения, проживающего в условиях загрязнения атмосферного воздуха канцерогенными ПАУ, среди которых наибольшую известность получил 3,4-бензпирен. Таким образом, можно говорить о прямой этиологической связи наличия компонентов промышленного выброса в атмосферном воздухе с развитием выраженных нозологических форм расстройств здоровья среди населения.

Если обратиться к данным экспериментальной токсикологии, то круг данных об этиологической роли в расстройствах здоровья при воздействии известных компонентов загрязнения атмосферного воздуха может быть расширен. Так, известны два патогенетических механизма интоксикации оксидом углерода. Первый механизм - образование в крови плохо диссоциирующего деривата гемоглобина (карбоксигемоглобина), приводящее к аноксии тканей; это механизм острой интоксикации. Второй патогенетический механизм - хронически развивающееся угнетающее воздействие оксида углерода на внутриклеточные ферменты дыхательной цепи. Этот механизм развивается при длительной ингаляции СО с атмосферным воздухом в таких концентрациях, которые не приводят к накоплению в крови значимых количеств карбоксигемоглобина. Постепенно у животных развиваются характерные универсальные последствия блокады дыхательной цепи: тканевая гипоксия, нарушения кислотно-основного равновесия и даже нарушения клеточных мембран. При интоксикации диоксидом серы в эксперименте у животных выявлены нарушения цикла Кребса на этапе образования пировиноградной кислоты, влекущие за собой разнообразные нарушения углеводного, белкового и липидного обмена.

Важно заметить, что факты, наблюдавшиеся в эксперименте, не укладываются в рамки известных нозологических форм, а представляют собой функциональные расстройства деятельности систем организма. Связь последних с воздействием конкретных компонентов загрязнения атмосферного воздуха не может быть выявлена у населения не только при анализе статистических отчетов по заболеваемости, но и при специальных исследованиях в силу многокомпонентности воздействий среды обитания на человека в реальных условиях жизни. Тем не менее анализ экспериментальных данных вместе с результатами натурных наблюдений, изложенных выше, позволяет связать разные уровни расстройства функционирования организма в единую диалектическую цепь в зависимости от уровня (концентрации, дозы) поступления и времени воздействия загрязняющего воздух вещества на организм.

Хроническое неспецифическое действие загрязнений атмосферного воздуха установлено большим количеством натурных санитарно-статистических исследований. В ряде из них убедительно доказано наличие корреляционной связи разной степени тесноты между загрязнением атмосферного воздуха и такими показателями здоровья, как:

заболеваемость инфекционными болезнями;
заболеваемость неинфекционными болезнями легких;
частота обращаемости по поводу обострения различных хронических болезней.

Наблюдаются и нарушения физического развития детей , соотношения численности групп здоровья детей , связанные с загрязнением атмосферного воздуха поселений.

Выделяют несколько механизмов неспецифического хронического действия загрязнений атмосферы на здоровье. По одному из них поступающие в кровь ингаляционным путем с атмосферным воздухом вещества выступают в роли гаптенов и, соединяясь с белками организма, образуют аутоантигены. В процессе выработки специфического иммунного ответа на такие аутоантигены развиваются патологические нарушения либо в виде иммунодефицита, либо в виде повышенной активности иммунной системы. На этой основе могут развиваться самые разнообразные нозологические формы, этиологически напрямую не связанные с воздействием загрязнений, а также нарушения физического развития, о которых говорилось выше.

Другим первичным механизмом неспецифического действия атмосферных загрязнений может быть нарушение неспецифических факторов иммунной защиты : гуморальных (снижение проницаемости кожи и слизистых для микробов, бактерицидности кожных покровов, появление в составе кишечной микрофлоры гемолизирующих бактерий, нарушение выработки лизоцима, пропердина, интерферона и др.) и клеточных (угнетение фагоцитоза, снижение количества NK-клеток, осуществляющих в организме противоопухолевый надзор).

В натурных исследованиях установлены парные и множественные коэффициенты корреляции средней силы между содержанием в воздухе диоксида серы и частотой бронхоэктатической болезни у детей. Методом трехфакторного дисперсионного анализа выявлено повышение частоты бронхоэктатической болезни, гриппа, ангины и анемии у детей под влиянием атмосферного воздуха, загрязненного диоксидом серы и пылью, содержащей сажу. В регионе с мощными предприятиями нефтепереработки наблюдалась корреляционная связь загрязнения атмосферного воздуха ароматическими углеводородами с частотой обострения бронхиальной астмы у лиц диспансерной группы (коэффициент корреляции 0,52–0,61) с соотношением групп здоровья детей (коэффициент корреляции от 0,42 до 0,98 в разных административных районах).

Выявленные корреляционные связи не являются количественным выражением степени неблагоприятного воздействия загрязнения атмосферного воздуха на здоровье; они свидетельствуют всего лишь о большей или меньшей степени вероятности связи выявленных расстройств здоровья с загрязнением воздуха. Чем выше статистическая теснота связи, тем больше вероятность того, что эта связь носит причинно-следственный характер.

Рефлекторное и раздражающее действие загрязнений атмосферного воздуха. Загрязнения атмосферного воздуха, воздействуя на человека, могут вызывать различные рефлекторные реакции, обусловленные раздражением рефлексогенных зон. Они проявляются такими симптомами, как кашель, тошнота, головная боль, выраженность которых коррелирует с уровнями загрязнения воздуха.

Из курса физиологии известно влияние рефлекторных реакций на регуляцию дыхания, деятельность сердечно-сосудистой и других систем. Раздражение ирритантных рецепторов слизистой оболочки носа может вызывать сужение бронхов и голосовой щели, брадикардию, приводить к снижению объема сердечного выброса. Рефлексы с глотки могут обусловливать сильное сокращение диафрагмы, наружных межреберных мышц. При раздражении гортани и трахеи возникает кашлевой рефлекс, происходит сокращение гладких мышц бронхов, а раздражение рецепторов внутрилегочных бронхов вызывающий гиперпноэ, бронхоконстрикцию, сокращение мышц гортани.

Рефлекторные реакции, вызванные действием загрязняющих атмосферный воздух веществ, проявляющиеся в виде раздражения органов чувств и дыхательных путей, имеют большое значение при гигиенической оценке атмосферного воздуха поселений, так как на них человек реагирует быстро и непосредственно. Кроме того, выявляемые признаки раздражающего действия нередко служат индикаторами более опасного для здоровья неблагоприятного резорбтивного воздействия загрязнений воздуха.

22.3. Принципы методики оценки состояния здоровья населения в связи с загрязнением атмосферного воздуха

Цель исследований состояния здоровья населения в связи с загрязнением атмосферного воздуха - обоснование необходимости проведения мероприятий по снижению техногенного загрязнения атмосферного воздуха поселений и их объема для охраны здоровья человека.

Их результаты используются в практической деятельности санитарно-эпидемиологической службы при разработке санитарного задания для составления либо схемы региональной планировки, либо генерального плана города, а также при выдаче санитарно-эпидемиологического заключения по проекту реконструкции предприятия, загрязняющего атмосферный воздух в регионе или в городе. После осуществления программы природоохранных мероприятий повторение подобных исследований имеет целью ретроспективную оценку гигиенической эффективности проведенных мероприятий. Проведение подобных исследований имеет большое юридическое значение. Конституция РФ провозгласила права человека на охрану здоровья и на благоприятную окружающую среду. Право на благоприятную окружающую среду, факторы которой не оказывают вредного влияния на здоровье, развито далее в Федеральных законах "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" № 52-ФЗ 1999 г. и "Об охране окружающей среды" (№ 7-ФЗ 2002 г.). В данных Федеральных законах указывается, что вред, причиненный здоровью и имуществу граждан негативным воздействием окружающей среды в результате хозяйственной и иной деятельности юридических и физических лиц, нарушения санитарного законодательства подлежит возмещению в полном объеме. В случае возбуждения судебных дел по нарушению указанных прав доказательство их нарушения может быть получено по результатам подобных исследований, а достоверность результатов исследований будет апробироваться не коллегами по работе, а правоохранительными органами.

Показатели состояния здоровья населения , характеризующие влияние на него загрязнения атмосферного воздуха, немногочисленны. Их подбор должен производиться с учетом физико-химических и санитарно-токсикологических характеристик компонентов загрязнения атмосферного воздуха. Опыт показывает, что из демографических показателей наиболее информативным (обеспечивающим полноту учета) оказывается показатель смертности, но не общей, а дифференцированной по причинам (от массовых неинфекционных заболеваний: сердечно-сосудистых, легочных, от злокачественных новообразований и пр.). Широко используются показатели перинатальной и детской смертности, рождаемости детей с врожденными аномалиями развития и уродствами, количества самопроизвольных выкидышей.

Среди санитарно-статистических показателей наиболее широко используются различные показатели заболеваемости: заболеваемость с временной утратой трудоспособности, госпитализированная заболеваемость, заболеваемость нозологическими формами, подлежащими диспансерному наблюдению, и др. Менее информативен показатель заболеваемости по обращаемости, однако он полезен для первоначального скрининга состояния здоровья населения при планировании углубленного исследования.

Показатели физического развития обязательны при оценке здоровья подрастающего поколения. Но они могут самостоятельно характеризовать неблагоприятное влияние загрязнения атмосферного воздуха и анализироваться совместно с вышеперечисленными показателями.

Полученные исходные данные о физическом развитии детей оценивают с учетом территориальных стандартов биологического и морфофункционального развития и в сравнении с контрольной группой.

Весьма информативным методическим приемом для установления причинно-следственных связей между загрязненностью атмосферного воздуха и здоровьем населения является метод углубленных медицинских обследований детей и подростков . Обследования проводятся по программе, разрабатываемой исследователями-гигиенистами на основе предварительного изучения состояния атмосферного воздуха поселения: источники и характеристики выбросов в атмосферный воздух, особенности их рассеивания, уровни концентраций загрязняющих веществ в воздухе разных районов города (территорий административного района). В зависимости от программы формируется бригада специалистов, проводящих осмотр, в составе которой - врачи разных лечебных специальностей, а также антропологи, генетики, иммунологи. Углубленный осмотр проводится с использованием разнообразных лабораторных и инструментальных методов исследования.

Районы наблюдения выбирают исходя из цели исследования. При этом опытным районом считается район, в отношении которого предполагается разработка мероприятий по охране атмосферного воздуха. Естественно, концентрация загрязнений воздуха в нем будет высокой, поэтому необходимо установить, в какой степени это отражается на здоровье людей. Для сравнения выбирается контрольный район , в котором ведущие факторы среды обитания (водоснабжение, почва, социальные факторы) в основном идентичны таковым в опытном районе, а концентрации техногенных компонентов атмосферного воздуха находятся на уровне гораздо ниже гигиенических нормативов (ПДК или ориентировочные безопасные уровни воздействия - ОБУВ), т.е. атмосферный воздух можно назвать практически чистым. Целесообразно выбрать и третий район, в котором загрязнение атмосферного воздуха по характеру (составу компонентов) близко к опытному, но уровни его близки к предельно допустимым (второй контрольный район).

В выбранных районах наблюдения необходимо провести анализ имеющихся в санитарно-эпидемиологической службе материалов по состоянию атмосферного воздуха и источников его загрязнения за предыдущие 5 лет. Налаженная система СГМ во многом облегчает эту работу. При характеристике загрязнения атмосферного воздуха необходимо учитывать не только так называемые повсеместные компоненты загрязнения (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода и пыль), которые обязательно исследуют на стационарных пунктах контроля гидрометеорологической службы, но и компоненты, специфические для данного производства. Необходимо также учитывать и возможность поступления в организм веществ, присутствующих в атмосферном воздухе, через другие среды: питьевую воду и продукты питания, а также возможности межсредового перехода загрязняющих веществ.

Наблюдения состояния здоровья могут быть сплошными и выборочными. Сплошные наблюдения проводятся редко, что связано с большими материальными и временны́ми затратами. Чаще применяют выборочный метод.

Формирование выборочной совокупности , т.е. контингентов населения, здоровье которого будет изучаться, производится после выбора районов наблюдения. Выборочная совокупность по качественной характеристике должна быть возможно ближе ко всей массе населения, проживающей в изучаемом городе или районе (генеральной совокупности). Это достигается разными способами санитарной статистики (типологическая выборка, случайный, механический, гнездовой отбор, направленный отбор, когортный метод). Детальное изложение этих методов в задачи данного учебника не входит, они изложены в соответствующих руководствах по санитарной статистике. Чаще всего выборочную совокупность формируют из контингентов детей школьного возраста. Это обусловлено рядом объективных причин, таких как отсутствие влияния факторов производственной среды, меньший уровень вредных привычек, большая чувствительность растущего организма к воздействию факторов среды обитания. Среди субъективных причин наиболее важны отсутствие маятниковой миграции к местам приложения труда, организованность контингента (разбивка по классам, школам).

Об одном сравнительно новом и эффективном методе формирования выборочной совокупности необходимо сказать более подробно. Это метод парных сочетаний, или "копи-пар". В основе метода лежит подбор для каждой единицы наблюдения опытной группы одинаковой по 2–4 главным признакам единицы наблюдения в контрольной группе (рис. 22-1). Уравновешенные группы должны быть одинаковыми по структуре в отношении главных влияющих на здоровье признаков, кроме основного, влияние которого изучается (степень чистоты атмосферного воздуха). Различия в состоянии здоровья в контрольной и опытной группах, которые таким образом подобраны, могут быть отнесены непосредственно к различиям в составе атмосферного воздуха. Численность опытной и контрольной групп в случае парной выборки должна быть одинакова.

Рис. 22-1. Подбор лиц в группы наблюдения методом копи-пар (по Буштуевой К.А., Случанко И.С., 1979): А - опытная группа; Б - контрольная группа. Черные кружки - совпадающие признаки у лиц опытной и контрольной групп; белые кружки - несовпадающие признаки, присущие индивидуально каждой единице наблюдения

Объем выборки , т.е. необходимое число единиц наблюдения в каждой группе, определяется размером максимально допустимого отклонения результатов выборочного исследования от значений генеральной совокупности и определяется методами статистического анализа.

Информационные массивы наблюдений за состояниями атмосферного воздуха и здоровья групп наблюдения по выбранным адекватно санитарной ситуации показателям среды обитания и здоровья населения сопоставляются с помощью различных методов статистического анализа (корреляционный, регрессионный, дисперсионный анализы в различных модификациях и другие методы). На основании статистического анализа делают выводы о наличии или отсутствии влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения и степени этого влияния, т.е. о наличии или отсутствии причинно-следственной связи между ними.

Поиск и доказательство причинно-следственных связей - сложная исследовательская задача, требующая от исследователя знания существа связываемых явлений, теоретических предпосылок к возможности таких связей, а также знание методики подобных исследований и следование ей в своей работе. Было проведено большое число исследований, посвященных разработке методики установления причинно-следственных связей и достигнуты определенные успехи. Наиболее популярно и обстоятельно эта проблема освещена в монографии К.А. Буштуевой, И.С. Случанко "Методы и критерии оценки состояния здоровья населения в связи с загрязнением окружающей среды" (М.: Медицина, 1979). К сожалению, в большом числе публикаций в периодической печати часто за причинно-следственные связи выдают случайные "находки" коэффициентов корреляции, даже высоких уровней, но игнорируются многие разделы и тонкости опубликованной и апробированной методики. Чтобы верно оценивать результаты подобных исследований в своей практической работе, уметь различать обоснованные и необоснованные выводы, санитарный врач должен знать изложенные принципы методики поиска и доказательства причинно-следственных связей между состоянием среды обитания и здоровьем населения.

Глава 23. Методы экспериментального изучения и оценки влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения

23.1. Методология, принципы и методы экспериментальных исследований по гигиеническому нормированию загрязнений атмосферного воздуха

Как указывалось в главе 19, в 30-е гг. ХХ в. перед гигиенической наукой и санитарной практикой возникла новая задача - охрана атмосферного воздуха от промышленного загрязнения, которое неблагоприятно сказывалось на здоровье населения и на многих условиях его жизни. Сложность задачи состояла в отсутствии гигиенического критерия. Какой воздух можно считать загрязненным? В каких случаях и в какой мере необходимо проводить воздухоохранные мероприятия?

На совещаниях и в научных дискуссиях обсуждались в основном три подхода.

Согласно первому подходу за критерий чистого, безопасного воздуха предлагалось принять состав воздуха в условиях девственной, нетронутой человеком природы. Однако в ХХ в., в индустриальный период развития цивилизации, когда большинство людей уже проживало в условиях среды обитания, измененной хозяйственной деятельностью, такой подход оказался несостоятельным, неконструктивным, с чем вынуждены были согласиться большинство ученых и практиков.

Второй подход предполагает установление ограничений промышленных выбросов в атмосферный воздух в зависимости от их практической достижимости на данном уровне развития техники. Однако "практическая достижимость" никак не связана с показателем вредного воздействия химического загрязнения на человека. Кроме того, этот подход способен тормозить стремление к уменьшению загрязнения, так как не содержит мотивационной основы осуществления воздухоохранных мероприятий.

Третий подход заключается в том, что при защите атмосферного воздуха от загрязнения в целях охраны здоровья человека следует исходить из оценки действия того или иного загрязнения на состояние организма человека, его функциональные способности, а также на условия его жизни. При этом гигиенически обоснованная предельная концентрация загрязнения может быть выше или ниже технически достижимой.

Сформулированные на основе третьего подхода профессором В.А. Рязановым в 1949 г. критерии вредности атмосферных загрязнений определили новую методологию гигиенического нормирования загрязняющих атмосферный воздух веществ. Основные положения этой статьи сводились к следующему:

допустимой может быть признана такая концентрация химического вещества в атмосферном воздухе, которая не оказывает прямого или косвенного вредного и неприятного действия на организм, не снижает его работоспособности, не оказывает влияния на самочувствие и настроение людей;
привыкание организма к веществам - примесям к атмосферному воздуху (адаптация) рассматривается как неблагоприятный момент и доказательство недопустимости концентрации, при которой имеет место привыкание;
недопустимыми являются такие концентрации загрязняющего вещества, которые оказывают влияние на растительность, климат местности, прозрачность атмосферы и бытовые условия жизни населения ^[3]

Профессор В.А. Рязанов дал следующее определение ПДК: предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе населенных мест - это концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.

Еще один вопрос методологии гигиенического нормирования загрязнения атмосферного воздуха - способ установления допустимых изменений его состава, при воздействии которых не возникают неблагоприятные последствия для здоровья. В условиях бурной индустриализации, развития химической промышленности и последующей за ними урбанизации страны громадные массы населения оказались подвержены неблагоприятному воздействию химического фактора среды обитания. При этом часто речь шла о воздействии новых химических веществ, с которыми биота Земли, включая человеческую популяцию, не сталкивалась в процессе своей эволюции и не имела по отношению к ним естественных механизмов защиты. В этих условиях не было возможности опираться на прошлый опыт, а вести длительные натурные санитарные наблюдения - значило использовать население в длительном и жестоком эксперименте. Выход был найден в организации гигиенического нормирования на основе эксперимента на лабораторных животных. В медицине имелся опыт аналогичных экспериментов при разработке лекарственных средств, при изучении острых отравлений криминального характера, при изыскании средств защиты от химического оружия, примененного в Первую мировую войну. Однако в этих работах исследовалось кратковременное воздействие химического вещества, к тому же в диапазоне действующих доз (концентраций) - либо терапевтических, либо заведомо смертельных. При гигиеническом нормировании необходимо было определить безвредный уровень воздействия, установить недействующую дозу (концентрацию).

На основе методологии и методических принципов, сформулированных В.А. Рязановым, была разработана методическая схема экспериментальных исследований с целью гигиенического нормирования промышленных загрязнений атмосферного воздуха. В дальнейшем эта схема была усовершенствована его многочисленными учениками и определены конкретные методы и приемы экспериментального обоснования ПДК. При этом соблюдались и охарактеризованные в главе 10 данного учебника принципы пороговости биологического эффекта и учета лимитирующего признака вредности.

В 1951 г. в стране были впервые экспериментально обоснованы и утверждены в качестве государственных нормативов ПДК для 10 наиболее распространенных веществ - промышленных загрязнений атмосферного воздуха. ПДК позволили дать количественную оценку степени загрязнения атмосферного воздуха . С помощью ПДК появилась возможность научного обоснования необходимости и объема воздухоохранных мероприятий, а также оценки их гигиенической эффективности . Новаторские идеи В.А. Рязанова были по достоинству оценены также зарубежными специалистами, занимающимися проблемой регламентирования атмосферных загрязнений.

Методика обоснования ПДК в атмосферном воздухе конкретного вещества, поступившего с промышленными выбросами в атмосферный воздух, включает 2 этапа экспериментальных исследований.

Наиболее трудоемкая часть исследований - первый этап: установление пороговой и недействующей концентрации при резорбтивном воздействии вещества после ингаляционного введения в течение длительного времени. Эти исследования проводят в условиях длительного (хронического) санитарно-токсикологического эксперимента на лабораторных животных.

Для определения диапазона концентраций вещества, которые целесообразно испытать в хроническом эксперименте, проводят ориентировочные, так называемые острые токсикологические эксперименты, в которых устанавливают параметры токсического действия при однократном поступлении химического вещества естественным путем при вдыхании с воздухом, а для веществ, обладающих раздражающим действием, - при нанесении на кожу и слизистые оболочки глаз. При необходимости осуществляют также подострые токсикологические эксперименты (длительностью 3–4 нед) с целью изучения клинической картины интоксикации и определения кумулятивных свойств вещества.

Острые токсикологические эксперименты проводят на двух видах лабораторных животных (белые мыши весом 18–22 г и белые крысы весом 180–240 г). Группы животных должны состоять не менее чем из 6 особей, быть однородными по полу, весу. Каждая группа подвергается воздействию определенной концентрации исследуемого вещества; в одном эксперименте испытываются 5–6 концентраций, нарастающих в арифметической или геометрической прогрессии. Затравка животных проводится при обеспечении стабильности концентрации вещества в течение опыта. Во время опыта животные фиксируются в специальных клетках ("домиках") для предупреждения сорбции вещества на шерсти; дыхательная смесь подается в зону дыхания. На белых мышах опыт продолжается 2 ч, белых крысах - 4 ч. Так как после такого однократного воздействия вещества гибель животных может наступать в разное время, наблюдения за ними ведутся еще в течение 2–4 нед. Учитывают время гибели животных в каждой группе, регистрируют поведение и симптомы интоксикации, клиническую картину гибели животных.

По результатам эксперимента устанавливают параметры острой токсичности: среднюю концентрацию, вызывающую гибель 50% животных (СЛ₅₀ ), а также определяют среднее время гибели животных (ЕТ₅₀ ) и тангенс угла наклона зависимости летального эффекта от концентрации вещества, которые характеризуют кумулятивные свойства вещества. Опыт гигиенического нормирования показывает, что пороговые и подпороговые концентрации при длительном воздействии вещества находятся в диапазоне 1/1000–1/10 000 доли СЛ₅₀ .

Хронический санитарно-токсикологический эксперимент на лабораторных животных при длительном воздействии загрязняющих атмосферный воздух химических веществ дает возможность качественно и количественно оценить токсичность и опасность атмосферных загрязнений, установить характер их влияния на организм в концентрациях, близких к реально встречающимся в атмосферном воздухе поселений; выявить избирательность повреждения тех или иных органов и систем; разграничить истинную адаптацию и компенсацию процесса хронической интоксикации. Основная задача данного этапа - установление пороговой концентрации изучаемого вещества, которая вызывает минимальные биологически значимые изменения интегральных и специфических показателей функций организма при ингаляционном пути интоксикации, а также недействующей (подпороговой) концентрации, при которой не удается выявить указанных изменений. Результаты хронического санитарно-токсикологического эксперимента - основа для обоснования среднесуточной ПДК (ПДК_СС).

Среднесуточная предельно допустимая концентрация химического вещества в атмосферном воздухе поселений (ПДК_СС) - концентрация, не оказывающая при воздействии в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного влияния на здоровье настоящего и будущих поколений людей, не снижающая работоспособности человека и не ухудшающая его самочувствия и бытовых условий жизни.

Затравка животных производится в специальных камерах, где они содержатся круглосуточно в течение всего срока эксперимента, который составляет от 3 до 5 мес. Длительность круглосуточной экспозиции, например, белых крыс составляет 3 мес, что соответствует 10–15% времени их жизни. В камеры постоянно подается смесь атмосферного воздуха с исследуемым веществом в концентрациях, установленных планом эксперимента. Обычно изучается 3–5 концентраций вещества, которые ориентировочно находятся в диапазоне от подпороговой (недействующей) до оказывающей выраженный токсический эффект.

Немаловажное значение для успеха эксперимента имеет правильный подбор экспериментальных животных, которые подразделяются на подопытные и контрольную группы, равноценные по основным показателям. В практике работы токсикологических лабораторий чаще всего используются мыши, крысы, кролики и морские свинки. Количество животных в группах зависит от категории выбранных показателей функционального состояния организма, а также исходя из необходимости получения статистически достоверных результатов в отношении различных ответных реакций у подопытных животных по сравнению с контрольными.

Показатели и тесты для оценки функционального состояния организма в хроническом эксперименте определяют на основе результатов острого и подострого опытов, а также данных литературы о токсикодинамике изучаемого вещества (при их наличии). Для получения обоснованных результатов необходим тщательный отбор методов исследования состояния подопытных животных, которые адекватны механизму действия исследуемого химического вещества. Кроме того, должны использоваться методы, которые позволяют оценить проявления защитно-приспособительных реакций организма, ориентироваться в направленности биологического действия вещества. Набор методов должен отражать различные уровни реагирования организма.

Специфические показатели позволяют судить о состоянии отдельных органов и функций, выявить механизмы действия изучаемого вещества и наиболее ранние проявления токсического эффекта. Применение интегральных (неспецифических) показателей позволяет судить преимущественно о состоянии всего организма в целом или важнейших его систем. Считают, что интегральные показатели гигиенически более значимы.

Обоснование предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест предусматривает также необходимость обоснования ПДК с учетом специфических эффектов: аллергенного, эмбриотропного, гонадотропного, мутагенного и канцерогенного действия.

Требования к постановке экспериментальных исследований по обоснованию предельно допустимых концентраций промышленных химических аллергенов в воздухе рабочей зоны и атмосфере установили единый подход к обоснованию гигиенических нормативов промышленных аллергенов в атмосферном воздухе. Исследования должны проводиться при нормировании новых химических соединений, принадлежащих к химическим классам, не изученным в аллергологическом плане; при нормировании химических соединений и сложных продуктов, которые принадлежат к химическим классам, содержащим уже известные аллергены, или имеющих химические аналоги, которые обладают сенсибилизирующим действием; при наличии клинических признаков аллергических поражений у людей, имевших контакт с данным химическим соединением или продуктом.

Что касается сроков и периодичности оценки состояния экспериментальных животных, то руководствуются следующими рекомендациями: первое обследование проводится через 1–2 нед после начала опыта; второе обследование - в конце 1-го месяца затравки. В дальнейшем частота обследований диктуется результатами предыдущих анализов, но не должна быть реже чем через 1 мес.

Для веществ, обладающих запахом или раздражающим действием, в дополнение к изучению резорбтивного действия выполняется второй этап исследований. Он проводится на добровольцах в условиях кратковременного воздействия вещества при ингаляционном поступлении с целью определения пороговой и подпороговой концентраций по запаху или раздражающему (рефлекторному) действию.

Под рефлекторным действием вещества понимают реакции на вдыхание химического вещества со стороны рецепторов верхних дыхательных путей - ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержку дыхания и пр.

Участие в эксперименте людей-добровольцев (волонтеров) допускается при гарантии безопасности их здоровья. Исследования проводятся на 20–30 добровольцах в возрасте от 18 до 55 лет (женщины), от 18 до 60 лет (мужчины) при отсутствии у них перед проведением опыта каких-либо отклонений в состоянии здоровья. Специальная установка обеспечивает подачу в зону их дыхания воздуха со строго дозируемыми концентрациями испытуемого вещества. Определение порога обонятельного ощущения проводится на основе субъективного суждения добровольца-испытателя о наличии или отсутствии запаха по принципу: "Да" или "Нет". Изучается не менее 4–5 концентраций, каждая из которых предъявляется каждому испытателю не менее 3 раз. Для подтверждения субъективных оценок одновременно регистрируются и рефлекторные реакции методами энцефалографии, хронорефлексометрии, определения времени темновой адаптации глаза и др.

При анализе полученных данных учитывают число положительных и отрицательных ответов каждого волонтера, сумму предъявлений, сумму и процент положительных ответов для всей группы испытателей. Для определения значения порога обонятельного ощущения полученные данные обрабатываются графическим методом пробит-анализа или аналитическим методом наименьших квадратов.

Результаты второго этапа исследований - основа для определения максимальной разовой ПДК (ПДК_мр ) вещества в атмосферном воздухе, которая характеризует разовое одномоментное его воздействие на организм человека.

Максимальная разовая предельно допустимая концентрация химического вещества в атмосферном воздухе поселений (ПДК_мр) - концентрация, которая при кратковременном (в течение 20–30 мин) воздействии на человека не вызывает ощущения запаха и не оказывает раздражающего (рефлекторного) действия на верхние дыхательные пути.

Для каждого вещества по результатам исследования устанавливают лимитирующий показатель вредности , т.е. тот показатель, который характеризуется наименьшей величиной пороговой концентрации. Выделены следующие лимитирующие показатели: резорбтивный, рефлекторный, рефлекторно-резорбтивный и санитарно-гигиенический. Последний введен с учетом того, что отдельные вещества, которые не оказывают даже на уровне высоких концентраций ни рефлекторного, ни резорбтивного действия, могут при осаждении из воздуха придавать необычную окраску объектам окружающей среды (снегу и др.), загрязнять оконные стекла, одежду человека. Все это может вызывать у человека ощущения тревоги и опасности, психологического дискомфорта, другими словами, оказывать неблагоприятное влияние на условия жизни. В основном речь идет о красителях. ПДК для этих веществ должны быть установлены на таком уровне, который обеспечивает отсутствие указанных нежелательных последствий. Рефлекторно-резорбтивный показатель вредности устанавливается для веществ, у которых пороговые концентрации резорбтивного и раздражающего действия по абсолютной величине совпадают.

Правила допускают возможность уточнения или пересмотра действующих ПДК при получении в научных токсикологических и эпидемиологических исследованиях, проведенных на новой методической и лабораторно-инструментальной базе, убедительных результатов, дающих основания для этого.

При обосновании ПДК химического вещества в атмосферном воздухе необходимо также определить класс его токсикологической опасности при ингаляционном воздействии, под которой понимают интенсивность нарастания биологического эффекта при той или иной кратности превышения норматива.

Экспериментально установлено, что при равной кратности превышения ПДК разных веществ биологические эффекты их воздействия существенно различаются. Так, биологический эффект будет примерно одинаковым при кратности превышения ПДК вещества 1-го класса опасности, равной 1,5; вещества 2-го класса - 2,1; 3-го класса - 2,6; 4-го класса - 3,0. При кратности превышения ПДК для вещества 1-го класса, равной 2, аналогичные уровни эффектов воздействия веществ остальных классов будут при кратности превышения их ПДК - 3,6; 5,2 и 6,6 соответственно (табл. 23-1).

Таблица 23-1. Изоэффективные кратности превышения ПДК для веществ разных классов опасности
Класс
1-й	2-й	3-й	4-й
1	1	1	1
1,1	1,2	1,25	1,3
1,2	1,4	1,6	1,7
1,3	1,6	1,8	2,0
1,35	1,7	2,0	2,2
1,4	1,9	2,2	2,5
1,5	2,1	2,6	3,0
1,6	2,4	3,0	3,5
1,7	2,6	3,4	4,0
1,8	3,0	4,0	5,0
1,9	3,3	4,6	5,8
2,0	3,6	5,2	6,6
2,1	4,0	5,8	7,5
2,2	4,4	6,5	8,5
2,3	4,8	7,2	9,7
2,4	5,0	8,0	11,0
2,5	5,5	8,6	12,5

Классификация опасности загрязняющих атмосферный воздух веществ основывается на учете многих параметров токсикометрии по методике, изложенной в соответствующих руководствах. В результате расчетов по этой методике определяется интегральный показатель опасности вещества , значения которого находятся в пределах от 0 до 1. Увеличение значений коэффициента в этих пределах означает возрастание опасности вещества. При интегральном показателе больше 0,72 вещества относят к 1-му классу опасности, при показателе от 0,72 до 0,55 - ко 2-му классу, при показателе от 0,55 до 0,38 - к 3-му классу, при показателе менее 0,38 - к 4-му классу опасности. Вещества 1-го класса признаны чрезвычайно опасными, 2-го класса - высокоопасными, 3-го класса - умеренно опасными; 4-го класса - малоопасными.

К веществам 1-го класса относятся БП, оксид пропилена, свинец и его соединения, хром шестивалентный и др.; ко 2-му классу опасности - диоксид азота, кислота серная, фенол, хлор, формальдегид. В числе соединений 3-го класса опасности можно упомянуть, например, диоксид серы, гептен, ксилол, пропилен, пыль неорганическую с содержанием диоксида кремния 70–20%, спирт н-бутиловый, толуол, этилен, оксид этилена. Наконец, к веществам 4-го класса опасности относятся аммиак, бутилацетат, бутилен, метилен хлористый, оксид углерода и др.

В гигиенических нормативах содержится указание для учета воздействия загрязнений атмосферного воздуха при совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ. В этом случае сумма отношений их концентраций, измеренных в воздухе конкретного поселения, к ПДК не должна превышать 1 (единицы):

С ₁ /ПДК₁ +С ₂ /ПДК₂ +С ₃ /ПДК₃ +…+С _n /ПДК _n =< 1,

где С ₁ ,С ₂ ,С ₃ .. . С _n - фактические концентрации веществ в атмосферном воздухе; ПДК₁ , ПДК₂ , ПДК₃ … ПДК _n - ПДК тех же веществ.

Опыт экспериментальных санитарно-токсикологических исследований по обоснованию ПДК позволил разработать методику обоснования ОБУВ вещества.

Ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) - временный гигиенический норматив предельно допустимого содержания загрязняющего вещества в атмосферном воздухе поселений.

ОБУВ устанавливают расчетными методами на основе корреляционно-регрессионной зависимости параметров токсикометрии от физико-химических свойств химического вещества или путем интерполяции и экстраполяции в рядах соединений, близких по строению к нормируемому; при этом обязательно экспериментальное определение показателей острой токсичности. ОБУВ утверждают на ограниченный срок (3 года), после чего он должен быть заменен ПДК, переутвержден на новый срок или отменен в зависимости от перспективы применения данного вещества и появившейся новой информации о его токсических свойствах.

ОБУВ используются при решении вопросов предупредительного санитарного надзора для обоснования мероприятий по охране атмосферного воздуха на проектируемых, реконструируемых и опытных малотоннажных производствах.

Для некоторых веществ нормативным документом допускается обоснование только ОБУВ, без дальнейшей разработки ПДК. К таким веществам отнесены продукты, производящиеся на опытном производстве или при объеме производства до 10 т/год; мало и умеренно опасные (3-й и 4-й классы опасности) слабокумулятивные вещества; вещества, не вызывающие специфических эффектов воздействия (аллергенных, мутагенных, нейротоксических и т.п.).

Разработанные гигиенистами ПДК и ОБУВ после их утверждения Главным государственным санитарным врачом России становятся государственным гигиеническим нормативом, имеющим силу закона.

23.2. Методы оценки степени опасности загрязнения атмосферного воздуха поселений комплексом веществ при превышении гигиенических нормативов

Гигиенические нормативы (ПДК и ОБУВ), обоснованные в санитарно-токсикологических экспериментах на лабораторных животных, адекватно отражают безопасный уровень каждого компонента загрязнения атмосферного воздуха для человека, что доказано в большом количестве специально организованных наблюдений и исследований в натурных условиях. Они служат инструментом санитарного врача, необходимым при решении многих рутинных санитарных ситуаций. Однако, используя только ПДК индивидуальных веществ, нельзя адекватно оценить реальную степень опасности многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха с превышением ПДК, которое зачастую имеет место в современных городах. Для интегральной оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха с использованием гигиенических нормативов в реальной санитарной ситуации существует несколько методов.

Постулат простой суммации токсического эффекта при одновременном совместном воздействии нескольких веществ, о котором сказано выше, справедлив только для случая непревышения ПДК. В условиях одинаковой степени превышения уровня ПДК степень выраженности биологических эффектов при воздействии веществ разных классов опасности оказалась различной (см. табл. 23-2). И поэтому для интегральной оценки уровня многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха было предложено учитывать эти различия путем приведения измеренных концентраций веществ 1-го, 2-го, 4-го классов к кратности превышения ПДК веществ 3-го класса. С этой целью величины отношений измеренных концентраций веществ 1-го, 2-го и 4-го классов к ПДК умножаются на коэффициенты 1,7; 1,3; 0,9 соответственно; для вещества 3-го класса берутся без коэффициента.

Комплексный показатель загрязнения атмосферы (показатель К ) вычисляется по формуле:

К =Σ(С ₁ /ПДК₁ )×1,7+Σ (С ₂ /ПДК₂ ) 1,3+Σ(С ₃ /ПДК₃ )×1+Σ (С ₄ /ПДК₄ )×0,9,

где С ₁ ,С ₂ ,С ₃ ,С ₄ - измеренные концентрации веществ, относящихся к 1, 2, 3 и 4-м классам опасности соответственно ПДК₁ , ПДК₂ , ПДК₃ и ПДК₄ - нормативы для тех же веществ.

В зависимости от задачи исследования в формулу вводятся параметры либо всех техногенных компонентов загрязнения воздуха поселения, либо только специфические для данной санитарной ситуации. Использование показателя К рекомендуется во многих методических документах санитарно-эпидемиологической службы. Аналогичный показатель в документах Росгидромета носит название комплексного индекса загрязнения атмосферы города (КИЗА).

Для оценки уровня фактического загрязнения атмосферного воздуха (превышения ПДК) с учетом всех присутствующих в воздухе веществ более математически корректным комплексным показателем представляется показатель Р , предложенный профессором М.А. Пинигиным. Расчет показателя Р производится по формуле:

Р = √Σ (К ₃ _i )² ,

где Р - комплексный показатель уровня загрязнения воздуха - К ₃ _i отношения С_i /ПДК_I i -тых веществ разных классов опасности, приведенные к 3-му классу опасности.

Использование в формуле суммы квадратов отношений позволяет избежать нивелирования значений веществ, концентрации которых в воздухе превышают ПДК, за счет веществ с низкими концентрациями.

Полуколичественная шкала уровня опасности для здоровья суммарного загрязнения атмосферного воздуха в зависимости от значения показателя уровня загрязнения (Р ) и количества загрязняющих атмосферный воздух веществ приведена в табл. 23-2.

Таблица 23-2. Шкала уровня опасности суммарного загрязнения атмосферного воздуха населенных мест при разном числе загрязняющих веществ (по индексу Р )
Уровень опасности загрязнения	Величина показателя Р при числе веществ
Уровень опасности загрязнения	2–4	5–9	10–20	больше 20
Допустимый	Меньше или равно 2	Меньше или равно 3	Меньше или равно 4	Меньше или равно 5
Слабый	Больше 2, до 4	Больше 3, до 6	Больше 4, до 8	Больше 5, до 10
Умеренный	Больше 4, до 8	Больше 6, до 12	Больше 8, до 16	Больше 10, до 20
Сильный	Больше 8, до 16	Больше 12, до 24	Больше16, до 32	Больше 20, до 40
Очень сильный	Больше 16	Больше 24	Больше 32	Больше 40

Необходимо отметить условность градации уровней опасности для здоровья многокомпонентного загрязнения воздуха поселения, приведенных в табл. 23-2, однако использование такого подхода целесообразно при мониторировании состояния атмосферного воздуха на определенной территории, рассмотрении результатов мониторирования во временнóй динамике. Истинное же представление о влиянии загрязнения воздуха поселения на здоровье можно получить путем постановки исследований по методике, изложенной в главе 22.

Глава 24. Мероприятия по охране атмосферного воздуха и контроль загрязнения

24.1. Социальная актуальность защиты атмосферного воздуха поселений от техногенного загрязнения

Кроме указанных в главе 22 физиологических и биохимических особенностей интоксикации при ингаляционном и пероральном поступлении яда, в неблагоприятном воздействии на человека питьевой воды и пищи, с одной стороны, и атмосферного воздуха - с другой, имеются экологические различия. В обычной жизни токсический агент может поступить в организм человека с продуктами питания или питьевой водой. В любом случае эти субстраты поддаются контролю человека, он волен выбрать или поменять источник питьевого водоснабжения или те или иные продукты питания. Однако дышать человек вынужден только тем атмосферным воздухом, который есть в месте его пребывания, и прервать этот процесс он не волен. Продукты питания и питьевую воду непосредственно перед потреблением можно подвергнуть сортировке или различным видам очистки от нежелательных компонентов, чего невозможно сделать в отношении атмосферного воздуха поселений. В современных условиях для водоподготовки существуют централизованные системы, способные обеспечить доброкачественной водой большое количество людей; существует и развитая индустрия подготовки продуктов питания. В конце концов и сам человек при необходимости может обеспечить себя доброкачественной водой и пищей, чего нельзя сказать об атмосферном воздухе поселений.

Из сказанного вытекает социально обусловленная острая проблема защиты атмосферного воздуха поселений от неблагоприятного техногенного воздействия, предупреждения возможного его загрязнения как в целях охраны здоровья населения, так и окружающей среды в широком смысле этого слова: животного и растительного мира и антропогенных объектов - различных зданий и сооружений.

24.2. Система мероприятий по охране атмосферного воздуха поселений от загрязнения

Охрана атмосферного воздуха - система мер, осуществляемых органами государственной власти РФ, органами государственной власти субъектов РФ, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами в целях улучшения качества атмосферного воздуха и предотвращения его вредного воздействия на здоровье и условия жизни человека и окружающую среду.

Кардинальное решение проблемы охраны атмосферного воздуха от загрязнения - полное разобщение технологического круговорота вещества и энергии от всех природных циклов. При существующей в данную историческую эпоху парадигме взаимоотношений общества (социальной среды) и природной среды достижение этого представляется утопичным. Реальный выход - использование системы мероприятий, направленных на минимизацию техногенного воздействия на атмосферный воздух, учитывающей как необходимость сохранения здоровья и благоприятной среды обитания человека, так и экономические аспекты.

В системе мероприятий по охране атмосферного воздуха от загрязнения на первое место следует поставить технологические мероприятия , внедрение которых может наиболее полно и принципиально разрешить противоречие между производством благ для человека и состоянием среды его обитания. Однако, как и всегда в жизни, добиться идеала, в данном случае полного исключения выбросов из технологического цикла, невозможно. И поэтому наряду с технологическими мероприятиями, направленными на максимальное сокращение выбросов, чаще всего приходится прибегать к снижению вредности выбросов или их очистке, которая осуществляется санитарно-техническими мероприятиями . С целью пространственного разобщения источника выброса со средой обитания человека обязательно проводятся планировочные мероприятия .

Система мероприятий по охране атмосферного воздуха от загрязнения включает также группу административных мероприятий , одна из целей которых - ограничение техногенного давления на природную окружающую среду, в том числе и на среду обитания человека, в периоды неблагоприятной синоптической обстановки, когда снижается элиминирующая способность природы по отношению к выбросам в атмосферный воздух. Административные мероприятия призваны также способствовать своевременной реализации упомянутых выше мероприятий, упорядочивая общественные отношения.

В конкретной санитарной ситуации для охраны атмосферного воздуха от загрязнения необходимо комплексное использование перечисленных групп мероприятий с целью достижения максимального эффекта при наименьших затратах. Эффективное решение этого вопроса возможно, как правило, лишь в масштабе крупного территориального промышленного комплекса, а не одного предприятия. Для грамотной оценки проектируемой системы мероприятий по охране атмосферного воздуха санитарный врач должен быть знаком с принципами и приемами ограничения техногенной нагрузки на атмосферный воздух поселения.

Технологические и технические мероприятия

Технологические и технические мероприятия осуществляются в источнике загрязнения атмосферного воздуха. К ним относятся: замена источников энергии на менее вредные, а сырья - на менее токсичное, предварительная обработка топлива или сырья с целью снижения вредности выброса, совершенствование технологического процесса в направлении снижения объема выброса или его вредности (использование "мокрых" технологических процессов взамен сухих). Большое значение имеет также герметизация технологического оборудования, аппаратуры, межцехового транспорта, рекуперация (возвращение в технологический процесс) летучих веществ. В качестве примера рассмотрим несколько технологических мероприятий в наиболее актуальных отраслях хозяйства.

Яркий пример технологических мероприятий, резко сокративших объемы и вредность выбросов в атмосферный воздух в черной металлургии, - бездоменный процесс прямого восстановления железа из предварительно подготовленной руды с помощью каталитически разложенного на оксид углерода и метан природного газа, описанный в главе 20. При этом исключается выброс пыли, характерный для доменного процесса, а большая часть непрореагировавших горючих газов и аэрозолей оксидов металлов рекуперируется (возвращается в технологический процесс).

Замена каменного угля на топочный мазут или природный газ на предприятиях тепловой энергетики позволяет исключить загрязнение атмосферного воздуха золой и значительно снизить объемы газообразных выбросов. Большую роль играет переход от традиционных методов сжигания угля к использованию новых топочных устройств, внедрение парогазовых и газотурбинных установок с внутрицикловой газификацией угля. Потери легких фракций углеводородов при хранении нефти могут быть сокращены за счет уменьшения объема газового пространства резервуаров хранения нефтепродуктов с помощью плавающих крыш, понтонов и др., применения дисков-отражателей. Предварительная десульфурация топлива (понижение содержания серы) дает существенный эффект, особенно в случае использования в качестве топлива природного газа. Очистка газа от сероводорода производится на специальных установках с помощью моноэтаноламина, который применяется как абсорбент.

Немаловажное значение для охраны атмосферного воздуха на предприятиях нефтедобычи имеет обеспечение рациональной эксплуатации резервуаров, сокращение числа внутрискладских перекачек. Заполнение резервуаров нефтепродуктами должно производиться по возможности сразу после их опорожнения, так как в этот период паровоздушная смесь в резервуаре является бедной, т.е. содержит углеводороды в малых концентрациях. Известно, что газовое пространство полностью насыщается (за счет жидких остатков) после опорожнения резервуара через 2–3 сут, что увеличивает выброс паров нефтепродуктов при заполнении резервуара.

Технологические приемы уменьшения загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами ДВС разнообразны. Среди них наибольшее значение имеют применение присадок к топливу для уменьшения дымности и токсичности отработавших газов дизельных двигателей, замена антидетонационных присадок, в частности тетраэтилсвинца, соединений марганца на новые, менее токсичные, добавки к моторному топливу. Большая работа проводится и в направлении совершенствования дистилляции автомобильных бензинов (табл. 24-1).

Выброс отработавших газов может быть снижен также за счет разнообразных приемов регулировки двигателя (обогащение смеси, уменьшение угла опережения зажигания, снижение степени сжатия, увеличение частоты вращения вала двигателя, впрыск воды во впускной трубопровод, частичная рециркуляция отработавших газов).

Таблица 24-1. Требования к автомобильным бензинам в странах ЕЭС
Показатель, %	Требования
Показатель, %	Евро-2 1995 г.	Евро-3 2000 г.	Евро-4 2005 г.	Евро-5 2009 г.
Содержание:
бензол, не более	5,0	1,0	1,0	1,0
сера	0,05	0,015	0,005	0,001
ароматические углеводороды	–	42	35	35
олефиновые углеводороды	–	18	14	14

Количество и токсичность отработавших газов ДВС автомобилей на газовом топливе значительно ниже, чем на бензиновом. Перспективны и разработки по замене углеводородного топлива на другие продукты, например на метанол или растительные масла, а также использование в городах автомобилей (городских такси) с комбинированными двигателями (электрический плюс ДВС на газе).

Санитарно-технические мероприятия

Цель санитарно-технических мероприятий - извлечение или нейтрализация компонентов выбросов, находящихся в газообразной, жидкой или твердой форме, от организованных стационарных источников. Уловленные компоненты в дальнейшем могут быть возвращены в это же производство, использованы в качестве сырья или добавок, утилизированы (от лат. utilis - полезный) на других предприятиях или захоронены на полигонах ТКО, в золоотвалах.

Требования к очистке промышленных выбросов от пыли и газа предъявляются с учетом большого многообразия компонентов выбросов в атмосферу, их качественных особенностей. Методы очистки выбросов могут быть объединены в две большие группы.

Физические методы, используемые для извлечения твердых и жидких примесей - пыли, дыма, капелек тумана или брызг. Это так называемое пылеулавливание . Сюда относятся механические и электростатические методы очистки.
Физико-химические методы очистки для извлечения и утилизации тех или иных примесей из отходящих газов - газоочистка .

Пылеулавливание. Пыль (аэрозоль) в промышленности образуется во многих технологических процессах при механическом измельчении твердых тел, при горении топлива, при конденсации паров металлов или их оксидов, при химическом взаимодействии двух или нескольких газов.

Борьба с пылью возможна как путем предупреждения ее образования в процессе производства, так и посредством очистки выбросов в специальных аппаратах. Все пылеулавливающие аппараты подразделяются на 4 группы.

Сухие, или механические, пылеуловители . В них частицы пыли отделяются от газа с помощью механической силы. Сюда относятся пылеосадительные камеры, жалюзийные пылеуловители, циклоны, батарейные циклоны и др. Они применяются в качестве первой ступени очистки газов перед более эффективными пыле- и золоуловителями.
Мокрые пылеуловители. В них частицы пыли отделяются от газа с помощью промывки той или иной жидкостью, преимущественно водой. Среди аппаратов мокрого пылеулавливания следует назвать скрубберы, барботажные и пенные уловители, мокрые пылеуловители ударно-инерционного действия.
Фильтры, которые задерживают пыль при пропускании через тот или иной фильтрующий материал. Они делятся на тканевые, волокнистые и зернистые.
Электрофильтры. Принцип действия электрофильтров кардинально отличается от принципа действия вышеописанных аппаратов. В них задержка пыли происходит под действием электростатических сил. Особенно эффективны электрофильтры при улавливании мелкодисперсной пыли.

Очень часто только один из указанных способов не позволяет добиться достаточно полной очистки газов от пыли, поэтому приходится прибегать к комбинации очистных сооружений. Например, может быть использована система, состоящая из циклона и электрофильтра, из скруббера и пенного промывателя и др.

Сооружения для сухой инерционной очистки выбросов от пыли. В гравитационных пылеотделителях, так называемых пылеосадочных камерах или инерционных пылеотделителях (рис. 24-1), отделение пылевых частиц происходит вследствие осаждения под действием силы тяжести. Благодаря переходу газовой струи из трубы или канала в большую по сечению камеру, скорость воздушного потока, содержащего пылевые частицы, резко снижается, и частицы выпадают, увлекаемые силой тяжести. Как правило, эти сооружения используются для очистки воздуха от сравнительно крупных по размерам пылевых частиц (диаметром 40–100 мкм). Эффективность их работы зависит от размеров пылевых частиц, скорости движения воздуха в камере. Максимальная скорость воздушного потока, содержащего пылевые частицы, в камере не должна превышать 3 м/с. При большей скорости воздуха возможен унос пылевых частиц. Пылеосадочные камеры могут работать при повышенной температуре выброса. В основном их применение оправдано в качестве первой ступени очистки газа перед подачей в более эффективные пылеуловители.

Рис. 24-1. Гравитационные пылеуловители: а - пылеосадочная камера; б - жалюзийный пылеуловитель: 1 - вход запыленных газов; 2 - выход обеспыленных газов

Наиболее распространенный тип инерционных пылеуловителей - циклоны. Для придания пылевым частицам большей силы инерции используется непрерывно действующая центробежная сила. Пылеуловители этого типа представляют собой сооружения цилиндрической или конической формы, в которые очищаемая пылегазовая смесь подается по касательной к поверхности корпуса сооружения (рис. 24-2). Благодаря быстрому вихревому движению газового потока пылевые частицы с силой отбрасываются к стенкам циклона и под действием силы тяжести скатываются вниз - в конусовидную часть циклона (пылесборник). При периодическом автоматическом открывании заслонки пылесборника пыль проваливается в бункер.

Рис. 24-2. Схема циклона: 1 - поступление газа; 2 - выход очищенного газа; 3 - бункер для сбора пыли

Циклоны находят широкое применение во многих отраслях промышленности, в частности в цементной, бумажной, текстильной, лесообрабатывающей, пищевой и др. Циклоны служат в качестве первой ступени очистки газов, поступающих из сушильных барабанов, углесушилок, мельничных агрегатов. Они применяются также для одноступенчатой очистки дымовых газов в небольших котельных. Циклоны используют преимущественно для удаления из воздуха частиц размерами больше 30–40 мкм. С уменьшением размеров частиц пыли эффективность очистки снижается.

Эффективность работы циклонов зависит от многих факторов. Большое значение имеют время нахождения пылевых частиц в вихревом потоке, число витков газового потока, дисперсность пылевых частиц. В эффективности задержки твердых частиц большую роль играет диаметр циклона. Установлено, что чем меньше его диаметр, тем эффективнее очистка от пылевых частиц. И поэтому вместо циклонов с диаметром в несколько метров стали строить аппараты, диаметр которых исчисляется сантиметрами.

Поскольку при этом пропускная способность понижается, для очистки больших количеств выбросов устанавливают батарею таких устройств малого диаметра. Эти сооружения получили название батарейных циклонов , или мультициклонов . Каждый единичный циклон в мультициклоне имеет собственный вход газа, но пылесборник у них общий (рис. 24-3). Частицы пыли размерами 10–15 мкм улавливаются в батарейных циклонах более чем на 90%. С эффективностью пылеулавливания 90–96% мультициклоны применяются для очистки выбросов летучей золы из топок с колосниковыми решетками; из установок, использующих пылевидное топливо; для отделения пыли, выбрасываемой из вращающихся печей цементного производства; из агломерационных установок, различного рода сушилок и известковых печей.

Рис. 24-3. Схема мультициклона: а - полный аппарат: 1 - поступление газа; 2 - выход очищенного газа; 3 - циклонные элементы; 4 - бункер для сбора пыли; б - элемент мультициклона: 1 - вход загрязненного газа; 2 - выход очищенного газа

Сооружения для мокрого пылеулавливания. Устройства для мокрого пылеулавливания используются для улавливания пылевых частиц, имеющих размеры от 1 до 100 мкм и применяются для предварительной очистки выбросов перед электрофильтрами, рукавными фильтрами. В качестве орошающей жидкости в аппаратах мокрого пылеулавливания используют, как правило, воду.

По способу действия аппараты для мокрой очистки газов делятся на следующие группы:

полые газопромыватели (промывные камеры и башни, полые скрубберы);
насадочные газопромыватели (насадочный скруббер);
барботажные и пенные аппараты;
мокрые аппараты ударно-инерционного типа (ротоклон и др.);
мокрые аппараты центробежного действия (циклон с водяной пленкой, скруббер ВТИ, мокрые прутковые уловители ВТИ);
динамические газопромыватели (механические скрубберы, дезинтеграторы);
скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури).

Распространенными сооружениями для мокрого пылеулавливания являются скрубберы , обеспечивающие высокую степень очистки воздуха от частиц пыли (рис. 24-4). В некоторых типах скрубберов для улавливания частиц пыли используется только распыление воды (полый скруббер). В других типах могут быть встроенные насадки с пористым материалом (насадочные скрубберы). В них воздух очищается от пыли как за счет действия распыленной воды, так и улавливания ее смоченной поверхностью насадки. В барботажных и пенных аппаратах очищаемые газы проходят через слой жидкости в виде пузырьков. Эти сооружения эффективны для улавливания пылевых частиц размерами более 5 мкм. Однако вследствие невысокой производительности барботажные пылеуловители сейчас применяются мало.

Рис. 24-4. Схема насадочного скруббера: 1 - вход газа; 2 - поступление воды; 3 - система орошения со спринклерами; 4 - распределительная насадка; 5 - выход очищенного газа; 6 - основная насадка; 7 - бункер для сбора загрязненной вод

В пенных аппаратах за счет определенной скорости подачи очищаемого газа в зону контакта с жидкостью происходит переход жидкости в состояние турбулизированной пены. Линейная скорость газов, равная 1 м/с, обеспечивает устойчивый пенный режим.

Фильтрующие сооружения для пылеулавливания. Для очистки газа путем фильтрации используют тканевые, волокнистые фильтры и фильтры с зернистой загрузкой.

Тканевые, или рукавные, фильтры состоят из ряда матерчатых рукавов, подвешенных внутри корпуса фильтра (рис. 24-5).

Рис. 24-5. Схема рукавного фильтра: 1 - вход газа на очистку; 2 - выход очищенного газа; 3 - механизм встряхивания; 4 - бункер для сбора пыли

Подлежащий очистке газ подается в нижнюю часть корпуса, поступает внутрь матерчатых рукавов; пыль остается на внутренней поверхности рукавов, а воздух проникает через поры материала рукавов и выводится наружу. По мере его работы поры материала забиваются пылью, сопротивление фильтра возрастает и возникает необходимость его очистки. Последняя производится путем автоматического встряхивания рукавов. В некоторых конструкциях, кроме того, производится продувка рукавов обратным током воздуха. Пыль из рукавов при встряхивании попадает в бункер, из которого удаляется шнековым устройством. Рукавные фильтры широко применяются в цветной металлургии, цементной промышленности, на мукомольных предприятиях.

К числу высокоэффективных волокнистых фильтров относят фильтры академика Петрянова. Фильтрующие волокнистые материалы (ФП-фильтры Петрянова) выпускаются на основе перхлорвинила (ткань ФПП), ацетилцеллюлозы (ФПА) и др. Ткань ФПП может эксплуатироваться при температуре от +60 до –250 °С. Ткань ФПА термостойкая, она выдерживает температуру до 200 °С, но растворяется в сильных кислотах. Фильтры тонкой очистки газов работают эффективно лишь в том случае, если концентрация аэрозоля в воздухе не превышает 0,5 мг/м³ . Следовательно, воздух должен подвергаться предварительной очистке с помощью любых других устройств: циклонов, тканевых фильтров на основе грубого волокна и пр. Кроме того, на эффективность работы фильтров тонкой очистки неблагоприятно влияет наличие паров или капель жидкости в очищаемом воздухе. При обеспечении благоприятных условий эксплуатации продолжительность работы фильтров достигает нескольких тысяч часов. Например, при очистке атмосферного воздуха с нагрузкой 150 м³ /ч-м² и концентрацией пыли 0,2–0,4 мг/м³ фильтры ФПП-15-1,5 или ФПП-15-3 могут работать непрерывно более 4000–5000 ч.

В зернистых фильтрах улавливающие элементы (полимерные гранулы, куски гранита, керамические кольца Рашига и другой материал) могут быть в неподвижном или подвижном состоянии. Эти типы фильтров позволяют очищать газы с температурой до 1000 °С. Кроме того, материал загрузки фильтра устойчив к действию кислот, щелочей и других агрессивных сред.

Пылеочистка в постоянном электрическом поле, электрофильтры. Очистка воздуха на электрофильтре (рис. 24-6) осуществляется за счет электростатических сил. Для этого воздух пропускают между двумя электродами с направленным в одну сторону полем высокого напряжения. Частицы пыли задерживаются у противоположно заряженного так называемого осадительного электрода. С него пылевые частицы удаляются механическим путем в бункер. Различают трубчатые и пластинчатые электрофильтры. В первых осадительные электроды имеют вид трубок, внутри них подвешиваются коронирующие электроды. Пластинчатые электрофильтры состоят из параллельно размещенных пластин осадительных электродов, а между ними располагаются коронирующие электроды. Осадительные электроды электрофильтров заземляются.

Рис. 24-6. Схема электрофильтра: 1 - коронирующий электрод; 2 - рама для крепления коронирующих электродов; 3 - осадительный электрод; 4 - бункер для сбора пыли; 5 - заземление осадительного электрода

Электрофильтры с успехом применяются для обеспыливания выбросов и аспирационного воздуха агломерационных установок в металлургии, для очистки доменного газа, выбросов из вращающихся печей цементных заводов, в производстве серной кислоты.

Электрофильтры относятся к наиболее эффективным средствам очистки воздуха от пыли. Достоинством их является способность очищать воздух, содержащий частицы с самым малым диаметром - собственно пыль, дымы и туманы.

Данные о сравнительной эффективности перечисленных газоочистных и пылеулавливающих сооружений приведены в табл. 24-2.

Таблица 24-2. Техническая эффективность очистки отходящих газов от пыли различными аппаратами
Пылеуловители	Эффективность очистки, %, при размере частиц в мкм
Пылеуловители	50	10	5	1
Циклоны	96	85	67	10
Мультициклоны	99	96	89	20
Скрубберы с орошением	99	96	95	35
Пенный аппарат	99	94	88	60
Тканевые фильтры	99	99	99	99
Электрофильтр	99	98	92	88

Зная техническую эффективность тех или иных сооружений, а также объем выброса и дисперсный состав пыли в нем, в процессе гигиенической экспертизы проектов строительства объектов хозяйственной и иной деятельности, а также в процессе санитарно-эпидемиологического надзора при их эксплуатации можно грамотно оценивать гигиеническую эффективность предусматриваемых или осуществляемых санитарно-технических мероприятий по охране атмосферного воздуха.

Химические методы газоочистки (обезвреживания газовых выбросов). Для очистки промышленных выбросов в атмосферу от газовых компонентов используются следующие процессы:

абсорбцию жидкостью;
адсорбцию твердым веществом;
каталитическое превращение вредных газообразных компонентов выброса в безвредные соединения.

Абсорбционный метод. Суть этого метода заключается в переводе молекул вредных примесей из газовой среды выброса в жидкую фазу абсорбента. Чаще всего в качестве абсорбента применяют воду или водные растворы оснований и кислот, в некоторых случаях предпочтение отдается маслам или другим жидкостям. Абсорбенты могут просто растворять газы, не вступая с ними во взаимодействие (физические абсорбенты ), или вступать в реакции с очищаемым газом, образуя при этом другие соединения, например раствор едкого натра, этаноламин и др. (химические абсорбенты). Химическая абсорбция применяется для очистки газов от сероводорода, диоксида углерода, диоксида серы и др. При этом абсорбентами служат водные растворы слабых оснований. Часть абсорбентов после использования может быть регенерирована и возвращена в технологический процесс. Выпадающие в процессе регенерации соли (шлам) утилизируются, а при невозможности утилизации направляются на захоронение в шламоотвалы или на полигоны ТПО.

Наиболее простой аппарат абсорбционной очистки - промывная башня . Она представляет собой полое цилиндрическое сооружение с различными насадками внутри, которые обеспечивают большую поверхность контакта газа с абсорбентом. Газ поступает снизу навстречу жидкости через насадки, проходит через жидкость и поднимается к следующей тарелке с колпачками. Используются также мокрые центробежные скрубберы. Вода в них распыляется вверху башни и подается противотоком очищаемому газу.

Одна из широко применяющихся разновидностей химической абсорбции, сопровождающейся необратимой реакцией, - процесс поглощения кислых газов растворами сильных оснований.

Адсорбционный метод. Этот метод основан на способности некоторых материалов поглощать из газов примеси. Он применяется прежде всего там, где в ходе производственного процесса теряются ценные продукты, в частности растворители. Чаще всего в качестве адсорбента используют активированный уголь, силикагель и другие материалы.

Процесс очистки складывается их трех этапов: контакта газа с твердым адсорбентом, десорбции, т.е. отделения уловленных газообразных примесей (паров растворителей), и рекуперации (возвращение в технологический процесс) растворителей после регенерации. Десорбция производится с помощью пара. После этого уголь вновь пригоден к использованию в качестве адсорбента. Эффективность адсорбционных методов может достигать 98%.

Следует заметить, что абсорбционные и адсорбционные методы очистки газов имеют ряд недостатков. В частности, при низких концентрациях удаляемых примесей (например, диоксида серы, галоидов, сероводорода, серной кислоты) эти методы малоэффективны и неэкономичны. В этих случаях предпринимаются попытки использовать для поглощения и очистки газов ионообменные смолы.

Поглощение газов ионообменными смолами представляет собой процесс молекулярной сорбции . Ионитами могут быть кислоты, основания, комплексообразователи, окислители. Могут применяться и полимеры с неионогенными функциональными группами.

Каталитические методы. В некоторых производствах, когда в выбросах имеются многокомпонентные смеси загрязняющих веществ, химические, сорбционные и конденсационные методы очистки отходящих газов не дают нужного эффекта. Эффективными в этих случаях могут оказаться методы очистки воздуха от органических примесей каталитическим окислением (дожиганием). Важное значение имеют подбор соответствующего катализатора и режим его работы. Конструктивно процесс каталитического окисления представлен на рис. 24-7.

Рис. 24-7. Схема установки каталитического окисления: 1 - вход отходящих газов; 2 - ловушка (циклон); 3 - теплообменник; 4 - подогреватель; 5 - контактный аппарат; 6 - вентилятор; 7 - выход очищенных газов; 8 - бункер для пыли

Отходящие газы в ловушке освобождаются от несгораемых компонентов и конденсата. Затем они нагреваются в теплообменнике за счет тепла очищенного газа и в подогревателе до температуры начала реакции. В контактном аппарате газы окисляются на том или ином катализаторе до диоксида углерода и воды. Очищенные газы выбрасываются в атмосферу.

Исследования показали, что наибольшей каталитической активностью обладают хромоникелевые сплавы. Пропускание паров этилового спирта и ксилола через эти катализаторы при температуре 350–450 °С приводит к их полному окислению.

На нефтеперегонных заводах остаточные горючие газы, не задержанные на очистных сооружениях, обезвреживают путем сжигания (окисления) "на трубе". При достаточных концентрациях горючих веществ в выбросе сгорание осуществляется самопроизвольно после инициированного первичного воспламенения, при малых концентрациях - с помощью различных катализаторов.

Для обеспечения окисления оксида углерода и углеводородов в отработавших газах ДВС автомобилей до конечных продуктов сгорания применяются пламенные нейтрализаторы . Для дожигания углеводородов и оксида углерода, разложения оксидов азота используются каталитические нейтрализаторы , которые делятся на окислительные, восстановительные и трехкомпонентные. Из них более распространены окислительные нейтрализаторы на дизельных и бензиновых двигателях. Они обеспечивают окисление оксида углерода, углеводородов и альдегидов. Восстановительные нейтрализаторы используются меньше, в основном для восстановления оксида азота. Трехкомпонентные нейтрализаторы предназначены для очистки отработавших газов от оксида углерода, углеводородов, оксидов азота. Каталитические нейтрализаторы достаточно эффективны, однако стоимость их очень велика.

В этом разделе рассмотрены лишь схемы и принципы работы основных типов аппаратов для очистки выбросов в атмосферный воздух. Постоянно происходят совершенствование аппаратов, дооснащение их дополнительными устройствами (в том числе автоматикой), осуществляется подбор новых конструктивных материалов, в частности коррозионно- и термостойких и пр. Большой диапазон различий и в размерах сооружений: от малых, сопоставимых с ростом человека (например, циклон в цехе деревообработки), до огромных, занимающих целые цеха, комплексов (рис. 24-8). Из рассмотренных типов сооружений и их модификаций на предприятии разрабатывают схемы очистных сооружений для обезвреживания выбросов. Состав сооружений и их последовательность в схеме определяются физико-химическими характеристиками выброса, мощностью предприятия, техническими параметрами отдельных очистных сооружений.

Рис. 24-8. Батареи электрофильтров (внешний вид)

Планировочные мероприятия

Технологические и санитарно-технические мероприятия не всегда обеспечивают качество выброса, при котором соблюдается состав атмосферного воздуха поселений на уровне требований санитарных правил и нормативов. В этом случае возникает необходимость использования планировочных мероприятий. Наиболее важные из них - функциональное зонирование территории поселения, планировка жилых районов, озеленение территории поселений, организация СЗЗ, увеличение высоты дымовой или вентиляционной трубы предприятия.

Вопросы зонирования территории поселений, планировки жилых районов и озеленения территории поселений подробно будут рассмотрены в разделе VI "Гигиена планировки поселений". Здесь необходимо сказать, что одна из целей функционального зонирования территории поселения - разобщение расстоянием селитебной зоны и рекреационных территорий от промышленных и иных объектов, характеризующихся большим объемом выбросов путем организации санитарно-защитных зон.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) - территория вокруг промышленного предприятия или иного технического объекта, являющегося источником воздействия на среду обитания и здоровье человека, размеры которой обеспечивают снижение уровней воздействия производственных факторов (выбросов в атмосферный воздух, уровней шума, вибрации, электромагнитного и ионизирующего излучения и пр.) в селитебной и рекреационной зонах до пределов, допустимых санитарными правилами, гигиеническими и экологическими нормативами.

Источники воздействия на среду обитания и здоровье человека - антропогенные объекты, уровни производственных факторов которых за пределами промышленной площадки превышают гигиенические нормативы (ПДК или ПДУ) для населенных мест или вклад которых в загрязнение жилых зон превышает 0,1 ПДК (ПДУ).

В соответствии с Земельным кодексом РФ (№ 136-ФЗ 2001 г.) территория СЗЗ относится к категории земель промышленности (ст. 88) и на ней вводится особый режим использования, ограничивающий или запрещающий те виды деятельности, которые не совместимы с целями установления зон (ст. 87, п. 3). Закон "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" диктует необходимость соблюдения санитарных правил при организации СЗЗ и установлении в них соответствующего режима.

Организация СЗЗ необходима в том случае, если после проведения на предприятии всех технологических и технических мер по очистке и обезвреживанию выбросов в атмосферный воздух, ограничению распространения техногенных физических факторов, разработанных на уровне передовых достижений науки и техники, не удается достичь снижения уровней воздействия на территории селитебной и рекреационной зон до допустимого санитарными правилами и гигиеническими нормативами. Исходя из этого можно сформулировать цель СЗЗ: разобщение пространством источника воздействия на среду обитания и территории селитебной и рекреационной зон для создания условий рассеивания промышленных выбросов в атмосфере, обеспечивающих соблюдение гигиенических нормативов на территории этих зон.

Расчет размеров СЗЗ производится на основе Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий с помощью компьютерных программ. Методика расчета учитывает неравномерность распространения загрязнения атмосферного воздуха по географическим румбам в связи с различной частотой направления ветра путем введения соответствующих коэффициентов.

Размер СЗЗ, определяемой относительно выброса химических веществ в атмосферный воздух, рассчитывается от границы промплощадки при наличии низких и средней высоты организованных источников холодных выбросов, рассредоточенных по территории промплощадки, неорганизованных источников выбросов. В случае наличия только высоких организованных источников нагретых выбросов расчет размера СЗЗ производится от источника выброса - дымовой или вентиляционной трубы. Расчет размеров СЗЗ относительно физических производственных факторов осуществляется от источника.

При установлении размеров СЗЗ наряду с расчетами загрязнения атмосферного воздуха проектируемым предприятием обязательно должны учитываться как перспективы развития предприятия, так и фактическое загрязнение атмосферного воздуха другими существующими источниками воздействия. Для повышения надежности решения о размерах СЗЗ целесообразно учитывать результаты лабораторных исследований атмосферного воздуха в районах размещения аналогичных действующих объектов.

Промышленные предприятия в зависимости от объема и вредности выбросов в атмосферный воздух разделены на 5 классов, для каждого из которых установлен размер СЗЗ: для предприятий 1-го класса - 1000 м, 2-го - 500 м, 3-го - 300 м, 4-го - 100 м и 5-го класса – 50 м.

Для крупных современных промышленных комплексов (черная и цветная металлургия, нефтепереработка и нефтехимия, биосинтез, лесная промышленность) СЗЗ устанавливаются как единое образование, охватывающее все предприятия комплекса. При этом размеры СЗЗ, которые определены санитарной классификацией для отдельных элементов комплекса, рассматриваются как ориентировочные.

При некоторых условиях возможно уменьшение или увеличение размеров СЗЗ. Условие, позволяющее уменьшить размер СЗЗ, - объективное доказательство стабильного достижения нормативного уровня загрязнения атмосферного воздуха на границе СЗЗ и за ее пределами материалами систематических (не менее чем годовых) лабораторных наблюдений за состоянием атмосферного воздуха. Данные, полученные расчетным путем, а также уменьшение мощности, перепрофилирование предприятия и связанное с этим изменение класса опасности не являются достаточными для обоснования сокращения величины СЗЗ. Санитарные правила указывают на невозможность пересмотра принятой величины СЗЗ, учитывающей максимальную проектную или фактически достигнутую мощность, при временном сокращении объема производства.

Увеличение размера СЗЗ по сравнению с требуемой по классификации допускается только при невозможности обеспечения современными техническими и технологическими средствами нормативных уровней по любому фактору воздействия, подтвержденной соответствующей квалифицированной экспертизой.

Изменение размеров СЗЗ для предприятий 1-го и 2-го классов осуществляется органами государственной исполнительной власти на основании постановления главного государственного санитарного врача России, для предприятий 3, 4 и 5-го классов - постановления главного государственного санитарного врача субъекта РФ.

Для объектов с недостаточно изученными технологическими процессами, не имеющими аналогов в стране и за рубежом, размеры СЗЗ устанавливаются в каждом конкретном случае на основании постановления главного государственного санитарного врача РФ.

В СЗЗ не допускается размещение коллективных и индивидуальных дачных и садово-огородных участков. предприятий по производству лекарственных средств, складов фармацевтических предприятий, предприятий пищевой промышленности, оптовых складов продовольственного сырья и пищевых продуктов, комплексов сооружений для подготовки и хранения питьевой воды, спортивных сооружений, парков, образовательных, детских, лечебно-профилактических и оздоровительных учреждений.

На территории СЗЗ может быть разрешено размещение сельскохозяйственных угодий для выращивания технических культур, не используемых для производства продуктов питания и кормов для домашних животных. Можно располагать также пожарные депо, прачечные, гаражи и площадки для стоянок общественного и индивидуального транспорта, автозаправочные станции и связанные с обслуживанием данного предприятия здания управления, конструкторских бюро, поликлиник. Санитарные правила разрешают также размещать на территории СЗЗ предприятия меньшего класса вредности. Однако при согласовании проекта необходимо убедиться, что работники такого предприятия не подвергнутся неблагоприятному воздействию на здоровье производственных факторов, для нейтрализации которых была организована СЗЗ.

В СЗЗ предприятий 4-го и 5-го классов должно быть озеленено не менее 60% площади; предприятий 2-го и 3-го классов - не менее 50%, предприятий с СЗЗ 1000 м и более - не менее 40% площади. Зеленые насаждения исполняют роль своеобразных фильтров, влияют на рассеивание промышленных выбросов в атмосфере, изменяя ветровой режим, циркуляцию воздушных масс и др. Защитная роль зеленых насаждений во многом зависит от породного состава, ширины полос насаждений, формы и ажурности крон и ряда других причин. Взвешенные в воздухе вещества, проходя с воздухом через крону растений, оседают на растительности. Установлено, что в зависимости от густоты посадок зеленых насаждений, их ширины, направления ветра из воздуха путем фильтрации может удаляться до 75% грубой фракции пыли (размер частиц диаметром 50 мкм). Газозащитный эффект зеленых насаждений зависит от способа озеленения, пород деревьев и кустарников, времени года. Однорядная посадка деревьев снижает концентрацию загрязнений зимой на 0–3 %, летом - на 7–10%. Двухрядная - соответственно на 3–6 и 10–20%, двухрядная с кустарником - на 5–7 и 30–40%, а четырехрядная - на 10–15 и 50–60%.

Устойчивость отдельных пород деревьев и кустарников к действию загрязняющих атмосферный воздух химических веществ различна. Наиболее вредны для растений диоксид серы, соединения фтора, озон, ПАН, хлорсодержащие соединения. И поэтому важно обеспечить выбор оптимальной видовой структуры зеленых насаждений в ЗСО.

К числу газостойких деревьев и кустарников относят клен ясенелистый, тополь черный (осокорь), тую западную. Средняя газостойкость у акации белой, клена красного, вяза обыкновенного, ели голубой, ивы белой, липы мелколистной, различных тополей и у кустарников (бузина красная, ива ломкая, сирень венгерскаа). Породы, которые не отличаются стойкостью к газовому загрязнению, - береза пушистая, ель обыкновенная, клен остролистный, сосна обыкновенная, а из кустарников - акация желтая, сирень обыкновенная. Исходя из сказанного ясно, что разработка проекта озеленения СЗЗ, который является частью проекта СЗЗ, - задача сложная и ответственная и должна выполняться квалифицированными специалистами в области ландшафтной архитектуры.

Для защиты жилой зоны и рекреационных территорий от неблагоприятного влияния выбросов автомагистралей и линий железнодорожного транспорта санитарными правилами предусмотрены санитарные разрывы , имеющие режим СЗЗ, но не требующие разработки проекта их организации. Величина разрыва определяется в каждом конкретном случае на основании расчета рассеивания загрязнений атмосферного воздуха и уровней воздействия физических факторов (шума, вибрации, ЭМП и пр.).

Санитарные разрывы участков сельскохозяйственных полей, которые обрабатываются пестицидами и агрохимикатами авиационным способом, от поселения должны составлять не менее 2000 м.

Высота дымовой или вентиляционной трубы. Одно из планировочных мероприятий по защите атмосферного воздуха поселений - регулирование условий рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере путем увеличения высоты выброса (высоты дымовой или вентиляционной трубы). Чаще всего это касается высоты трубы предприятий тепловой энергетики - государственных районных электростанций (ГРЭС) и ТЭЦ. Обычная высота трубы таких предприятий - 100–120 м. При этом радиус "зоны задымления", в которой приземные концентрации превышают уровень ПДК, составляет 2–2,5 км. При увеличении высоты трубы до 180–240 м, а в некоторых случаях до 300 м радиус зоны задымления увеличивается до 5–10 км, однако приземные концентрации загрязнений значительно уменьшаются. Это обусловлено двумя причинами: расширением угла раскрытия факела выброса и повышением турбулентности за счет более высоких скоростей ветра на высоте. Однако специалисты считают, что использование для развития города территорий, попадающих в зону задымления, не оправдано даже в том случае, если расчеты показывают, что приземные концентрации не превысят уровня ПДК. Существует опасность попадания таких территорий в неблагоприятные санитарные условия в периоды ухудшения рассеивания в условиях штиля или температурной инверсии, туманообразования, а также в связи с возможным дальнейшим наращиванием мощности тепловой (электрической) станции.

Таким образом, увеличение высоты трубы на энергетических объектах не сопровождается сокращением объема выброса или снижением его вредности. Оно лишь снижает приземные концентрации его компонентов. Однако при этом увеличивается количество населения, проживающего в зоне влияния выброса. Вот почему увеличение высоты трубы нельзя рассматривать как мероприятие, компенсирующее известные, но отсутствующие на данном объекте приемы обезвреживания выбросов. В условиях большого города с большим количеством разнообразных источников загрязнения воздуха и многокомпонентным составом выбросов увеличение высоты трубы не улучшит санитарную обстановку. Строительство высоких труб на энергетических объектах целесообразно на территориях с низкой плотностью населения при условии полного комплекса технологических и санитарно-технических мероприятий и при отсутствии вблизи других серьезных источников загрязнения атмосферы.

Планировка территории поселения. Некоторые планировочные мероприятия на территории селитебной зоны направлены в основном на уменьшение вредности автотранспорта как источника загрязнения атмосферного воздуха. Кроме упомянутых выше санитарных разрывов между автомагистралями и жилой зоной и зоной их озеленения, снижения концентрации отработавших газов ДВС в жилой зоне можно добиться и некоторыми планировочными приемами. Сравнительная оценка защитной функции таких приемов дана в табл. 24-3.

Таблица 24-3. Снижение концентраций отработавших газов автотранспорта при различных приемах планировки, % (по Фельдману Ю.Г., 1971)
Планировочные приемы	Снижение уровня загрязнения
Зонирование застройки (ближайшая к магистрали зона - здания коммунально-бытового назначения, вторая зона - малоэтажная застройка, третья – многоэтажная застройка, четвертая - детские, лечебные и другие учреждения)	До 90
Периметральная 9-этажная застройка	40–60
То же с арками со стороны магистрали	35–50
Свободная застройка при отсутствии защитного озеленения (80 м от магистрали)	39–75
Расположение проезжей части в выемке, на насыпи, на эстакаде	15–40

Примечание. За 100% принят уровень загрязнения на краю проезжей части с подветренной стороны.

Учитывая, что неравномерность работы ДВС (частые остановки, переключения скоростей, работа на холостом ходу и т.п.) - основная причина повышения токсичности отработавших газов, большую роль в оздоровлении атмосферы городов играет рационализация дорожной сети. К приемам рационализации дорожной сети относится организация безсветофорных транспортных развязок путем строительства подземных туннелей, надземных эстакад и других дорожных сооружений. Большой эффект дает строительство обводных или кольцевых дорог для исключения транзитных потоков автотранспорта через территорию городской застройки.

Административные мероприятия

Административные мероприятия, направленные на охрану атмосферного воздуха поселений, заключаются в организации одностороннего движения на узких улицах города, организации пешеходных зон, на которых запрещено движение автотранспорта, оборудование "перехватывающих стоянок" автотранспорта у конечных станций метрополитена и других способов регулирования транспортных потоков.

Не менее эффективны и мероприятия, направленные на контроль состояния ДВС: соблюдение установленных сроков и регламента технического обслуживания (ТО-1 и ТО-2), сроков техосмотра транспортных средств, введение штрафных санкций за нарушение указанных сроков.

Особо следует отметить административно вводимое временное ограничение мощности предприятий, имеющих выбросы в атмосферу, на период прогноза опасных погод (глубокие температурные инверсии, длительное безветрие и пр.).

24.3. Система государственного мониторинга атмосферного воздуха

В целях контроля загрязнения атмосферного воздуха, комплексной оценки и прогноза его состояния в России организован государственный мониторинг атмосферного воздуха. Государственный мониторинг атмосферного воздуха является составной частью государственного мониторинга окружающей среды и, в соответствии с Постановлением Правительства РФ 2004 г., осуществляется Федеральной службой гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды (Росгидромет). В Российской Федерации сеть мониторинга атмосферного воздуха в 2002 г. охватывала 258 городов, наблюдения проводились на 689 стационарных постах Росгидромета. На основе полученных данных ежегодно выпускают государственные доклады "О состоянии и охране окружающей среды Российской Федерации".

Система контроля и наблюдения за атмосферным воздухом Росгидромета соответствует нормативным требованиям. Организация и проведение наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха в городах, на региональном и фоновом уровнях осуществляются в соответствии с руководящим документом РД 52.04.186-89 "Руководство по контролю загрязнения атмосферы".

Предусмотрена организация 3 категорий постов наблюдения: стационарных, маршрутных и подфакельных. Первые из них должны обеспечить регулярный отбор проб воздуха в фиксированной точке местности или непрерывную регистрацию содержания загрязняющих веществ при наблюдениях, проводимых последовательно по графику во времени. Из числа стационарных постов выделяют опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных изменений содержания основных и наиболее распространенных загрязняющих веществ. Маршрутные посты предназначены для регулярного отбора проб воздуха в точках, в которых нецелесообразна установка павильона стационарного поста, или если необходимо более детально изучить загрязнение воздуха (например, вдоль автотрассы). Отбор проб на маршрутных постах производится с помощью специально оборудованной автомашины-лаборатории. Маршрутные посты дополняют массив наблюдений, проводимых на стационарных постах. Подфакельные (подвижные) посты предназначены для отбора проб под дымовым (газовым) факелом предприятия для характеристики зоны влияния выброса.

Стационарные посты наблюдения размещают в специальных павильонах на территории жилых районов с разными типами застройки, на территориях, которые примыкают к магистралям с интенсивным движением автотранспорта, в зонах отдыха. Пост должен располагаться на открытой и хорошо проветриваемой территории, имеющей непылящую поверхность в виде асфальта, твердого грунта, газона. Это необходимо для исключения искажения результатов измерений. Для размещения стационарных и маршрутных постов необходимо знать состояние атмосферного воздуха, для чего должны проводиться предварительные исследования с целью выявления роли разных источников (промышленных, бытовых, автотранспорта) в загрязнении атмосферного воздуха.

Количество стационарных постов Росгидромета зависит от численности населения, площади города или поселка, рельефа местности, уровня развития промышленности, характера размещения промышленных предприятий, мест отдыха и курортных зон.

В последние годы посты наблюдения за качеством атмосферного воздуха организуют также санитарные лаборатории производственных объединений и промышленных предприятий на основании действующего положения о санитарной лаборатории на промышленном предприятии с целью проведения производственного контроля мероприятий по охране атмосферного воздуха.

Установлены 4 программы наблюдений на стационарных постах: полная, неполная, сокращенная и суточная. Цель полной программы - получение оперативной информации о разовых и среднесуточных концентрациях. Для этого ежедневные наблюдения должны проводиться непрерывно с помощью автоматических устройств или дискретно, не менее 4 раз в сут, а именно в 1, 7, 13 и 19 ч по местному декретному времени.

Неполная программа предназначена для получения оперативной информации о разовых концентрациях на основе исследований, проводимых в 7, 13 и 19 ч местного декретного времени.

Сокращенная программа предусматривает наблюдение только за разовыми концентрациями. Исследования проводятся в 7 и 13 ч местного декретного времени. Как правило, они рекомендуются в районах, где содержание загрязняющих веществ систематически ниже 1/20 максимальной разовой ПДК.

Программа суточного отбора проб предназначена для получения информации о среднесуточной концентрации. Наблюдения по этой программе проводятся путем непрерывного суточного отбора проб.

Одновременно определяют параметры метеорологических условий: направление и скорость ветра, температуру и влажность воздуха, состояние погоды и подстилающей поверхности.

В период неблагоприятных метеорологических условий содержание загрязняющих веществ необходимо определять через каждые 3 ч. Одновременно должны отбираться пробы под факелами источников загрязнения на таких расстояниях, которые характеризуются максимальным загрязнением, а также на территории с наибольшей плотностью населения.

На стационарных и маршрутных постах определению подлежат пыль, диоксид серы, оксид углерода, оксид и диоксид азота. Выбор перечисленных компонентов в качестве обязательных обусловлен тем, что они присутствуют повсеместно и составляют 95% общих выбросов в атмосферный воздух. Еще 3–4% - соединения серы, галогены, фенол и аммиак. Другие специфические вещества, характерные для промышленных выбросов на территории расположения поста, составляют менее 1% валовой массы всех выбросов; однако среди них могут быть высокоопасные соединения, которые должны быть также включены в программу контроля. Обязательному контролю подлежат растворимые сульфаты - в городах с населением более 700 000 чел., формальдегид и соединения свинца - в городах с населением более 500 000 чел., в городах с числом жителей более 100 000 чел - БП. В городах, где имеются предприятия черной и цветной металлургии, должны определяться металлы. Перечень определяемых веществ необходимо пересматривать с учетом данных инвентаризации промышленных выбросов не реже 1 раза в год, а также при появлении новых источников выбросов.

Подфакельные наблюдения проводятся в районе отдельно стоящего источника выброса или группы источников как на территории города, так и за его пределами. Наблюдения осуществляются только за веществами, специфическими для обследуемого предприятия. Отбор проб и измерение концентраций при подфакельных наблюдениях проводятся в точках, расположенных по оси факела выброса, а также слева и справа по линии, перпендикулярной оси факела на расстояниях 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 15 и 30 км от источника выброса. Общее число точек наблюдения устанавливают с учетом высоты и мощности выброса, особенностей размещения селитебных территорий. На каждом расстоянии от источника должно быть не менее 50 измерений каждого вещества.

Если направление факела при отборе пробы меняется, то исследования прекращают, а посты перемещают в соответствии с изменившимся направлением факела.

Отбор проб на всех постах наблюдения проводится в зоне дыхания человека, т.е. на высоте от 0,5 до 3,5 м от уровня земли (приземные концентрации).

Для характеристики степени загрязнения воздуха поселения используются разовые, среднесуточные, среднемесячные и среднегодовые концентрации. Отбор проб для определения разовых концентраций должен продолжаться 20–30 мин. На их основе устанавливают среднесуточные концентрации , представляющие собой среднеарифметическое значение разовых концентраций. Среднемесячная концентрация загрязняющих веществ представляет собой среднеарифметическое значение всех разовых концентраций за 1 мес на одном посту или среднеарифметическое значение всех среднесуточных концентраций при непрерывном отборе проб. Среднегодовая концентрация - это среднеарифметическое значение разовых или среднесуточных концентраций.

В качестве критерия уровня загрязнения атмосферного воздуха поселения в системе Росгидромета при составлении справок и обзоров используют КИЗА, который позволяет дать оценку уровня многокомпонентного загрязнения воздуха одним числовым выражением.

Комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА) - это количественная характеристика уровня загрязнения атмосферного воздуха всеми компонентами, характерными для конкретной территории с учетом их класса опасности.

КИЗА часто используется в проектах строительства для характеристики состояния атмосферного воздуха в районе строительства, поэтому санитарному врачу необходимо знать этот показатель и условия его использования. По сути, КИЗА аналогичен показателю К (см. главу 23) и позволяет получить представление об уровне загрязнения атмосферного воздуха поселения или его частей многокомпонентными выбросами и о его временной динамике. Уровень загрязнения воздуха считается низким при КИЗА ниже 5, повышенным - от 5 до 6, высоким - от 7 до 13 и чрезвычайно высоким - равном или превышающем 14. Росгидромет в ежегодных обзорах выделяет города с самым высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха (КИЗА выше 14). В перечне, как правило, фигурируют те города и промышленные центры, в которых размещены крупные предприятия цветной и черной металлургии, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности и энергетические мощности.

Следует подчеркнуть, что приведенная градация КИЗА свидетельствует об уровне загрязнения воздуха, но степень влияния такого уровня на здоровье населения в конкретной санитарной ситуации она не показывает.

Несмотря на определенную условность КИЗА, этот показатель очень полезен для текущего наблюдения (мониторирования) и анализа динамики состава атмосферного воздуха во времени. Представление о "виновнике" загрязнения - предприятии, ответственном за сложившуюся ситуацию, можно получить с помощью маркера выбросов предприятия.

Маркер выбросов предприятия - загрязняющее вещество, выбрасываемое в составе пылегазовых смесей предприятия, по содержанию которого в приземном слое атмосферы могут быть сделаны достоверные выводы о выбросах предприятия в целом.

Вещества-маркеры должны удовлетворять следующим требованиям:

выбрасываться предприятием постоянно или систематически с известной частотой;
должны быть характерны только для данного предприятия;
присутствовать в атмосферном воздухе в точке мониторинга в значимых концентрациях;
обладать низкой реакционной способностью и не подвергаться трансформации;
определяться в атмосферном воздухе тем или иным методом.

Как известно, за счет источников выбросов, которые имеются на данной территории, формируется фоновая концентрация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Под фоновой концентрацией компонента загрязнения воздуха города понимают статистически достоверную величину, полученную при статистической обработке ряда наблюдаемых за 5 лет максимальных концентраций компонента, значение которой превышается в 5% наблюдений. Фоновая концентрация определяется по материалам наблюдений на сети постов Росгидромета либо в целом по городу, либо по отдельным его территориям. Раз в 5 лет фоновая концентрация должна пересматриваться. Данные о фоновых концентрациях выдаются учреждениями Росгидромета по запросам проектных организаций для проектирования мероприятий по охране атмосферного воздуха.

Для интегральной оценки природных условий рассеивания техногенных загрязнений атмосферы в системе государственного мониторинга используется потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) . При его установлении учитываются повторяемость, мощность и продолжительность нескольких метеорологических явлений: приземных инверсий, ветров и туманов. ПЗА оценивается по качественной 5-балльной шкале: низкий, умеренный, повышенный, высокий, очень высокий. ПЗА учитывается при выборе площадки для строительства, а также правило о том, что размещение предприятий 1-го и 2-го классов вредности на территориях с высоким и очень высоким ПЗА допускается в индивидуальном порядке на основании постановления главного государственного санитарного врача России.

Размещение постов наблюдения, перечень веществ, подлежащих контролю, методы их определения, а также периодичность отбора проб атмосферного воздуха в системе мониторинга Росгидромета и на постах предприятий должны согласовываться с органами Госсанэпиднадзора.

При хорошо организованном мониторинге атмосферного воздуха образуется большой массив информации, который должен быть использован при формировании Информационного фонда социально-гигиенического мониторинга. При согласовании порядка работы постов необходимо поставить условия, которые диктуются санитарно-эпидемиологической обстановкой и перспективными задачами Госсанэпиднадзора в районе наблюдения.

Глава 25. Государственный надзор и производственный контроль в области охраны атмосферного воздуха поселений

Государственный надзор в области охраны атмосферного воздуха основывается на Конституции РФ, Федеральном законе от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ "Об охране атмосферного воздуха", а также на положениях Федерального закона от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" и принимаемых в соответствии с ними других федеральных законах и иных правовых актах РФ, законах и иных нормативных правовых актах субъектов РФ.

Федеральный закон "Об охране атмосферного воздуха" в ст. 16 определил требования к охране атмосферного воздуха при проектировании, размещении, строительстве, реконструкции и эксплуатации объектов хозяйственной и иной деятельности. Основное требование – обеспечение непревышения нормативов качества атмосферного воздуха в соответствии с санитарно-гигиеническими и иными нормами и правилами.

Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" установлено, что критерии безопасности и безвредности для человека атмосферного воздуха городских и сельских поселений, в том числе ПДК химических и биологических веществ, устанавливаются санитарными правилами, а нормативы разрабатываемых на основе ПДК предельно допустимых выбросов предприятий утверждаются при наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии их санитарным правилам.

Реализация законодательных положений в части государственного надзора и контроля в области охраны атмосферного воздуха осуществляется несколькими органами исполнительной власти России.

В соответствии с Положением, утвержденным Правительством РФ в 2004 г., Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) осуществляет ведение единого государственного фонда данных о состоянии атмосферного воздуха, его загрязнении (государственный мониторинг атмосферного воздуха); формирование и организацию деятельности стационарных и подвижных пунктов наблюдений, определение их местоположения; обеспечение экстренной информации об опасных погодных явлениях, о фактических и прогнозируемых резких изменениях погоды и связанным с этим загрязнением атмосферного воздуха, угрожающем жизни и здоровью населения. Другими словами, Росгидромет осуществляет мониторинг атмосферного воздуха в масштабах страны и лабораторно-аналитический контроль природных и техногенных источников загрязнения атмосферного воздуха. Основы организации контроля источников техногенного загрязнения атмосферного воздуха изложены в главе 24.

Большую роль в охране атмосферного воздуха играет Федеральная служба в сфере экологии и природопользования (Росприроднадзор) . В Положении об этой службе, утвержденном в 2004 г. Правительством России, отмечено, что она является специально уполномоченным органом исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха. На службу возложен государственный учет объектов, которые могут оказывать негативное воздействие на атмосферный воздух, дано право выдавать разрешения на трансграничное перемещение озоноразрушающих веществ и содержащей их продукции. В компетенции службы выдача разрешений на предельно допустимые выбросы (ПДВ) и временно согласованные выбросы (ВСВ).

Предельно допустимый выброс вещества, загрязняющего атмосферный воздух , - санитарно-технический норматив, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом фонового загрязнения при условии не превышения данным источником гигиенических нормативов (ПДК), на территориях жилой зоны и мест рекреации, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы, других экологических нормативов.

ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферного воздуха таким образом, что выбросы в атмосферу от данного источника и от совокупности источников города с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания веществ в атмосферном воздухе не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДК для населения, растительного и животного мира. Если в атмосферном воздухе населенных мест концентрации веществ превышают ПДК, а значения ПДВ в настоящее время не могут быть достигнуты, нормативный документ предусматривает поэтапное, с указанием длительности каждого этапа, снижение выбросов до значений установленных ПДВ. На каждом этапе устанавливаются ВСВ с учетом значений выбросов предприятий с наилучшей достигнутой технологией производства, аналогичных по мощности и технологическим процессам.

ВСВ устанавливается для действующих стационарных источников выбросов с учетом качества атмосферного воздуха и социально-экономических условий развития соответствующей территории в целях поэтапного достижения установленного ПДВ.

ВСВ нельзя считать нормативом; эта величина введена в стремлении упорядочить процедуру достижения ПДВ в условиях сложившейся неблагоприятной санитарной обстановки, ввести ее во временны́е рамки и тем самым конкретизировать контроль процесса достижения ПДВ.

Значения ПДВ для отдельных предприятий публикуются в сводных томах "Охрана атмосферы города и предельно допустимый выброс", а также в разделе "Охрана окружающей среды" различных видов предпроектной и проектной документации на строительство новых и реконструкцию существующих предприятий.

ПДВ являются удобным и действенным инструментом при осуществлении государственного надзора и производственного контроля в области охраны атмосферного воздуха.

Росприроднадзор организует и проводит государственную экологическую экспертизу технико-экономических обоснований и проектов строительства, реконструкции, расширения, технического перевооружения, консервации и ликвидации объектов хозяйственной деятельности, осуществление которых может воздействовать на окружающую среду, проектов технической документации на новые технологии и технику.

Обеспечение санитарно-эпидемиологического надзора за охраной атмосферного воздуха поселений является одной из основных задач органа Госсанэпиднадзора, входящего в систему Роспотребнадзора. Цель надзора - предупреждение вредного воздействия загрязнения атмосферного воздуха поселений на здоровье и условия жизни населения. Большое значение для организации государственного санитарно-эпидемиологического надзора имеют обязательные гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха поселений и соблюдению гигиенических нормативов при размещении, проектировании, строительстве, реконструкции (техническом перевооружении) и эксплуатации объектов, а также на всех стадиях разработки градостроительной документации.

Индивидуальные предприниматели и юридические лица обязаны осуществлять меры по максимально возможному снижению выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух на базе использования мало- и безотходных технологических процессов, комплексного использования природных ресурсов, а также путем улавливания, обезвреживания и утилизации вредных выбросов. В пределах территорий, на которых загрязнение атмосферного воздуха поселений превышает установленные нормативы, запрещаются размещение, проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию объектов, являющихся источниками загрязнения атмосферы. Что касается реконструкции и технического перевооружения подобных объектов, то они могут быть разрешены при условии сокращения выбросов в атмосферный воздух до ПДВ.

Важным является требование о том, что при отсутствии утвержденных ПДК или ОБУВ для веществ, присутствующих в выбросах в атмосферу, размещение, проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию объектов запрещаются. Обеспечение разработки соответствующих нормативов возлагается на хозяйствующие субъекты.

В деле предупреждения неблагоприятного воздействия загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения одним из наиболее важных моментов является участие представителя государственного санитарно-эпидемиологического надзора в выборе площадки для строительства.

Выбор площадки осуществляется на предпроектной стадии. Подготовка необходимых материалов, связанных с выбором площадки (трассы) для строительства, возлагается на заказчика проекта. Площадка выбирается в соответствии с требованиями действующего законодательства (земельного, водного, лесного и др.) и утвержденной в установленном порядке градостроительной документацией, а именно генеральными планами городов и других поселений, схемами и проектами планировки и застройки территориальных образований. Площадка для строительства новых и расширения существующих объектов выбирается с учетом рельефа местности, характеристики геологической среды, аэроклиматической характеристики, закономерностей распространения промышленных выбросов в атмосфере, а также ПЗА на данной территории.

По итогам рассмотрения материалов по выбору площадки под строительство орган государственного санитарно-эпидемиологического надзора выдает санитарно-эпидемиологическое заключение о соответствии принятых решений, в том числе и по охране атмосферного воздуха поселений, санитарным правилам и гигиеническим нормативам. При возникновении в процессе санитарной экспертизы материалов по выбору площадки под строительство объекта вопросов, требующих проведения научно-исследовательских, экспериментальных или опытно-конструкторских работ, должно быть оформлено санитарное задание, которое включается в задание на проектирование объекта. Земельные участки под строительство предоставляются инвесторам органами исполнительной власти только при наличии положительного санитарно-эпидемиологического заключения.

Следующим этапом санитарно-эпидемиологического надзора являются участие в разработке проекта и экспертиза проекта. Участие в разработке проекта выражается в составлении санитарного задания, которое должно найти отражение в задании на проектирование, утверждаемом заказчиком проекта, и в предоставлении по запросу проектной организации данных информационного фонда СГМ по санитарной характеристике территории, на которой проектируется строительство проектируемого объекта. Для санитарной экспертизы представляются одновременно проектно-сметная документация на строительство объекта и проект организации и благоустройства СЗЗ, который должен быть разработан в соответствии с гигиеническими требованиями к ним и санитарной классификацией предприятий, сооружений и иных объектов. В этих документах должны быть определены также первоочередные мероприятия по переселению жителей, если территория существующей жилой застройки попадает в границы СЗЗ.

В разделе "Оценка воздействия на окружающую среду" (ОВОС) проектно-сметной документации должно содержаться обоснование принятых проектных решений по уменьшению образования и выделения загрязняющих воздух веществ в сопоставлении их с лучшими отечественными и зарубежными аналогами. Также необходимо обоснование выбора оборудования для очистки выбросов с подтверждением принятой эффективности очистки данными о его эксплуатации на аналогичных предприятиях с передовыми технологическими решениями или материалами лабораторно-производственных испытаний при использовании новых приемов очистки.

Наряду с этим проектно-сметная документация должна включать предложения по предотвращению аварийных выбросов загрязняющих веществ, мероприятия по снижению неблагоприятного воздействия залповых временных выбросов, предусмотренных технологическими регламентами, а также обоснование мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в период неблагоприятных метеорологических условий.

Обязательно наличие в представляемой на заключение проектно-сметной документации количественных и качественных характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух по отдельным цехам, производствам, сооружениям, данных о существующих уровнях загрязнения атмосферного воздуха (КИЗА и фоновых концентрациях), которые получены в местных учреждениях Росгидромета, результаты расчетов прогнозируемого загрязнения атмосферного воздуха в районе размещения объекта и их анализ с учетом возможности образования продуктов трансформации компонентов выброса, предложения по ПДВ компонентов выброса.

В число текстовых материалов проектно-сметной документации входят также данные о сметных затратах на осуществление мероприятий по охране атмосферного воздуха, предложения по системе производственного контроля за загрязнением атмосферного воздуха в зоне влияния выбросов проектируемого объекта.

Графические материалы должны быть представлены ситуационным планом района размещения объекта с нанесением на него границ СЗЗ действующих, строящихся и намеченных к строительству объектов, селитебных территорий и зон массового отдыха населения (рекреационных территорий), генплан площадки намечаемого к строительству объекта с нанесением источников выбросов в атмосферный воздух.

В соответствии с Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" строительство объектов по проектам, которые не имеют заключения органа, осуществляющего санитарно-эпидемиологический надзор, об их соответствии санитарным правилам, не допускается. Внесение изменений и дополнений в проектные материалы без санитарно-эпидемиологического заключения о соответствии этих изменений и дополнений санитарным правилам также не допускается.

Наличие положительного санитарно-эпидемиологического заключения по проектно-сметной документации тех или иных объектов вместе с заключениями других надзорных органов дает возможность приступить к строительству.

Санитарно-эпидемиологический надзор за соблюдением гигиенических требований к охране атмосферного воздуха на стадии строительства объекта и ввода его в эксплуатацию по современному законодательству проводится в рамках государственного строительного надзора.

Разрешение о вводе построенного объекта в эксплуатацию выдается органом исполнительной власти на основании Заключения о соответствии (ЗОС) выполненных работ требованиям технических регламентов, иных нормативных правовых актов, в том числе санитарных правил и нормативов, и проектной документации, которое выдается органом государственного строительного надзора. Выдаче ЗОС предшествует итоговая проверка, которая проводится органом государственного строительного надзора.

Важный этап в ходе приемки объекта в эксплуатацию - опробование оборудования . При этом заказчик обязан обеспечить проведение лабораторных исследований качества атмосферного воздуха в зоне влияния выбросов данного объекта. Результаты этих исследований, соотнесенные с объемом выпускаемой продукции в начальный период и подписанные заказчиком, представляют собой обязательную составную часть документов для оформления акта приемки объекта и передаются в орган, осуществляющий государственный строительный надзор.

В случае нарушений санитарных правил, выявленных при итоговой проверке, заказчик проекта должен принять необходимые меры по их устранению до составления акта приемки объекта.

Ввод в эксплуатацию объектов и пусковых комплексов с недоделками, которые могут препятствовать их нормальной эксплуатации и соблюдению гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха, с отступлениями от утвержденного проекта или состава пускового комплекса, без опробования, испытания и проверки работы всего установленного оборудования и механизмов, а также готовности предприятия к осуществлению лабораторного контроля загрязнения атмосферного воздуха не допускается.

Федеральный закон "Об охране атмосферного воздуха" определил также требования к охране атмосферного воздуха при эксплуатации объектов хозяйственной и иной деятельности . В частности, речь идет о запрете эксплуатации указанных объектов, если они не имеют предусмотренных правилами охраны атмосферного воздуха установок очистки газов и средств контроля за выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

В соответствии с требованиями Федерального закона "Об охране атмосферного воздуха" юридические лица, эксплуатирующие объекты, которые имеют источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, обязаны разрабатывать и осуществлять планы организационно-технических мероприятий по обеспечению качества атмосферного воздуха в соответствии с гигиеническими нормативами, а также проведение в порядке производственного контроля лабораторных исследований атмосферного воздуха поселений, расположенных в зоне влияния объекта.

Производственный контроль в области охраны атмосферного воздуха осуществляют юридические лица, индивидуальные предприниматели, на объектах которых имеются источники вредных химических и биологических воздействий на атмосферный воздух и которые назначают лиц, ответственных за проведение производственного контроля, или организуют экологические службы предприятия.

В обязательных гигиенических требованиях к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест уточнены некоторые вопросы, связанные с организацией производственного контроля загрязнения атмосферного воздуха. Результаты производственного контроля должны представляться в санитарно-эпидемиологическую службу в установленном порядке.

Юридические лица, эксплуатирующие объекты, которые имеют источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, должны также своевременно информировать орган государственного санитарно-эпидемиологического надзора обо всех случаях нерегламентированных и аварийных выбросов в атмосферный воздух, разрабатывать мероприятия по ликвидации последствий и предотвращению аналогичных ситуаций, выполнять в установленные сроки предписания органа государственного санитарно-эпидемиологического надзора по устранению нарушений санитарных правил.

В последние годы отмечается рост числа техногенных аварий, сопровождающихся массивными выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух; при этом создаются ситуации, угрожающие жизни и здоровью населения. В подобных случаях ситуация оценивается как критическая, требующая проведения чрезвычайных мероприятий. Это определяет необходимость совместной деятельности санитарно-эпидемиологического надзора с органами Министерства по чрезвычайным ситуациям и ГО РФ при принятии экстренных решений для защиты населения в случае чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.

Предусмотренный Федеральным законом "Об охране атмосферного воздуха" общественный контроль загрязнения атмосферного воздуха осуществляется в порядке, определенном законодательством РФ и субъектов РФ в области охраны окружающей природной среды, законодательством РФ и законодательством субъектов РФ об общественных объединениях.

Распределение задач надзора и контроля в области охраны атмосферного воздуха между несколькими органами исполнительной власти свидетельствует о широте проблемы и ее высокой значимости для благополучия страны. В то же время это обстоятельство накладывает на органы, осуществляющие государственный санитарно-эпидемиологический надзор в области охраны атмосферного воздуха поселений, обязанность четкого планирования и координации своей деятельности со смежными органами с целью повышения эффективности надзора и снижения риска негативного влияния загрязнения атмосферного воздуха поселений на здоровье и условия жизни населения.

Контрольные вопросы и задания

Перечислите гигиенические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха.
Назовите глобальные экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха.
Каковы основные источники (техногенные и природного происхождения) загрязнения атмосферного воздуха?
Перечислите факторы, влияющие на распространение загрязнений в атмосферном воздухе.
Опишите трансформацию загрязнений в атмосферном воздухе.
Перечислите виды патологических эффектов воздействия на организм человека техногенных примесей к атмосферному воздуху поселений.
Какова методика оценки состояния здоровья населения в связи с загрязнением атмосферного воздуха?
Назовите принципы и методы экспериментальных исследований по гигиеническому нормированию загрязнений атмосферного воздуха.
Перечислите виды гигиенических нормативов по времени осреднения, используемые для характеристики степени загрязнения атмосферного воздуха поселений.
Охарактеризуйте систему мероприятий по охране атмосферного воздуха поселений от загрязнения.
Каковы принципы классификации промышленных предприятий и сооружений по их воздействию на среду обитания в поселении?
Раскройте понятие "санитарно-защитная зона промышленного предприятия". Назовите методы установления размера СЗЗ промышленного предприятия.
Раскройте понятие "предельно допустимый выброс (ПДВ)". Гигиенические основы расчета ПДВ.
Перечислите виды постов наблюдения в системе контроля качества атмосферного воздуха поселения; принципы размещения, задачи, программы наблюдений.
Охарактеризуйте содержание и задачи государственного санитарно-эпидемиологического надзора в области охраны атмосферного воздуха.

Раздел V. Гигиена жилых и общественных зданий и помещений

Глава 26. Жилище как ведущий элемент искусственной среды обитания человека. Система факторов среды обитания в жилище

26.1. Понятие жилища. Развитие функций жилища в связи с эволюцией человечества

Два мира есть у Человека:

Один, который нас творил,

Другой, который мы от века

Творим по мере наших сил.

Н.А. Заболоцкий

Человечество уже на ранних этапах своего существования пользовалось жилищем. Жилище - один из элементов искусственной среды обитания, созданной человеком первоначально для защиты от неблагоприятных воздействий природных факторов, а впоследствии используемый и для реализации социальных и культурных потребностей.

Феномен организации искусственной среды обитания развился у человека из биологического инстинкта, который широко распространен в животном мире (берлога медведя, нора барсука и пр.). Основная цель использования животными такого рода укрытий - экономия энергии, полученной с пищей (эндоэнергии) в периоды наиболее неблагоприятных условий существования. Такая цель достигалась и людьми при создании первых примитивных моделей жилища, какими можно считать ветровой заслон или природную пещеру. Однако человек, как мыслящий индивидуум, впервые в истории живого стал создавать жилище осмысленно, предварительно планируя, разрабатывая проект и по мере переработки новой информации совершенствуя его. По словам Ф. Энгельса, "самый плохой архитектор отличается от самой хорошей пчелы тем, что прежде, чем построить дом, он создает его в голове".

В процессе эволюции вида Homo sapiens усложнялись как структура жилища, так и его функции. Принципиальным поворотным пунктом в эволюции жилища можно считать овладение человека огнем. С этого момента жилище не только позволяло сохранить эндогенное тепло, но и давало возможность использования экзогенного тепла, получаемого при сжигании различных видов топлива. Это обстоятельство в значительной степени способствовало уменьшению напряжения механизмов терморегуляции человека, а также продлению активного времени дня и расширению функций жилища. Такая особенность жилища позволила человеку в процессе эволюции и борьбы за существование осваивать новые территории обитания с жесткими природно-климатическими условиями. В этом смысле феномен жилища человека служит одним из механизмов поддержания гомеостаза организма. В отличие от известных биологических (генетических, физиологических, биохимических) механизмов его можно назвать социальным механизмом поддержания гомеостаза.

В процессе эволюции человека эволюционировало и жилище. Совершенствовались и усложнялись его функции, увеличивалось их число, росло разнообразие типов жилищ. Интегральным показателем расширения функций современного жилища служит тот факт, что у современного человека лишь 10% энерготрат обеспечивается за счет продуктов питания, т.е. через образование эндоэнергии, а остальные 90% - за счет энергии сгорания тех или иных видов топлива. Однако и в наше время основная функция жилища остается доминирующей. Это находит отражение в современном определении жилища.

Жилище - комплекс инженерных сооружений, главная цель которого - создание искусственной среды обитания человека для защиты его от неблагоприятного воздействия факторов природной и техногенной среды.

Поскольку жилище - элемент искусственно созданной среды обитания, необходимо гигиеническое нормирование ее факторов. На протяжении многих лет идея гигиенического нормирования жилой среды основывалась на бытовом опыте и выражалась в народных обычаях, целесообразность которых часто подтверждается по мере накопления научных знаний. Начиная со второй половины ХIХ в., с развитием в гигиене экспериментального направления, появляется опыт научного обоснования оптимальных или допустимых величин (уровней, концентраций) факторов жилой среды с позиций их влияния на здоровье человека. Большое значение жилища для физиологии и быта человека, его жизнедеятельности вытекает из того, что современный человек проводит в нем значительно более половины времени своей жизни.

26.2. Функции жилища

Функции жилища постоянно множились, а их содержание усложнялось.

Расширилась цель функции получения экзоэнергии; экзоэнергия стала использоваться не только для обогрева жилища, но и для приготовления пищи и для освещения. Развивалась и социальная функция жилища. С давних времен упрочилась функция воспитания детей. Освещение жилища позволило продлить активное время суток жителей. С развитием ремесел жилище стало и рабочим местом, мастерской. В настоящее время эта функция значительно трансформировалась. Для работников науки и культуры жилище - место для творческой профессиональной деятельности. Для многих в современных условиях в жилище осуществляется функция самообразования, что потребовало размещения библиотеки, письменного стола, компьютера, телевизора и пр. С появлением у человека времени, не занятого поиском средств к существованию, значительно развилась функция досуга.

В результате эволюции функций жилища развивалась и усложнялась его инфраструктура (внутренняя планировка, естественное и искусственное освещение, отопление, вентиляция и проветривание), внедрялись новые строительные, конструктивные и отделочные материалы. В ХХ в. на смену примитивным устройствам пришли сложные инженерные системы водоснабжения, канализации, отопления и вентиляции, появились разнообразные бытовые агрегаты (пылесосы, полотеры, стиральные и посудомоечные машины, микроволновые печи, радио- и телеаппаратура и пр.). Это привело к появлению новых, порой неблагоприятных для здоровья факторов, таких как "химизация" воздушной среды, активация шумового и вибрационного фактора, появление в жилище ЭМП техногенного происхождения. Указанные обстоятельства в большой степени повысили актуальность гигиенического нормирования в жилище.

26.3. Виды жилища

Наряду с увеличением и усложнением функций наблюдалась и дифференцировка видов жилища. В настоящее время под жилищем нельзя понимать только квартиру или дом для семьи, основной социальной ячейки человеческого общества. Различают традиционные и специальные жилища. В последние десятилетия все большую актуальность приобретают особые виды жилища.

Традиционные жилища . Самый распространенный вид традиционного жилища - отдельный дом для семьи. Для него характерны широкий диапазон размеров, планировочных решений, различные уровни благоустройства. Реализация гигиенических требований и нормативов при создании и эксплуатации жилого дома определяется только материальными возможностями, поскольку почти не затрагивает каких-либо общественных интересов. Возможна и трансформация жилого дома для внедрения новых систем инфраструктуры, повышающих уровень благоустройства.

Не менее распространены и квартиры для семьи в секционном многоэтажном или одноэтажном доме. Широкое распространение такого вида жилищ обусловлено объективно возникшим в конце ХIХ в. и ставшим в настоящее время глобальным процессом урбанизации. В домах квартирного типа основной элемент планировки - жилая секция, представляющая собой часть дома, в которой размещены квартиры, выходящие на одну лестничную клетку или лифтовой холл. В жилой секции основным элементом служит квартира, предназначенная для проживания одной семьи. Типовые жилые секции различаются по месторасположению в плане дома; они могут быть рядовыми, торцовыми или угловыми. В одних случаях окна жилых комнат будут выходить на один фасад дома (широтная секция), а в других - на два противоположных фасада (меридианальная секция) или на стороны, расположенные под углом друг к другу (угловая секция).

Многоквартирные дома позволяют удовлетворить потребности в удельной площади (число квадратных метров на одного жильца) семей различной численности. В квартире секционного дома можно достичь достаточный современный уровень благоустройства и соблюдение гигиенических нормативов, но со значительными ограничениями индивидуальных потребностей проживающих. Во-первых, существует ограниченное количество планировочных решений, которые к тому же жестко закреплены на несколько десятилетий и определяются сроком, на который рассчитано существование дома. Во-вторых, инженерные системы многоэтажных домов в значительной степени ограничивают возможность удовлетворения индивидуальных потребностей жильцов. Оптимизация таких факторов среды, как естественная освещенность, инсоляция, проветривание, шумовой режим, значительно затруднена в силу конструктивных особенностей секционного жилого здания. Следовательно, при решении гигиенических вопросов проектирования многоэтажных многоквартирных домов приходится исходить из принципа минимально необходимых требований, а также находить разумный компромисс между личными и общественными интересами. Как положительный пример такого компромисса - многоквартирные дома для одиноких престарелых и семей с инвалидами, в проектах которых учитываются специфические потребности этих групп населения.

К традиционным жилищам относят и общежития для рабочих и обучающихся, детские дома, гостиницы, дома отдыха и пансионаты; в последнее время получают второе рождение ночлежные дома для временного пребывания людей без определенного места жительства. При проектировании и эксплуатации этих видов жилищ необходимы свои гигиенические и социальные нормативы, определяемые возрастными или социальными различиями проживающих в них групп населения. Особенности жилищ в многоквартирных домах получили законодательное закрепление в современном Жилищном кодексе (например, требования к домам социального найма).

Специальные жилища. К специальным жилищам относятся здания детских дошкольных и школьных организаций, в том числе школ-интернатов, здания ЛПО - больниц и санаториев. Учитывая специфику групп населения, находящихся в этих учреждениях, и специальную технологию их обслуживания, гигиенические вопросы проектирования и эксплуатации таких объектов рассматриваются в отдельных разделах гигиены (гигиена детей и подростков, гигиена ЛПО). Однако основные факторы жилой среды и гигиенические требования к ним в жилищах специального вида такие же, как в традиционных жилищах.

Среди специальных жилищ важное место занимают мобильные жилища . Появившись с незапамятных времен, они, оставаясь практически неизменными, дошли до нас в виде юрт, чумов, иглу и пр. Сегодня роль мобильных жилищ еще больше возрастает; они необходимы геологоразведчикам, строителям, занятым освоением новых, незаселенных мест, зимовщикам полярных и метеорологических станций, промысловикам и многим другим людям, работающим в отрыве от заселенных, цивилизованных территорий. Большой прогресс в области конструкционных материалов, в частности химии полимеров, способствовал развитию конструирования и производства мобильных жилищ на качественно новом уровне в виде мобильных домов заводского изготовления. Иногда их неверно называют временными жилищами. Временным является срок, в течение которого мобильный дом располагается в данном месте. А проживающие в них специалисты в связи со своей профессией вынуждены проводить в таких жилищах большую часть активного периода своей жизни. Таким образом, современные мобильные дома - это не суррогаты жилища, предназначенные для временного размещения людей, а жилища, имеющие современные элементы благоустройства: водоснабжение, современный санитарный узел, достаточное количество энергии (электричество или газ) для отопления, освещения, работы бытовой техники и приготовления пищи, площадь, достаточную для отдыха (восстановления сил) и камеральной работы (рис. 26-1).

Рис. 26-1. Трехкомнатный мобильный дом типа ПДУ

На обитателей мобильных домов оказывают воздействие те же факторы жилой среды, что и на проживающих в традиционных жилищах. Гигиенические требования к жилой среде мобильных жилищ должны учитывать то обстоятельство, что они эксплуатируются, как правило, в экстремальных природных климатических условиях, которые жилая среда, в частности ее микроклимат, должна компенсировать с наибольшей полнотой. При производстве мобильных домов широко используются современные полимерные строительные материалы, которые, как известно, способны выделять в воздушную среду большое количество летучих компонентов, опасных для здоровья человека. Вот почему проектирование и конструирование таких домов требуют постоянного гигиенического сопровождения с целью создания жилой среды, безопасной для здоровья.

Особый вид жилищ - обитаемые объекты с системами автономного жизнеобеспечения. Их назначение - создание условий существования человека в среде, плотность которой значительно выше (глуби́ны океана) или ниже (космос) той, которая существует у поверхности Земли. Экстремальны и другие природные условия (температура наружной среды, уровни гравитации, ионизирующей радиации и пр.). Таким образом, системы автономного жизнеобеспечения должны создавать определенные условия существования, включая производственную деятельность, обитающих в них людей в течение конкретного времени в полной изоляции от окружающей природной среды. Свойства внутренней среды обитания этих систем должны быть максимально приближены к свойствам жилой среды, обычной для людей. К обитаемым объектам с системами автономного жизнеобеспечения относятся космические корабли и станции, подводные станции и дизельные и атомные подводные лодки; на этих принципах сооружаются также современные противоядерные убежища.

Количество людей, обитающих в таком объекте, колеблется от единиц до сотен. Возрастают частота их использования и длительность непрерывного пребывания. На современных подводных исследовательских станциях человек должен в течение месяца, пребывая на глубине 200–250 м, работать на грунте по 4 ч в сутки, а остальное время вынужден проводить в помещении станции, занимаясь камеральной обработкой полученных данных. Увеличиваются сроки пребывания экипажей на космических станциях, сроки автономного плавания (без всплытия) атомных подводных лодок достигают нескольких месяцев.

В настоящее время проблема создания обитаемых объектов с системами автономного жизнеобеспечения выходит за рамки военных потребностей или космических исследований; разрабатывается идея путешествий на атомных подводных лодках, а туристические полеты в космос - реальность сегодняшнего дня.

Таким образом, гигиенические исследования и нормирование среды обитания объектов с автономными системами жизнеобеспечения - актуальные гигиенические вопросы. Основные факторы жилой среды, присущие традиционным жилищам, встречаются и на подобных объектах, однако проявляются они в специфических условиях и действуют на человека в комплексе с другими факторами, которые выступают предметом гигиены труда, гигиены питания. Это обстоятельство чрезвычайно усложняет гигиеническую оценку, нормирование факторов жилой среды и пути практического решения гигиенических проблем.

26.4. Система факторов среды обитания в жилище

По оценкам экспертов ВОЗ, в помещениях непроизводственного характера человек проводит более 80% своего времени. Следовательно, качество внутренней среды помещений непроизводственного характера, в том числе среды жилища, может серьезно влиять на здоровье человека. В современном жилище на человека воздействует большое количество факторов среды физической, химической и биологической природы с широким диапазоном уровней воздействия. Рассматривать гигиеническое значение этих факторов целесообразно в рамках определенной системы, состоящей из 6 подсистем. Каждая подсистема представлена, в свою очередь, рядом элементов (табл. 26-1). Принципиальная основа предлагаемой системы - характер влияния фактора среды обитания на здоровье и условия жизни человека . Факторы, имеющие общую физическую или химическую природу, встречаются в разных подсистемах. Между подсистемами и их элементами существуют тесные связи, знание которых способствует пониманию механизма комплексного влияния факторов на организм и путей оптимизации уровней их воздействия. Это должно учитываться при разработке санитарных правил и гигиенических нормативов. Внутренняя среда жилища находится также в тесной связи с внешней средой - средой поселения или природной средой, в которой оно располагается. Значит, вопросы коррекции внутренней среды жилища с целью обеспечения ее соответствия санитарным требованиям должны рассматриваться с учетом состояния окружающей внешней среды.

Таблица 26-1. Структура системы "жилая среда"
Функциональные подсистемы	Элементы подсистем
1. Микроклимат	4 элемента: температура воздуха, влажность воздуха, скорость движения воздуха, радиационная температура
2. Воздушная среда	5 элементов: природные газы, техногенные и антропогенные примеси, пыль, аэроионы, биологические факторы
3. Электрические и магнитные поля	3 элемента: природное постоянное геомагнитное поле, ЭМП радио- и промышленных частот, статическое электрическое поле
4. Световая среда (электромагнитные поля оптического диапазона)	3 элемента: видимый свет, УФ-излучение, инфракрасное излучение
5. Ионизирующее излучение	3 элемента: радон и дочерние продукты его распада, γ-излучение, Rg-излучение
6. Вибрационно-акустический фактор	4 элемента: слышимый звук, инфразвук, ультразвук, вибрация

Глава 27. Микроклимат и воздушная среда жилища

27.1. Физическая характеристика элементов подсистемы "микроклимат"

Функциональная подсистема "микроклимат" включает 4 взаимозависимых элемента, призванных обеспечить состояние теплового комфорта, речь о котором пойдет ниже. Три элемента подсистемы "микроклимат" (рис. 27-1) - это, по сути, физическая характеристика газовой составляющей подсистемы "воздушная среда"; четвертый элемент (радиационная температура) - одна из физических характеристик инфракрасного электромагнитного излучения (ЭМИ), испускаемого отопительными приборами и людьми, находящимися в помещении, или поглощаемого поверхностями окон и наружных стен. Большое влияние этих элементов на самочувствие и здоровье человека и взаимосвязанность их изменений в жилище определяет тот факт, что они объединяются в одну подсистему, а также большое внимание к научному обоснованию гигиенических требований к микроклимату жилища и разработке инженерных средств коррекции микроклимата.

Рис. 27-1. Cтруктура функциональной подсистемы "микроклимат"

27.2. Гигиенические требования к микроклимату жилых помещений

Одна из основных функций жилища - обеспечение человеку физического отдыха от профессиональных занятий. Условия для отдыха должны быть такими, чтобы восстановительные процессы в организме протекали на самом оптимальном уровне, при этом особое значение придается состоянию функции терморегуляции , которая в условиях как природной, так и производственной среды испытывает большие и разнонаправленные нагрузки.

Другие функции жилища - культурный отдых и умственный труд. Эти виды деятельности человека, как показали физиологические исследования, также наиболее эффективны в условиях наименьшего напряжения терморегуляторной системы. Бытовые процессы в жилище (уборка, приготовление пищи и пр.) относятся к тем видам труда, которые сопровождаются незначительным увеличением образования тепла в организме. Для такой работы наиболее подходят также микроклиматические условия, способствующие минимальному напряжению терморегуляторных механизмов. И поэтому в комплексе гигиенического регламентирования искусственной среды обитания таким условиям уделяется большое внимание.

Тепловое состояние человека выражается не только в субъективном теплоощущении. Физиологические и гигиенические исследования установили, что предпочтение человеком определенных микроклиматических условий в жилище основывается на том, что при них энергетический баланс организма достигается наиболее экономичным, легким путем. Иными словами, человек выбирает такие микроклиматические условия жилой среды, которых он не замечает и не чувствует, так же как здоровый человек не чувствует, как работает его сердце.

Состояние, при котором терморегуляторная система организма испытывает наименьшее напряжение, а все остальные физиологические функции осуществляются на уровне, наиболее благоприятном для отдыха и восстановления сил организма после предшествовавшей нагрузки, считается оптимальным тепловым состоянием человека .

В условиях жилой среды без ущерба для здоровья возможно и допустимое тепловое состояние , которое характеризуется незначительными общими или локальными дискомфортными теплоощущениями, сохранением в течение длительного времени термостабильности организма умеренным напряжением механизмов терморегуляции.

27.3. Гигиеническое нормирование факторов микроклимата жилища

Тепловое состояние человека - критерий для установления нормативов оптимальных и допустимых параметров микроклимата в помещениях жилых и общественных зданий. Наиболее информативные физиологические показатели, по которым оно оценивается:

средняя температура тела;
средневзвешенная температура кожи;
разность температуры кожи груди и стопы;
величина влагопотерь через испарение;
теплоощущение.

В качестве дополнительных критериев можно использовать:

динамику изменения теплоотдачи излучением и конвекцией;
показатели, характеризующие состояние центральной и вегетативной нервной системы;
исследование лабильности терморегуляторной системы;
уровень энергозатрат.

Оптимальное тепловое состояние наблюдается в условиях теплового комфорта, не ограничиваемого по времени пребывания и не требующего включения дополнительных приспособительных механизмов организма.

Комплекс уровней метеорологических факторов жилой среды, при котором достигается оптимальное тепловое состояние, получил название зона теплового комфорта . Зона теплового комфорта не является неким раз и навсегда заданным "стандартом" факторов микроклимата; ее параметры зависят от многих факторов внешней среды, среди которых - климат местности, время года.

В южных широтах зона теплового комфорта жилища характеризуется более низкими температурами жилой среды, тогда как на севере эта зона смещается в область высоких температур в связи с различной настройкой терморегуляторных центров. Предпочтение на севере более высокой температуры в жилище - закономерная приспособительная реакция организма применительно к условиям сурового климата.

Зона теплового комфорта зависит и от физиологического состояния индивидуума; под последним понимаются возрастные особенности терморегуляции, темперамент, колебания физиологических функций от времени суток.

Допустимый уровень теплового состояния характеризуется постоянством теплопродукции и нормальным соотношением процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга. Однако иногда встречается напряжение терморегуляции , т.е. включение приспособительных (адаптационных) реакций организма. В зависимости от направленности состояния (перегревания или охлаждения) эти реакции проявляются в умеренном расширении/сужении сосудов кожи, увеличении/уменьшении потоотделения, учащении/урежении пульса. В этих условиях человек может продолжительное время пребывать без нарушения работоспособности, опасности для здоровья и явлений кумуляции.

В условиях, близких к комфорту, нормативы микроклимата жилищ могут быть едиными для взрослых и детей; при установлении допустимых колебаний показателей микроклимата необходимо учитывать возрастные различия. Нормируемые параметры микроклимата должны гарантировать сохранение здоровья и работоспособности даже человеку с пониженной индивидуальной переносимостью колебаний факторов среды обитания.

Оптимальные параметры температуры воздуха при конвективном отоплении варьируют от 20 до 23 °С в условиях холодного климата, от 20 до 22 °С - в условиях умеренного климата и от 23 до 25 °С - в условиях жаркого климата. Указанные нормативы температуры воздуха помещений дадут ощущение теплового комфорта только в том случае, если температура внутренних поверхностей стен ниже температуры комнатного воздуха не более чем на 2–3 °С. Дело в том, что теплообмен человека с внешней средой - процесс очень сложный: одновременно человек отдает эндогенное тепло окружающим предметам (имеющим температуру ниже температуры кожи человека) и получает тепло от предметов, температура которых выше его температуры. Причем этот обмен осуществляется в основном двумя путями: конвекционным и радиационным (лучеиспускание). Взрослый человек в зависимости от состояния организма при температуре воздуха 20 °С выделяет в окружающее пространство от 100 до 220 ккал/ч тепла, в том числе 55% - излучением, 20% - конвекцией и 25% - испарением (большая часть тепла выделившегося пота уносится в воздух также путем конвекции ^[4] . Соотношение конвективной и лучистой составляющих теплообмена имеет большое значение для создания теплового комфорта. Механизмы воздействия лучистого и конвекционного тепла на человека принципиально различны. Конвекционное тепло действует в основном на поверхностные слои кожи, рефлекторно вызывая через ее терморецепторы те или иные изменения величины теплоотдачи. Лучистое тепло (ИК-излучение) не только воздействует на поверхность кожи, но и может проникать в глубже лежащие ткани, подкожную клетчатку и мышцы, вызывая выраженный биохимический эффект - активацию ферментативных процессов внутри клеток, деятельности внутренних органов и газообмена.

Увеличение лучистой составляющей в теплоотдаче человека во внешнюю среду при конвективном отоплении при низкой температуре ограждающих поверхностей и окружающих предметов вызывает неприятное ощущение зябкости, что не соответствует понятию теплового комфорта.

В условиях лучистого отопления доля теплоотдачи человека лучеиспусканием уменьшается на 15–20%, соответственно возрастает доля теплоотдачи путем конвекции. Такое соотношение путей теплообмена, по данным физиологических исследований, оказывается для организма энергетически самым экономным. Это позволяет снизить температуру воздуха в помещении. При лучистом отоплении температура воздуха 17–18 °С воспринимается столь же комфортной, что и температура 19–20 °С в условиях конвективного отопления. Более низкая температура воздуха - один из компонентов субъективно ощущаемой человеком "свежести воздуха". Физиологическое объяснение этого субъективного ощущения заключается в том, что интенсивность отдачи тепла конвективным способом зависит от разности температуры кожи и окружающего воздуха и оказывается оптимальной при температуре воздуха не выше 17–18 °С.

Для оценки микроклимата важна также величина перепадов температуры воздуха по высоте помещения. Градиент по высоте помещения не должен превышать 3 °С. Повышение вертикального перепада более чем на 3 °С может привести к охлаждению нижних конечностей и рефлекторным изменениям температуры верхних дыхательных путей. Особенно важно обеспечить эти условия в северных районах. В нормативных документах нормируется не только температура воздуха, но и перечисленные выше условия. Возможность соблюдения этих условий зависит от теплоизолирующих свойств ограждающих конструкций. Наличие официальных нормативных требований дает проектантам основу для гигиенически обоснованных расчетов.

Важный показатель микроклимата жилища - подвижность воздуха , которая оказывает на организм человека двоякое действие: физическое и физиологическое (рефлекторное). Легкое движение воздуха не только сдувает обволакивающий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха, но и стимулирует сложнорефлекторные процессы терморегуляции. Подвижный воздух, кроме того, возбуждает барорецепторы кожи; импульсы с последних "подзаряжают" ретикулярную формацию, которая, в свою очередь, оказывает диффузное активирующее влияние на кору головного мозга. Человеком это влияние воспринимается как ощущение бодрости. В то же время чрезмерная подвижность воздуха увеличивает теплопотери через конвекцию и испарение и способствует более быстрому охлаждению организма. Допустимый диапазон скорости воздуха в условиях жилища - от 0,2 до 0,3 м/с.

Что касается относительной влажности воздуха , в жилище она редко выходит за пределы 30–70%. При комфортной температуре в этом диапазоне влажность не влияет значимо на теплоотдачу и, соответственно, на теплоощущение. В то же время чрезмерная сухость воздуха усиливает испарение влаги со слизистых оболочек верхних дыхательных путей, вызывая неприятные субъективные ощущения; при этом ухудшается фильтрационная способность слизистых по отношению к микрофлоре и пыли. Высокая влажность воздуха ухудшает условия жизни человека, поскольку способствует развитию различных грибков, плесени и, как следствие, приводит к изменению органолептических свойств воздуха жилища, способствует развитию аллергозов. Допустимый диапазон относительной влажности в условиях жилища - 60–65%.

Таким образом, микроклимат жилой среды как основа, фундамент комфортных условий в жилище определяется сложной системой факторов физической природы, и при его гигиеническом нормировании и при различных инженерных способах коррекции жилой среды должно быть учтено все многообразие внутрисистемных связей и их влияния на здоровье и условия жизни человека.

27.4. Химическая характеристика функциональной подсистемы "воздушная среда"

Функциональная подсистема "воздушная среда" включает 5 элементов (рис. 27-2).

Рис. 27-2. Структура функциональной подсистемы "воздушная среда"

Состав природных газов воздуха в жилище повторяет состав атмосферного воздуха. Однако концентрация углекислого газа может колебаться в значительных пределах в зависимости от количества людей, находящихся в помещениях, работы газовых горелок на кухне и от работы систем воздухообмена (проветривание, вентиляция). При этом изменение концентрации и парциального давления кислорода в воздухе оказывается незначимым для организма.

Состав техногенных и антропогенных газовых примесей в воздухе жилища разнообразен и непостоянен как по количеству, так и по концентрации. Техногенные примеси формируются в результате миграции из строительных и отделочных материалов и мебели; их ассортимент значительно расширился за последние десятилетия в связи с внедрением в практику строительства большого количества разнообразных синтетических, в том числе полимерных, веществ: клеев, мастик, лаков, красок, покрытий для полов и стен и пр. Из многих синтетических строительных и отделочных материалов в воздух мигрируют их компоненты, часто обладающие высокой биологической активностью.

Техногенные примеси поступают в воздух жилища также вместе с атмосферным воздухом поселения через оконные проемы, неплотности строительных конструкций, через поры материалов стен и, конечно, через системы приточной вентиляции. Еще один источник техногенных примесей - кухонные газовые плиты и газообразные продукты, выделяющиеся при приготовлении пищи. При часовом горении бытового газа в помещении кухни концентрация продуктов сгорания в воздухе составляет: оксида углерода - 15 мг/м³ , формальдегида - 0,037 мг/м³ , оксидов азота - более 1,0 мг/м³ . Высокие концентрации этих веществ регистрировались в это же время и в других помещениях квартиры. К исходным величинам их концентрации не возвращались и через 1,5–2,5 ч после прекращения работы газовой горелки. При жарении мясных и рыбных продуктов в воздух кухни выделяются продукты термической деструкции, изменяющие органолептические свойства воздуха, но большую опасность представляют токсичные продукты, особенно нитрозамины, обладающие выраженной канцерогенной активностью, недоокисленные карбонильные соединения, например акролеин.

Антропогенные примеси - газообразные метаболиты организма человека, относящиеся к 22 классам органических соединений, а также табачный дым.

В зависимости от путей выделения из организма газообразные метаболиты можно условно разделить на 3 группы:

выделяемые с выдыхаемым воздухом - более 400 веществ;
выделяемые с секретами сальных и потовых желез - более 200 веществ;
выделяемые с кишечными газами - около 200 веществ.

В табачном дыме обнаружены высокие концентрации никотина, формальдегида, акролеина, фенола и десятков других соединений.

Количества выделяемых веществ зависят от многих факторов как внутренней среды человека, так и среды обитания. Кроме того, попадая в среду обитания, они взаимодействуют между собой, образуя разнообразные продукты трансформации.

Таким образом, в воздухе жилища может присутствовать множество биологически активных химических веществ в самых разных концентрациях и комбинациях, к тому же постоянно меняющихся. Это обстоятельство делает невозможной, да и ненужной идентификацию каждого из них в условиях практической деятельности Госсанэпиднадзора и заставляет искать интегральные показатели загрязнения воздуха жилищ. Однако в санитарной практике известен ряд веществ, наиболее часто присутствующих в воздухе жилища и в то же время достаточно опасных для здоровья человека. Их перечень представлен в табл. 27-1, а токсикологическая характеристика - в Приложении. Cреди техногенных примесей особого внимания заслуживает формальдегид (альдегид муравьиной кислоты, НСНО). Его повсеместное присутствие в воздухе современного жилища обязано фенолформальдегидным и мочевиноформальдегидным смолам, нашедшим широкое применение в строительной индустрии и мебельной промышленности в качестве вяжущих при изготовлении плит из разнообразных измельченных материалов, пластических покрытий полов, мастик, клеев и пр. Кроме того, формальдегид поступает в жилище с городским воздухом, табачным дымом; это один из метаболитов организма человека, продукт сгорания бытового газа. Концентрации формальдегида, обнаруженные в воздухе жилищ, колеблются в широком диапазоне, но мало различающемся в разных странах (например, в Дании - 0,08–2,24 мг/м³ , в Финляндии - 0,012–1,62 мг/м³ , в России - 1–2 мг/м³ ). Меньшее значение имеют другие альдегиды: акролеин – продукт термической деструкции пищевых жиров и ацетальдегид – растворитель синтетических смол и лаков.

Для санитарной практики важно знать количество выделяемого человеком диоксида углерода (углекислого газа) - нормального метаболита организма и в то же время являющегося санитарным показателем воздуха жилища. В зависимости от характера выполняемой работы человек выделяет в час от 22 до 40 л диоксида углерода.

Под действием энергии фонового ионизирующего излучения часть молекул газов воздуха ионизируется: электрон отрывается от одной молекулы и присоединяется к другой. Образуются так называемые первичные аэроионы - положительные и отрицательные. Такие первичные аэроионы существуют доли секунды. Под действием поляризационных сил к первичным аэроионам присоединяются 10–15 молекул газа; образовавшийся конгломерат называется легким аэроионом. Легкие аэроионы, сталкиваясь с присутствующими в атмосфере ядрами конденсации (их роль играют частицы пыли), оседают на них и отдают им свой заряд. Такие образования получили название тяжелые аэроионы. Степень ионизации воздуха выражается концентрацией аэроионов (число аэроионов в 1 см³ воздуха - е/см³ ). Среднее значение концентрации легких аэроионов в воздушной среде сильно варьирует: в сельской местности этот показатель равен 500–1000, в чистом горном воздухе достигает 2000–2200, в воздухе больших городов - 150–450. Фитонциды, выделяемые некоторыми растениями (герань, гречиха, белая акация, красный дуб, ива и др.), способствуют повышению концентрации в воздухе легких аэроионов. Степень ионизации воздуха под пологом крон деревьев по сумме легких аэроионов может достигать 500–2500 е/см³ .

Таблица 27-1. Техногенные и антропогенные химические компоненты воздуха жилища
Компонент	Происхождение
Компонент	антропогенное	атмосферный воздух	инженерное оборудование	строительные материалы	табачный дым
Диоксид углерода	+		+	–	+
Оксид углерода	+	+	+	–	+
Диоксид серы	–	+	+	–	–
Оксиды азота	–	+	+	–	–
Бенз(а)пирен	–	+	–	–	+
Углеводороды алифатические и ароматические	–	+	+	+	+
Альдегиды (в основном формальдегид)	+	+	+	+	+
Амины	+	+	–	+	–
Спирты алифатические и ароматические	+	–	–	–	–
Меркаптаны	+	–	–	–	–
Свинец	–	+	–	–	–
Радон	–	+	+	+	–

Аэроионный состав воздуха жилища в значительной степени отличается от такового атмосферного воздуха. При прохождении воздуха через системы приточной вентиляции происходит его деионизация: большое количество легких положительных и отрицательных аэроионов задерживается в воздуховодах, калориферах и фильтрах приточных систем вентиляции или кондиционеров; при прохождении воздуха в металлическом воздуховоде длиной 10 м концентрация аэроионов уменьшается на 30–40%. Концентрация легких аэроионов в воздухе жилища снижается также за счет их поглощения в процессе дыхания людей, адсорбции поверхностями и в результате превращения части легких ионов в тяжелые вследствие оседания на содержащихся в воздухе частицах витающей пыли, так называемых ядрах конденсации. Значительно снижают содержание в воздухе легких и увеличивают число тяжелых биологически неактивных аэроионов дымовые частицы.

Важный элемент функциональной подсистемы "воздушная среда" - пыль. Состав пыли в жилище крайне разнообразен как по химическому составу, так и по морфологии и размеру составляющих ее пылинок (волокна, шарообразные частицы, капли слизи, бактерии и пр.).

Происхождение пылевых частиц весьма разнообразно: они образуются при истирании одежды, постельного белья, покрытий стен, полов, мебели, являются продуктами неполного сгорания табака и бытового газа, проникают в жилище с наружным атмосферным воздухом.

Продукты десквамации кожных и слизистых оболочек человека, выпавшие волосы составляют большую долю органических веществ домашней пыли; за сутки человек теряет в среднем около 75 мг этой субстанции. Серьезный источник взвешенных веществ в воздухе - продукты курения. В квартирах курящих установлено четырехкратное превышение количества вдыхаемых частиц по сравнению с квартирами некурящих.

Частицы пыли органического происхождения, оседая на поверхности приборов отопления, подвергаются термической деструкции и отдают в воздух летучие вещества, изменяющие органолептические свойства воздуха.

В свою очередь, частицы пыли способны сорбировать на себе многие вещества, в частности 3,4-бензпирен, диоксид серы, органические вещества и мономеры, выделяющиеся при деструкции синтетических строительных материалов (бензол, ацетон, метилметакрилат и пр.); суммарное содержание сорбированных химических веществ в 1 г пыли колеблется от 6,9 до 25,2 мг. Содержание ряда веществ, депонированных на частицах пыли, превышает их концентрации в воздухе, в котором эти частицы взвешены. Количество пылевых частиц в жилых помещениях колеблется в широких пределах, зависит от времени года, района размещения дома (табл. 27-2), но в большей степени от правильности и тщательности уборки квартиры.

Таблица 27-2. Содержание микроорганизмов и пылевых частиц в воздухе жилых помещений и наружном воздухе (Шафир А.И.)
Воздух	Число микроорганизмов в 1 м³ воздуха		Число пылинок в 1 мл воздуха
Воздух	Летом	Зимой	Число пылинок в 1 мл воздуха
Жилых помещений	1500 – свыше 2500	1500 – свыше 7000	100 – свыше 500
Наружный	750 – свыше 2000	150 – свыше 400	50 – свыше 1000

Биологические факторы находятся в жилище в самой тесной связи с физическими и химическими факторами среды и представляют собой единую экологическую систему с человеком. Жилище служит для этой экологической системы биотопом. Биологическая компонента пыли представлена микрофлорой (бактерии, вирусы и грибы) верхних дыхательных путей, кожи (см. табл. 27-2), различными представителями синантропных видов: спорами домовых и плесневых грибов, микроскопическими клещами домовой пыли (КДП).

Для патогенных бактерий и вирусов воздух - неблагоприятная среда обитания, однако и сравнительно короткого пребывания микробов в воздухе достаточно для того, чтобы обусловить передачу заразного начала и вызвать эпидемическую вспышку.

Большое гигиеническое значение имеют грибы, живущие на стенах дома, на мебели, на элементах сантехоборудования в ванных. Осенью и весной, в теплую влажную погоду отмечается активное размножение и спороношение грибов. Большое количество спор вместе с частицами пыли попадает в дыхательные пути и в зависимости от размеров спор проникает в носовые пазухи и ходы, в крупные, средние и мелкие бронхи и бронхиолы и даже глубоко в легкие, вызывая микозы. Споры грибов могут быть причиной микоаллергозов. Для домашней пыли возможен высокий уровень грибкового загрязнения - от 2,2×10³ до 7,3×10⁷ жизнеспособных спор в 1 г пыли.

КДП живут в матрацах, подушках, одеялах, питаются остатками эпидермиса и мертвыми волосками. Количество КДП в пыли с пола может достигать десятков особей, а в пыли из постели - сотен особей в 1 г пыли. КДП могут вызывать приступы бронхиальной астмы, хронические риниты, дерматиты, экземы. Аллергенными свойствами обладают как живые клещи, так и их трупы и экскременты. Оптимальными условиями для их обитания является влажность воздуха 78% и температура 20–30 °С.

Микробы и грибки, в том числе и патогенные, попадают в воздух со слущивающимся эпителием кожи, с пылью постельного белья, с воздухом, который выдыхает больной человек или бактерионоситель.

Много микроорганизмов также в составе аэрозоля, образующегося при разговоре, кашле, чихании. Аэрозоль представляет собой коллоидную систему, состоящую из жидкости и твердых частиц, включающих различные вирусы и бактерии. Размеры частиц колеблются от 10 до 200 нм. При чихании может образовываться до 40 000 капель. Мелкие частицы аэрозоля (до 100 нм) долго находятся в воздухе во взвешенном состоянии и представляют наибольшую опасность для заражения, так как способны проникать глубоко, в дистальные отделы дыхательного тракта.

Большое гигиеническое значение имеют не только сами представители перечисленных классов и видов, но и продукты их метаболизма. Места их обитания в жилище - самые различные; как элемент подсистемы "воздушная среда" биологический фактор выделен постольку, поскольку реализация контакта биологического фактора с человеком в жилище чаще всего происходит через воздушную среду.

Перемещение воздуха в жилище подвержено влиянию многих факторов. Известны конвекционные токи, вызванные разностью температур воздуха у отопительного прибора и у наружных ограждений; их направление зависит от места расположения отопительного прибора. В результате ветрового напора атмосферного воздуха возникают потоки воздуха, направление которых меняется в зависимости от направления ветра. В секционных многоквартирных домах они не ограничиваются пределами одной квартиры, а продолжаются в соседних, обусловливая перенос пыли, микрофлоры. Для многоэтажных домов характерны вертикальные восходящие потоки по лестничным клеткам или лифтовым каналам; эти потоки на определенных этажах меняют свое направление на горизонтальное и поступают в соответствующие квартиры. Возможен перенос воздуха из одной квартиры в другую через систему вентиляционных каналов, в условиях так называемого опрокидывания тяги при изменении атмосферного давления.

Нередки случаи, когда направление воздушных потоков в жилище оказывается весьма своеобразным; такой пример приведен на рис. 27-3. При наблюдении в течение двух лет выявлено, что в случае возникновения заболеваний детей ОРВИ в квартирах 3, 4, 6, такие же заболевания появлялись у детей, живущих в квартирах 7 и 8. Первично возникшие заболевания в квартирах 7 и 8 к заболеванию детей в квартирах 3, 4, 6 не приводили. Возможность описанных ситуаций необходимо учитывать при обследовании эпидемических очагов воздушно-капельных инфекций.

Рис. 27-3. Распространение потоков воздуха в коридоре этажа секционного дома (Шафир А.И.). Цифрами обозначены номера квартир

27.5. Гигиеническое значение состава воздушной среды в жилище

Химический состав воздуха в жилище повторяет в своей основе состав атмосферного воздуха той территории, на которой оно расположено. Значение состава атмосферного воздуха для здоровья человека рассмотрено в главах 18 и 23 раздела IV настоящего учебника. Однако гигиеническая характеристика воздуха жилища в большой степени определяется и антропогенными загрязнениями, которые в условиях жилища способны накапливаться в биологически значимых количествах. Влияние этих компонентов воздуха жилища на самочувствие человека было отмечено в середине ХIХ в., когда еще не было технической возможности их аналитической идентификации. М. Петтенкофер (последняя четверть ХIХ в.) установил, что воздух жилища, содержащий 0,07% углекислоты (диоксида углерода), неблагоприятно действует на самочувствие некоторых людей, и предложил считать содержание углекислоты мерилом чистоты воздуха жилища, а в качестве норматива - ее концентрацию 0,1%. Содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе населенных мест принимается на уровне 0,04%. Это был первый в мире санитарный показатель чистоты воздуха жилища.

По Н.В. Лазареву, в производственных условиях концентрация диоксида углерода от 0,5 до 2% переносится рабочими без выраженных функциональных изменений. И поэтому показатель Петтенкофера служит не предельно допустимой концентрацией самого диоксида углерода, а показателем вредности концентрации накопившихся в воздухе параллельно с диоксидом углерода многочисленных метаболитов человеческого организма. В жилых квартирах, оборудованных газовыми плитами, значение диоксида углерода как санитарного показателя антропогенного загрязнения воздуха снижается, но при оценке качества последнего и при проектировании систем вентиляции помещений с большим количеством людей (учебные аудитории, киноконцертные залы и пр.) содержание диоксида углерода и поныне служит основной расчетной величиной.

Впоследствии было предложено считать санитарным показателем антропогенного загрязнения воздуха жилища содержание аммиака (также постоянного метаболита организма человека), величину окисляемости воздуха, как интегрального показателя содержания органических веществ. Однако эти предложения в санитарной практике не закрепились.

Среди техногенных загрязнений воздуха помещений жилых и общественных зданий особого внимания заслуживает формальдегид по причине большого количества источников его поступления в воздух (см. табл. 27-1), а также широкого спектра нарушений здоровья при его ингаляционном поступлении. Воздействие формальдегида на организм человека проявляется прежде всего в раздражении конъюнктивы глаз и слизистой верхних дыхательных путей. У части населения (примерно 10%) формальдегид вызывает аллергические реакции в виде поражения кожи и дыхательных путей. В эксперименте на животных показано наличие у этого вещества канцерогенных и мутагенных свойств. Чрезвычайно опасно его воздействие на детей и лиц преклонного возраста, так как они наиболее чувствительны к его влиянию и находятся дома больше, чем другие группы населения.

В нашей стране формальдегид стал объектом первого гигиенического регламента, установленного для токсического вещества в воздухе жилища: среднесуточная ПДК формальдегида принята в качестве временного норматива на уровне 0,01 мг/м³ , в то время как максимальная разовая ПДК в атмосферном воздухе - 0,035 мг/м³ , а среднесуточная - 0,003 мг/м³ . Этот парадокс - вынужденный компромисс гигиены с экономикой, а отнюдь не пример для подражания. Для гигиенистов, с одной стороны, и технологов в области строительных материалов и строителей - с другой, он должен служить сигналом необходимости активных поисков замены формальдегида в среде обитания человека на безопасные вещества. Для всех остальных компонентов воздуха жилых помещений должны соблюдаться ПДК в атмосферном воздухе. В ныне действующих гигиенических нормативах временного норматива формальдегида нет.

О влиянии аэроионов воздуха на здоровье человека впервые стал говорить советский биолог А.Л. Чижевский в 30-е гг. ХХ в. Он считал, что электрическая аэросистема представляет собой важнейший экзогенный фактор, способный смещать уровень электростатического равновесия организма в ту или иную сторону в зависимости от полярности и числа аэроионов. Смещение этого равновесия, возникающее под влиянием даже небольшого количества аэроионов, вызывает в результате физиологический эффект, несравнимый с поглощенной энергией. Накопленные к настоящему времени результаты экспериментальных, натурных и клинических исследований по данной проблеме подтвердили мысль А.Л. Чижевского и позволили составить некое представление о патогенезе этого воздействия и даже предложить некоторые гигиенические нормативы.

При воздействии легких аэроионов, как положительных, так и отрицательных, в диапазоне концентраций 2×10³ –5×10⁵ е/см³ М.Г. Шандала наблюдал снижение содержания серотонина в головном мозге лабораторных животных. Вероятно, с этим связана нормализация функций сердечно-сосудистой системы (замедление частоты пульса, снижение сосудистого тонуса, стабилизация пульсового давления), наблюдающаяся во время сеанса лечебной аэроионизации. В клинических условиях установлено положительное влияние искусственно ионизированного воздуха на больных бронхиальной астмой, некоторыми формами мигрени. В то же время у рабочих в условиях деионизированной атмосферы отмечались жалобы на головные боли, сухость во рту и носоглотке, сонливость в дневные часы. Накопление в воздухе закрытых помещений общественных зданий (концертные залы, учебные аудитории и пр.) тяжелых и снижение концентрации легких аэроионов воспринимается присутствующими как чувство дискомфорта, духоты, "нехватки воздуха". В таких помещениях можно проводить искусственную ионизацию воздуха. Однако необходимо подчеркнуть, что искусственная ионизация без достаточного воздухообмена в условиях высокой влажности и запыленности воздуха приводит к накоплению в воздухе тяжелых аэроионов, отрицательно влияющих на самочувствие. Вдыхание запыленного ионизированного воздуха приводит к резкому повышению задержки пыли в дыхательных путях человека. Гигиенические нормативы ионизации воздушной среды общественных зданий, принятые в 2000 г. представлены в табл. 27-3.

Таблица 27-3. Нормативные величины ионизации воздушной среды помещений в общественных зданиях
Уровень	Число аэроионов в 1 см³ воздуха
Уровень	Легких (+)	Легких (–)
Минимально необходимый	400	600
Оптимальный	1500–3000	3000–5000
Максимально допустимый	50 000	50 000

В ныне действующих гигиенических нормативах показателей ионизации воздушной среды помещений, к сожалению, нет.

Гигиеническое значение пыли, содержащейся в воздухе жилища, велико. Прежде всего следует отметить ее большую роль в возникновении аллергических заболеваний. Аллергенами служат плесневые грибы, чаще всего родов Penizillium и Mukor, КДП на всех 5 стадиях развития: от яйца до имаго, а также продукты метаболизма КДП. Установлено, что уровень аллергозов грибковой и клещевой этиологии выше среди населения, проживающего в помещениях с высоким уровнем химического загрязнения воздуха. Ксенобиотики снижают иммунологические показатели неспецифической резистентности, усиливая тем самым анафилактические реакции, обусловленные воздействием домашней пыли (иммуномодулирующий эффект). Домашняя пыль - фактор передачи ряда бактериальных инфекций, среди которых особенно следует выделить туберкулез.

Домашняя пыль, благодаря сорбционной способности, приводит к увеличению поступления в дыхательные пути химических веществ, мигрирующих в воздух из строительных и отделочных материалов. Частицы домашней пыли в виде тяжелых аэроионов, изменяя аэроионный состав воздуха, глубже проникают в дыхательные пути, раздражают слизистую дыхательного тракта; в этих условиях повышается всасываемость ксенобиотиков в кровь. Таким образом, негативная роль домашней пыли заключается в активации патогенного воздействия биологического и химического факторов жилой среды.

Воздушная среда жилища имеет большое эпидемиологическое значение как путь передачи инфекционных болезней с аэрозольным механизмом распространения, в числе которых грипп, корь, ветряная оспа, дифтерия, скарлатина, ангина, эпидемический паротит.

Аэрозольный механизм распространения характерен для легионеллеза (сапроноза). Резервуаром возбудителя этого заболевания в жилых и общественных зданиях служат системы кондиционирования воздуха, условия существования в которых для него более благоприятны, чем в природе.

Санитарно-показательные микроорганизмы в воздухе закрытых помещений - стафиллококки, зеленящие стрептококки, а показателями прямой эпидемиологической опасности являются гемолитические стрептококки и стафилококки. Нормативов содержания микроорганизмов в воздухе жилища нет.

27.6. Методика гигиенического исследования влияния на воздух жилища химического состава и свойств полимерсодержащих строительных атериалов и конструкций

Резко возросшее количество синтетических строительных и отделочных материалов, летучие компоненты которых поступают в воздух жилища в процессе эксплуатации в гигиенически значимых концентрациях, привело к появлению нового раздела коммунальной гигиены, посвященного изучению условий миграции летучих компонентов строительных материалов в воздух жилища, их гигиенической оценке и нормированию. Знание методики этих исследований необходимо санитарному врачу для квалифицированного осуществления санитарно-эпидемиологического надзора.

Гигиеническая оценка полимерсодержащих строительных материалов основывается на результатах комплекса санитарно-химических, санитарно-токсикологических, органолептических и микробиологических исследований, проводимых в лабораторных и натурных условиях. В лабораторных условиях проводится 4 вида экспериментов: санитарно-химические, органолептические, санитарно-токсикологические и санитарно-микробиологические.

Санитарно-химические исследования в лабораторных условиях проводятся с помощью климатических камер объемом 80–120 л, изготовленных из инертных материалов – нержавеющей стали или химически стойкого стекла и оборудованных автоматизированными системами приточно-вытяжной вентиляции и терморегуляции. Программу санитарно-химических исследований составляют исходя из рецептуры и способа изготовления конкретного полимерно синтезируемого материала (ПСМ). Исследования образцов ПСМ начинаются, в зависимости от состава образца, через 10–30 сут после его изготовления, а при неудовлетворительном результате исследований повторяются с тем же образцом через 2 мес после его выдерживания на складе.

В камерах моделируются реальные условия эксплуатации исследуемого образца ПСМ по всем показателям микроклимата жилища. При моделировании условий исходят из наиболее неблагоприятных сочетаний показателей микроклимата, которые к тому же способствуют повышению миграции компонентов ПСМ в воздушную среду камеры. Образцы исследуемого ПСМ помещаются в несколько камер, которые отличаются степенью "насыщенности " ПСМ.

"Насыщенность" ПСМ представляет собой отношение единицы поверхности, объема или массы ПСМ к единице объема помещения и выражается соответственно в м² /м³ , м³ /м³ или кг/м³ . Реальную насыщенность ПСМ определяют специальным расчетом исходя из назначения материала, нормы его расхода и объема помещения, в котором он должен применяться. Санитарно-химические и органолептические исследования воздуха, выходящего из загруженных образцами ПСМ камер, начинают через 2 сут после начала работы камер, после установления динамического равновесия воздушной среды камеры. Измеренные концентрации мигрировавших компонентов ПСМ сравниваются со среднесуточными предельно допустимыми концентрациями (или ОБУВ) веществ, утвержденными в установленном порядке для атмосферного воздуха населенных мест.

Органолептические (одориметрические) исследования проводятся с образцами воздуха, выбрасываемого из климатических камер системой вытяжной вентиляции, с использованием волонтеров. ПСМ не должны сообщать воздушной среде в заданных условиях запах интенсивностью более 2 баллов.

Санитарно-токсикологические исследования осуществляют на лабораторных животных, содержащихся в затравочных камерах, воздух в которые круглосуточно подается из климатических камер. Длительность санитарно-токсикологического эксперимента должна быть не менее 3 мес. Программа хронического санитарно-токсикологического эксперимента направлена на выявление резорбтивных общетоксических эффектов, вызываемых комплексом продуктов миграции из исследуемого образца ПСМ, а также возможности отдаленных последствий токсического действия этого комплекса (нарушения разных сторон репродуктивной деятельности, аллергических, канцерогенных эффектов).

Опыт гигиенических исследований ПСМ свидетельствует, что воздействие комплекса мигрирующих в воздушную среду компонентов ПСМ и содержащихся в воздушной среде на уровне ниже ПДК для каждого компонента в отдельности способно зачастую вызвать как общетоксические, так и отдаленные токсические эффекты. Следовательно, использование ПСМ в гражданском строительстве возможно лишь при условии непревышения гигиенических нормативов в воздушной среде каждого компонента (среднесуточных ПДК или ОБУВ для атмосферного воздуха) и благоприятных результатах хронического санитарно-токсикологического эксперимента с комплексом мигрирующих из ПСМ компонентов. ПСМ, из которых в лабораторных условиях в воздушную среду выделяются химические вещества 1-го класса опасности, в производство не допускаются. яяя

Санитарно-микробиологические исследования ПСМ проводят с целью определения сроков выживания на них санитарно-показательных микроорганизмов. В качестве тест-объектов чаще всего используются культуры Str. aureus, E. coli, P. aeruginosa . В качестве контрольного образца применяют культуры тех же микробов, нанесенные на инертные по отношению к микроорганизмам материалы, например куски оконного стекла. Нанесение взвеси тест-культуры микроорганизмов на поверхность полимерного и контрольного материала производится капельным или аэрозольным методом. Исследуемый и контрольный образцы экспонируются в одинаковых микроклиматических условиях. Отбор проб производится методом смывов или отпечатков. Дальнейшие исследования отобранных проб производят общепринятыми микробиологическими методами.

Критерием пригодности исследуемого ПСМ является отсутствие стимулирующего влияния ПСМ на развитие микрофлоры по сравнению с контрольным образцом. При положительном результате комплекса экспериментальных лабораторных исследований выдается санитарно-эпидемиологическое заключение установленной формы, которое действительно в течение 5 лет.

Натурные исследования проводят в помещениях перед сдачей в эксплуатацию объекта, при строительстве которого использовались новые ПСМ, прошедшие испытания в лабораторных условиях и получившие положительное санитарно-эпидемиологическое заключение. Программа исследований включает санитарно-химические и органолептические (одориметрические) исследования, а также исследования электризуемости полимерных покрытий (накопление на них статического электричества). Концентрации компонентов ПСМ в воздухе обитаемых помещений при сдаче их в эксплуатацию не должны превышать среднесуточную ПДК или ОДУ, установленные для атмосферного воздуха населенных мест, с учетом возможного комбинированного действия.

Пороговому уровню восприятия человеком разрядов статического электричества соответствует величина напряженности электростатического поля поверхности ПСМ 30 кВ/м. Допустимый уровень напряженности электростатического поля поверхности ПСМ не должен превышать 15 кВ/м (при относительной влажности воздуха 30–60%).

Глава 28. Электромагнитные излучения в жилище

28.1. Физическая характеристика электромагнитных излучений в жилище

Электромагнитное излучение (ЭМИ) в жилище представлено в 3 функциональных подсистемах: "световая среда", "электрические и магнитные поля" и "ионизирующее излучение". Элементы этих подсистем (факторы среды обитания) оказывают различное влияние на жизнь человека, но по физической природе представляют собой разные участки единого спектра излучения электромагнитного поля.

Электромагнитное поле (ЭМП) - особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие электрически заряженных частиц. ЭМП существуют в форме и магнитных полей (Н) и электрических полей (Е).

ЭМП распространяются в виде электромагнитных волн , характеристиками которых служат длина волны (λ), измеряемая в метрах, и частота колебаний волны (f ), измеряемая в герцах (Гц, одно колебание в секунду). В свободном пространстве (вакууме) распространение электромагнитной волны (электромагнитное излучение, ЭМИ ) происходит со скоростью света - 3×10⁸ м/с; в других средах, в том числе в воздухе, скорость ЭМИ уменьшается. Разделение единого физического фактора, ЭМП, на 3 функциональные подсистемы обусловлено тем, что физиолого-гигиеническое значение и характер биологического действия этих участков спектра различны (см. ниже). Различны и источники элементов этих подсистем (факторов жилой среды).

28.2. Функциональная подсистема "световая среда"

Все три элемента функциональной подсистемы "световая среда" (рис. 28-1) - природного происхождения; это часть ЭМИ Солнца (оптический диапазон ЭМИ), с которым неразрывно связано возникновение и существование жизни на Земле. Вот почему они необходимы человеку.

Рис. 28-1. Структура функциональной подсистемы "световая среда"

Солнечный свет представляет собой правильные электромагнитные колебания, распространяющиеся импульсами (фотоны). Каждый фотон состоит из электрической и магнитной составляющих. При прохождении через атмосферу Земли энергия фотона рассеивается молекулами воздуха. Большая часть рассеивающихся лучей приходится на голубую, фиолетовую и ультрафиолетовую части солнечного спектра. Именно поэтому небо кажется нам голубым.

Это рассеяние приводит к интересному, важному для работы оптического анализатора (глаза) эффекту согласования волн солнечного света в единый поляризованный световой поток .

Человечество, используя достижения науки, научилось искусственно воспроизводить оптический диапазон ЭМИ (искусственное освещение жилой и производственной среды), что позволило значительно увеличить активное время суток. Это дало мощный стимул социализации человека.

Распределение длин волн между тремя частями оптического диапазона представлено на рис. 28-1. Необходимо отметить условность такого деления, так как изменение свойств лучистой энергии с изменением длины электромагнитных волн происходит постепенно.

Ультрафиолетовое излучение (УФИ) Солнца обладает весьма широким спектром, который охватывает длины волн от 400 до 10 нм и частоту от 10¹³ до 10¹⁶ Гц.

УФ-излучение Солнца в диапазоне 10–200 нм (вакуумное или дальнее УФИ) полностью расходуется на образование ионосферы на высоте 50–80 км от поверхности Земли; коротковолновое УФИ в диапазоне 200–280 нм (УФ-С), обладающее выраженным бактерицидным действием, не достигает поверхности Земли. Большая его часть расходуется в стратосфере на высоте 20–25 км на образование озонового слоя, остальная часть поглощается кислородом тропосферы. Вот почему эта часть диапазона спектра УФИ не представлена на рис. 28-2.

Рис. 28-2. Годовое распределение интенсивности УФИ на широте Москвы (по В.К. Беликовой)

Часть УФИ, достигающая поверхности Земли и непосредственно оказывающая воздействие на природу Земли и человека, - длинноволновое, 400–320 нм (УФ-А), и средневолновое, 320–280 нм (УФ-В).

Как видно из рис. 28-2, относительное распределение интенсивности УФИ Солнца по месяцам года неодинаково. На 5 весенне-летних месяцев (апрель–август) приходится 65%, а на остальные 7 месяцев (сентябрь–март) - всего 35% общего годового количества энергии УФИ.

В промышленных городах, особенно зимой, УФИ Солнца полностью поглощается техногенными компонентами городского воздуха (например, оксидами азота) и не поступает в жилище. Серьезный барьер для УФИ - обычное оконное стекло. Оно задерживает УФИ с длинами волн короче 300 нм вследствие высокого содержания оксидов титана, хрома и железа. Таким образом, в жилище может поступать лишь незначительная часть УФИ Солнца, ограниченная диапазоном волн 300–400 нм. Кроме того, энергия этого диапазона зависит от времени года и суток, степени прозрачности атмосферы и чистоты оконного стекла.

ИК-излучение - часть ЭМИ, испускаемого нагретыми телами; длины волн ИК-излучения Солнца лежат в пределах от 760 до 1 млн нм. Интенсивность инфракрасной составляющей солнечного излучения в большинстве районов России равна 200–250 Вт/м² . (Для сравнения: средняя плотность энергии, вырабатываемой в результате хозяйственной деятельности человечества, составляет всего около 0,02 Вт/м² . ) Однако этот мощный поток солнечного тепла неравномерен и непостоянен, а колеблется в широком диапазоне значений в зависимости от многих природных факторов. Названные факторы учитываются в гигиене планировки поселений; в гигиене жилища в настоящее время ИК-излучение Солнца самостоятельно не нормируется. Существуют нормативы минимального времени инсоляции помещений, без подразделения по частям спектра; в отдельных случаях применяют корригирующие меры для предотвращения перегрева жилища из-за избыточной инсоляции.

Видимым излучением называется ЭМИ с длинами волн от 760 до 380 нм, которое способно непосредственно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазе. Видимый свет - адекватный раздражитель зрительного анализатора, через который человек получает до 90% информации об окружающем мире. Количество энергии видимого света Солнца, достигающего поверхности Земли, зависит от высоты стояния Солнца над горизонтом (которое, в свою очередь, определяется широтой местности, высотой над уровнем моря, временем года и суток), от облачности и оптической прозрачности атмосферы, определяемой, в частности, степенью загрязнения воздуха взвешенными веществами, оксидами азота. В течение светового дня освещенность может изменяться примерно в 200 раз. Для видимого света, проникающего в жилище, есть еще один барьер - оконное стекло, в значительной степени ограничивающее энергию светового потока. При одинарном остеклении задерживается 10–15%, а при двойном до 25% энергии диффузного света. Загрязненные стекла задерживают от 35 до 50% диффузного света, тюлевые занавеси - до 40%.

Видимое излучение имеет много физических характеристик. Для понимания связи этого вида излучения как фактора среды обитания с его влиянием на жизнедеятельность человека, точнее с работой зрительного анализатора, необходимо знать следующие характеристики видимого излучения, или света.

Сила света измеряется в канделах (кд).
Световой поток - мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению, которое она производит; единицей светового потока является люмен (лм). Люмен равен световому потоку с силой света одна кандела в угол величиной в один стерадиан (кд/ср). ^[5] .
Освещенность - плотность светового потока по освещаемой поверхности. Люкс - единица освещенности (освещенность поверхности, плотность светового потока на которой равна 1 лм/м²).
Яркость - характеристика видимого излучения, непосредственно воспринимаемая сетчаткой глаза. Единица яркости - кандела на 1 м² (кд/м² ). Яркость зависит от освещенности и разницы коэффициентов отражения рассматриваемого объекта и фона, на котором объект расположен. Все зрительные представления о рассматриваемых предметах человек получает через восприятие яркости.
Контрастность - безразмерная величина, отношение разности яркостей отображаемых от текста (изображения) белого и черного цветов.

Взаимоотношения между освещенностью (Е ) и яркостью (L ) показаны на рис. 28-3. Солнечный свет в жилище может поступать либо непосредственно прямыми солнечными лучами (инсоляция), либо в виде рассеянного, диффузного света от небосвода (фактически отраженного от молекул газов воздуха), либо в виде отраженного противостоящим зданием, поверхностью асфальтового или иного покрытия, зеленью газона и пр.

Рис. 28-3. Три компонента системы: видимое излучение (ВИ) – объект восприятия – глаз

Энергетическая и физиолого-гигиеническая характеристики этих видов света различаются, что учитывается при гигиеническом нормировании.

28.3. Гигиеническая характеристика светового (оптического) диапазона электромагнитного излучения в жилых помещениях

В основе биологического действия ЭМИ светового диапазона (3×10¹¹ –1,5×10¹⁵ Гц) лежит процесс фотовозбуждения электронных и колебательных уровней энергии атомов и молекул, в результате чего существенно изменяется их реакционная способность. Последующие физиологические эффекты определяются фотохимическими реакциями с участием возбужденных частиц. При этом в зависимости от уровня воздействия наблюдаются или полезные эффекты (фотосинтез, зрение, загар и пр.), или нарушения функций, связанные с фотоокислением, фотодеструкцией и фотоинактивацией.

Световой фактор играет первостепенную роль в регуляции важнейших жизненных функций организма человека. Из числа общефизиологических реакций под действием света большое значение имеет процесс восприятия внешнего мира, связанный с сознанием (психофизиологическое значение света ).

Видимый свет - адекватный раздражитель зрительного анализатора. Зрительный анализатор играет главную роль в объединении всех органов чувств в единую функциональную систему анализаторов (Анохин П.К.). Ему принадлежит важная роль в регуляции биологических ритмов, а следовательно, и основных процессов жизнедеятельности организма. Световое солнечное излучение, поступающее на сетчатку глаза, - первичный стимул, регулирующий циркадную (циркадианную) систему , которая контролирует суточные ритмы сна и бодрствования, температуры тела, гормональную секрецию и другие физиологические функции, включая познавательную деятельность. Таким образом, солнечный свет оказывает влияние и на органы и ткани, не затрагиваемые непосредственно лучистой энергией. Под влиянием естественного света усиливается газообмен, интенсифицируются минеральный и азотистый обмены. Описан "синдром сезонного расстройства", развивающийся в осенне-зимний сезон и характеризующийся депрессией, упадком физических сил, желанием замкнуться в себе, а также повышенными аппетитом и потребностью в сне. Биохимические исследования установили, что образование гормона мелатонина (гормон передней доли гипофиза), ответственного за поддержание циркадного ритма организма человека, происходит при освещенности 2500 лк и выше. Эффективность светотерапии при лечении синдрома сезонного расстройства подтверждает патогенетическую роль в его развитии недостатка солнечного света.

Для человека как существа социально-биологического видимый солнечный свет важен не только с позиции способствования биологическим реакциям организма, но и с позиции осуществления чисто человеческой, социальной функции зрительного анализатора: способности к выполнению зрительной работы. Зрительную работу человек осуществляет и в условиях производства, и в быту, и во время суток, специально отведенное для отдыха (чтение, письмо, рисование, выполнение школьных домашних заданий, мелкие домашние работы и пр.). Выполнение таких видов деятельности требует многочасового напряжения зрительного анализатора, и задача гигиениста - обосновать благоприятные условия для нее, в частности благоприятный световой климат. Адекватным раздражителем зрительного анализатора является яркость (кд/м² ), которая определяется двумя характеристиками: освещенностью (лк) и светлотой (коэффициентом отражения) поверхностей объекта восприятия и фона, или контрастностью (см. раздел 28.2). С одной стороны, при постоянстве разности коэффициентов отражения яркость пропорциональна освещенности объекта видения, поэтому можно говорить об улучшении видения при повышении освещенности объекта видения. С другой стороны, увеличение контрастности фона и объекта видения (например, белизны бумаги и черноты шрифта в книге) улучшает видение при той же освещенности. В диапазоне яркости 500–1000 кд/м² , соответствующем летнему ясному дню, глаз способен выполнять любую, в пределах его разрешающей способности, зрительную работу в течение длительного времени. Освещенность рабочего места при таком диапазоне яркости будет достигать 2,7–5,5 клк. Указанные пределы яркости и освещенности могут считаться оптимальными, поскольку уровень освещенности сетчатки в этих условиях соответствует ее биологической константе.

Предельно допустимым нижним уровнем яркости в условиях жилища может считаться диапазон 90–120 кд/м² (освещенность 500–600 лк), который необходим, например, для выполнения домашних заданий школьниками. При яркости ниже предельно допустимой зрительная работа осуществляется при непостоянстве освещенности сетчатки. Выполнение зрительной работы в таких условиях возможно лишь при мобилизации биохимических и ретиномоторных механизмов адаптации зрительного анализатора, что вызывает его быстрое утомление.

УФ-излучение Солнца считается наиболее биологически активной частью всего оптического диапазона. Однако, как указано в разделе 28.2, энергетически активная часть УФИ Солнца, УФИ-С (длина волны 100– 280 нм) не может проявить на Земле присущее ей бактерицидное действие, поскольку поглощается верхними слоями атмосферы. Бактерицидная активность УФИ-В составляет 0,8%, а УФИ-А - 0,023% бактерицидной активности УФИ области С. Тем не менее в эксперименте показано, что при облучении чашек Петри с культурой бактерий прямым солнечным светом через 10 мин экспозиции проявлялся полный бактерицидный эффект. В том же эксперименте, но в чашках, накрытых оконным стеклом, через 10 мин погибало лишь около 30% бактерий, а полный бактерицидный эффект наступал через 90 мин. Таким образом, УФИ Солнца, поступающее в жилище, обладает достаточной бактерицидной энергией для оздоровления его внутренней среды в обычных, бытовых условиях.

У человека рецепторов, непосредственно реагирующих на УФИ, нет. Однако при воздействии УФИ на кожу в ней происходят первичные фотохимические процессы, вызывающие реакцию всего организма. Кожа с разветвленной в ней сетью нервных окончаний, кровеносных сосудов, многочисленными железами не в одинаковой степени проницаема для всех длин волн УФИ. Роговой слой кожи служит фильтром, защищающим глубокие слои от воздействия УФИ с длинами волн менее 200 нм, эпидермис с сосочковым слоем не пропускает УФИ с длинами волн менее 313 нм. Коротковолновое УФИ проникает в кожу лишь на глубину около 0,5 мм. УФИ с длиной волн 315–400 нм вызывает так называемую раннюю пигментацию, механизм которой заключается в трансформации аминокислоты тирозина в пигмент меланин. Наличие в коже меланина обусловливает эффект загара. Параллельно с этим УФИ с длиной волн 280–315 нм вызывает при достаточной дозе эритему, являющуюся специфической реакцией кожи на УФИ.

Наличие непосредственных структурных и биохимических изменений в месте воздействия УФИ вызывает обязательную цепь дальнейших реакций организма: активизацию обменных процессов, тканевого дыхания, иммунологической реактивности организма, деятельности эндокринных желез. Особенно важна положительная роль УФИ в поддержании нормального фосфорно-кальциевого обмена. Находящийся в коже дегидрохолестерин под влиянием УФИ трансформируется через ряд промежуточных реакций в холекальциферол (витамин D₃ ). Витамин D₃ - регулятор фосфорно-кальциевого обмена; он содержится в сливочном масле, яичном желтке, жирных сортах рыбы. Дефицит витамина D₃ приводит у детей к рахиту, у взрослых может быть причиной остеопороза. Без эндогенного синтеза холекальциферола дефицит витамина D₃ наблюдается даже при условии достаточного пищевого рациона, особенно у детей. Это обстоятельство подчеркивает целесообразность и необходимость летних оздоровительных программ, включающих гелиопроцедуры. В современном жилище рассчитывать на достаточное оздоровительное действие естественного ультрафиолетового облучения нельзя. И поэтому в организованных коллективах повышенного риска (детские дошкольные учреждения, некоторые рабочие коллективы, например горняки) организуют профилактическое ультрафиолетовое облучение с помощью искусственных источников УФИ.

Наряду с положительными для человека эффектами ультрафиолетовой радиации, необходимо отметить и некоторые негативные. Ультрафиолетовое излучение способно вызывать фотобиологические эффекты в виде повреждения структуры молекулы ДНК, что может приводить к гибели клетки, мутациям или опухолевому перерождению.

В ряде работ отмечается возможность развития при воздействии УФИ рака кожи. Экспериментально установлено, что бластомогенным действием УФИ обладает в диапазоне длин волн 240–313 нм, особенно - 253,7 нм. Получение раковых опухолей в эксперименте было возможно лишь в том случае, если начальная доза облучения намного превосходила пороговую эритемную дозу и далее увеличивалась скачками и выходила за пределы приспособляемости организма. При постепенном увеличении дозы в процессе оздоровительных процедур развиваются адаптационные механизмы, видимое проявление которых - загар, и опасаться заболевания оснований нет. Среди негативных эффектов УФИ известна также снежная офтальмия - кератоконъюнктивит, развивающийся под влиянием УФИ, отраженного от освещенной солнцем поверхности снега или льда. Снежная офтальмия развивается в горной местности, где коротковолновая часть УФИ меньше поглощена атмосферой.

Биологическое действие УФ-радиации положено в основу районирования территории России по интенсивности активной в биологическом отношении ее части. Карта районирования (рис. 28-4) построена по данным расчетов и их сопоставления с результатами натурных наблюдений, выполненных в различных географических районах. Недостатком УФ-излучения характеризуются I, II, III и IV районы, V и VI - достаточным его уровнем. Эти данные необходимо учитывать при оценке приемов застройки, благоустройства и озеленения жилых районов и микрорайонов, выборе типовых проектов жилых и общественных зданий, при планировании профилактического УФ-облучения детей и других критических групп населения.

Рис. 28-4. Карта районирования территории России по ресурсам УФ-излучения: I–IV - зоны УФ-дефицита; V–VI- зоны УФ-оптимума

ИК-излучение Солнца в условиях поселения и тем более жилища выраженного специфического биологического действия не оказывает. ИК-лучи, поглощаясь тканями организма, вызывают повышение температуры облучаемого участка кожи и образование тепловой эритемы. Однако в условиях южной зоны или неудачной ориентации жилого дома, расположенного в центральной зоне, периодически могут наблюдаться нарушения микроклимата жилища в результате избыточной инсоляции помещения в летнее время года. Этот эффект следует отнести к косвенному влиянию инфракрасного излучения Солнца на условия жизни.

На протяжении почти всей истории эволюции жилища человек для поддержания приемлемого микроклимата использовал искусственное ИК-излучение, источник которого - разнообразные приборы и системы отопления.

28.4. Гигиеническое нормирование cветового режима в жилище

Официальными документами абсолютные уровни освещенности естественным источником света в жилище не регламентируются в силу непостоянства и независимости энергии солнечного света от воли человека. В целях обеспечения минимально необходимого в быту уровня освещенности жилых помещений прибегают к нормированию естественного светового режима через относительные показатели, в качестве которых приняты строительные нормативы: коэффициент естественной освещенности и световой коэффициент.

Коэффициент естественной освещенности (КЕО) - процентное отношение естественной освещенности в данной точке помещения к освещенности в тот же момент, в той же местности на горизонтальной плоскости под открытым небом, рассеянным светом небосвода.

Световой коэффициент (СК) - процентное отношение площади остекленной поверхности окон к площади пола помещения.

В санитарной практике используется КЕО, который можно рассчитать на стадии проектирования жилища графическим методом (например, по графикам Данилюка) для любой точки помещения. Величины КЕО нормируются в помещениях традиционных и "специальных" жилищ (см. раздел 9.3) в зависимости от их функционального назначения. Диапазон нормативных величин КЕО в этих помещениях колеблется от 0,5 до 4%. Это означает, что в помещение при соблюдении норматива поступит лишь малая доля естественного солнечного света, поступающего на данную территорию. Понятно, что в подавляющем числе регионов нашей страны в течение значительной части года такое количество естественного света, проникающего в помещение, не может обеспечить условий для зрительной работы.

Гигиеническим обоснованием нормативов КЕО в помещениях жилых и общественных зданий служит обеспечение минимального (но не достаточного!) количества солнечной энергии для получения психофизиологического и общеоздоровительного эффектов. Остальную необходимую для общеоздоровительного эффекта дозу солнечного света человек должен получить за время нахождения вне помещения, на открытом воздухе. Недостаток естественной освещенности для бытовых нужд и выполнения зрительной работы человек издавна научился компенсировать искусственным освещением. Методы искусственного освещения претерпели колоссальную эволюцию, начиная от света костра или лучины, через световые приборы на керосиновом или газовом топливе и до осветительных приборов на электрической энергии. В настоящее время благодаря современным электрическим приборам, позволяющим регулировать не только освещенность, но и спектральный состав испускаемого ими света, имеется возможность гигиенически обоснованного проектирования искусственного освещения жилища. С целью расчета дефицита естественного света, необходимого для достаточного освещения жилых помещений, используют понятие "световой климат".

Световой климат - средние условия наружного естественного освещения, которые создаются в данном географическом пункте прямым солнечным светом, диффузным светом небосвода и светом, многократно отраженным от земли и небосвода.

Световой климат зависит от широты местности и ландшафта и на различных территориях значительно отличается (рис. 28-5). Графики светового климата используются для расчета размера световых проемов (окон) здания, его ориентации на местности, при планировке территории микрорайонов, парков и пр. Зная КЕО помещения, с помощью кривых светового климата можно рассчитать естественную освещенность в нем для любого дня года и часа дня в абсолютных единицах (люксах) и на основе этого проектировать искусственное освещение.

Рис. 28-5. Графики светового климата

Рассеянный и отраженный свет, поступающий в жилое помещение, не содержит многих частей солнечного спектра как видимого, так и ультрафиолетового диапазона, поглощенных разнообразными объектами (поверхность земли, деревья, стены зданий, облака и пр.), поэтому с физиолого-гигиенических позиций не может считаться полноценным. В стремлении обеспечить человека в жилище более полноценной солнечной энергией гигиенистами выдвинуто требование об обязательности инсоляции жилища прямыми солнечными лучами.

Гигиеническим обоснованием нормативов инсоляции жилых помещений служит обеспечение психофизиологического и некоторой квоты общеоздоровительного и бактерицидного эффектов прямого солнечного света.

На основании гигиенических исследований предложена гигиеническая классификация времени инсоляции жилища, учитывающая общеоздоровительный, бактерицидный и психофизиологические факторы (табл. 28-1).

Градостроительная задача обеспечения гигиенических нормативов инсоляции для многоэтажных секционных зданий в условиях современной городской застройки очень сложна, поскольку тесно взаимосвязана со многими объективными градостроительными (достаточно высокая плотность застройки, расположение жилых помещений на двух противоположных фасадах зданий) и природными [низкое стояние солнца в высоких (северных) широтах, возможность перегрева помещения в южных широтах] факторами. При установлении регламентов инсоляции квартир в многоэтажных секционных зданиях гигиенисты вынуждены искать компромисс, другими словами, оптимальное сочетание всех взаимоувязанных факторов при соблюдении минимальных значений каждого из них.

Таблица 28-1. Гигиеническая классификация продолжительности инсоляции
Продолжительность инсоляции	Критериальная обоснованность характеристики	Гигиеническая характеристика
От 0 до 50 мин	Низкий бактерицидный эффект, негативная психофизиологическая реакция (жалобы на недостаточность инсоляции в 80% случаев)	Выраженная недостаточность инсоляции
От 50 мин до 1,5 ч	Высокий бактерицидный эффект, негативная психофизиологическая реакция (жалобы на недостаточность инсоляции в 50% случаев)	Недостаточная инсоляция
От 1,5 до 2,5 ч	Высокий бактерицидный эффект, позитивная психофизиологическая реакция (жалоб нет)	Достаточная инсоляция (зона комфорта)
Более 2,5 ч	Негативная психофизиологическая реакция (жалобы на перегрев более чем в 50% случаев)	Избыточная инсоляция

Гигиенические нормативы инсоляции дифференцированы по широте местности. С этой целью территория страны разделена на 3 зоны: северную (севернее 58° с. ш.), центральную (58°-48° с. ш.) и южную (южнее 48° с. ш.). Нормативное время инсоляции регламентировано на определенные периоды года и составляет для северной зоны с 22 апреля по 22 августа - не менее 2,5 ч, для центральной зоны с 22 апреля по 22 августа - не менее 2 ч, для южной зоны с 22 февраля по 22 октября - не менее 1,5 ч. Указанные нормативы должны соблюдаться не менее чем в одной комнате 1–3-комнатных квартир и двух комнатах 4-комнатных и более квартир. Санитарными правилами допускается прерывистость инсоляции, но при условии увеличения суммы времени инсоляции на 0,5 ч и длительности одного из периодов не менее 1 ч.

ИК-излучение Солнца количественно гигиенистами в жилище не нормируется. Для предупреждения перегрева помещений санитарными правилами предусмотрены солнцезащитные мероприятия, которые в то же время не должны приводить к нарушению нормативов естественного освещения помещений.

Все виды живого, существующие на Земле, довольствуются той долей световой среды, которая приходит на Землю от Солнца. Человек научился моделировать все элементы природной световой среды с целью повышения температуры жилища (отопление), продления светлого времени суток (искусственное освещение жилища), компенсации ультрафиолетового дефицита и пр. в процессе борьбы за существование и освоения новых территорий.

28.5. Элементы функциональной подсистемы "электрические и магнитные поля"

Функциональная подсистема "электрические и магнитные поля" включает естественные и искусственные (техногенные) источники электрической и магнитной энергии (рис. 28-6).

Рис. 28-6. Структура функциональной подсистемы "электрические и магнитные поля"

Магнитное поле Земли. В последние десятилетия была установлена биологическая активность постоянного ГМП Земли. ГМП наряду с такими абиотическими факторами, как гравитация, атмосферное давление и пр., - важный экологический фактор становления жизни на Земле, ее последующего развития и регуляции. Интерес к проблеме ГМП возник еще в первой половине ХХ в. (В.И. Вернадский, А.Л. Чижевский).

Характеристиками ГМП служит единица напряженности магнитного поля (Н, А/м) и направление вектора ГМП . Величина напряженности ГМП меняется по земной поверхности от 43,75 А/м на экваторе до 81,25 А/м на полюсах, достигая максимумов в районах магнитных аномалий (Курская магнитная аномалия - более 230 А/м). На открытой территории в конкретной географической точке величина напряженности ГМП и направление его вектора в пространстве относительно постоянны. Величина напряженности ГМП на широте Москвы на высоте 1,2–1,7 м составляет около 40 А/м.

В результате воздействия потока заряженных частиц, образующихся в периоды повышения солнечной активности (солнечный ветер), возникают возмущения ГМП, выражающиеся в глобальном возбуждении обычных пульсаций его напряженности (геомагнитные бури). Геомагнитные бури отличаются по своей силе, приходятся на различные периоды времени года и суток, длятся по времени до 15 ч и более. При этом величина пульсаций достигает в среднем 10^–7 –10^–8 А/м, что составляет лишь доли процента от обычного значения ГМП. Тем не менее неблагоприятное воздействие геомагнитной бури, т.е. незначительной пульсации напряженности ГМП, на самочувствие субъективно ощущает почти 30% населения, что свидетельствует о тесной связи организма человека с этим экологическим фактором и о его большом биологическом значении.

Современные многоэтажные здания, кабины лифтов, салоны автомобильного транспорта, вагоны метро служат экранами для ГМП, поэтому большое количество людей в современных условиях оказываются лишенными воздействия этого привычного естественного фактора и находятся в условиях гипогеомагнитной обстановки(ГГМО).

ЭМП и ЭМИ техногенного происхождения в искусственной среде жилища и поселения являются побочным фактором, возникающим в процессе генерации и использования ЭМП человеком для удовлетворения своих материальных (промышленность, быт) и социальных (коммуникация, информация, медицинские приборы) потребностей. Источниками ЭМП и ЭМИ техногенного происхождения являются разнообразные технологические процессы, осуществляемые во многих отраслях хозяйства (в том числе и в быту), передатчики и антенные устройства радиовещания, радиолокации и связи (в том числе сотовой), фидеры (силовые кабели) медицинской диагностической и физиотерапевтической аппаратуры, воздушные линии, трансформаторные подстанции и распределительные устройства линий электропередач высокого напряжения. В последние годы широкое распространение в жилище получили такие источники ЭМИ, как радиотелефоны и видеодисплейные терминалы, микроволновые печи бытового назначения (табл. 28-2).

Любая радио- и телепередающая установка независимо от назначения, мощности и области применения состоит из генератора ЭМИ и сопутствующих устройств, которые располагаются в помещениях станции и практически, как источник ЭМИ, для коммунальной гигиены не представляют интереса, поскольку создаваемое ими ЭМП полностью экранировано стенами помещений и на окружающее население не влияет. Антенное устройство располагается вне здания и фактически существует для того, чтобы передавать электромагнитную энергию в окружающее пространство в виде ЭМИ. Таким образом, антенное устройство, по сути, является основным источником ЭМИ в условиях поселений.

Таблица 28-2. Источники техногенных электромагнитных излучений
Частотно-волновая характеристика ЭМИ		Источники ЭМИ
Частота волн (ƒ)	Длина волн (λ)	Технологический процесс, установка	Бытовые и медицинские приборы
3–300 Гц (крайне- и сверхнизкие)	Свыше 1000 км (дека- и мегаметровые)	ВЛ электропередач, трансформаторные подстанции, РУ, радиосвязь	Бытовые электрические приборы
0,3–3 Кгц	1000–100 км (гекто- и километровые)	Радиосвязь	Физиотерапия
3–30 кГц (очень низкие)	100–10 км (мириаметровые)	Радиосвязь	Физиотерапия, УЗИ, ВДТ
30–300 кГц (низкие)	10–1 км (километровые)	Радионавигация, радиосвязь	УЗИ, ВДТ
0,3–3 МГц (средние)	1 км–100 м (гектометровые)	Радионавигация, радиовещание	Физиотерапия
3–30 МГц (высокие)	100–10 м (декаметровые)	Радионавигация, радиовещание	Установки ЯМР
30–300 МГц (очень высокие)	10–1 м (метровые)	Радиосвязь, телевидение	Установки ЯМР
0,3–3 ГГц (ультравысокие)	100–10 см (дециметровые)	Радиолокация, радионавигация, телевидение	Микроволновые печи, радиотелефоны, физиотерапия
3–30 ГГц (сверхвысокие)	10–1 см (сантиметровые)	Радиолокация, спутниковая и радиорелейная связь	–
30–300 ГГц (крайне высокие)	10–1 мм (миллиметровые)	Радиолокация, спутниковая связь	Физиотерапия

Примечание. ВЛ - воздушные линии; РУ - распределительные устройства; ВДТ - видеодисплейные терминалы; УЗИ - ультразвуковые исследования; ЯМР - ядерный магнитный резонанс; ЭМИ - электромагнитные излучения.

Характер распространения ЭМИ от генератора или излучающего устройства (ВЛ, антенна и пр.) в пространстве зависит от назначения генератора ЭМИ, спектра его излучения, особенностей конструкции излучающего устройства. Основная характеристика антенны - диаграмма направленности , определяющая характер распределения ЭМИ в пространстве. Например, для длинноволновых радиовещательных и телевещательных станций характерно круговое распространение ЭМИ; параболические антенны радиолокационных станций излучают радиоволны в виде пучка, захватывающего сегмент пространства.

В пространстве, окружающем источник ЭМП, существует 3 зоны распространения ЭМИ: ближняя (зона индукции), промежуточная (зона интерферентности) и дальняя (волновая зона).

В ближней зоне ЭМП еще не сформировано и представляет собой некоторый запас реактивной мощности, связанной с источником излучения. ЭМИ в ближней зоне характеризуется пространственной и временной неравномерностью, имеют место точки с повышенным уровнем ЭМП (так называемые пучности). В промежуточной зоне помимо поля излучения - Е (распространяющаяся волна) присутствует также поле индукции - Н . Эти поля быстро убывают с расстоянием от источника (Е - обратно пропорционально квадрату, Н - кубу расстояния). В дальней, волновой зоне ЭМП сформировано и распространяется в виде бегущей электромагнитной волны. В этой зоне Е и Н убывают обратно пропорционально расстоянию в первой степени. Границы зон (r ) в случае точечного источника (геометрические размеры которого меньше длины волны излучения) определяются по формулам:

- для ближней зоны;

- для промежуточной зоны;

r > 2πλ - для дальней зоны.

Характер воздействия ЭМП на биологический объект зависит от нахождения объекта в той или иной зоне. Размеры ближней плюс промежуточной зон составляют от 0,16–1,6 м для волн сантиметрового диапазона до 160–500 м для длинноволнового диапазона. Следовательно, ближняя и промежуточная зоны, как правило, располагаются в пределах площадки телерадиостанции или радиолокационной станции, а территория поселения испытывает влияние поля излучения (дальней зоны).

Радиус ближней зоны радиолокационных станций специального назначения (РЛС СН), предназначенных для контроля космического пространства, работающих в диапазоне частот 150–300 МГц, зависит от типа станции. Например, для РЛС СН "Днепр" радиус ближней зоны составляет 20 км, для РЛС СН "Дарьял" - 1,2 км.

Интенсивность ЭМИ в дальней зоне (в которой возможно расположение жилой застройки) оценивается напряженностью электрического (Е, В/м) и магнитного (Н, А/м) поля , а также поверхностной плотностью потока энергии (ППЭ) , имеющей размерность Вт/м² (мВт/см² ).

Известно, что напряженность ЭМП (Е, В/м) с удалением от излучающего устройства уменьшается. Конкретный пример такого уменьшения показан в табл. 28-3.

Таблица 28-3. Напряженность электрического поля в районе телецентра (по Думанскому Ю.Д. и др.)
Показатель	№ точки
Показатель	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Расстояние от антенны, км	0,025	0,04	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	1,0	2,0
Е, В/м, расчетная	61,6	–	30,8	15,7	7,69	5,13	3,85	–	1,54	0,77
Е, В/м, измерен-ная на уровне 2 м от Земли	3,0	1,2	–	1,5	1,6	–	–	0,6	0,6	1,0

Из данного примера видно, что при общей закономерности уменьшения напряженности ЭМП по мере удаления от излучателя измеренные величины значительно меньше расчетных. Это объясняется тем, что антенна телецентра расположена на достаточной высоте от Земли и все точки измерения, за исключением последней, находились вне диаграммы направленности антенны. Кроме того, на результатах измерений сказывалось местное экранирующее влияние существующих элементов застройки поселения, в котором производились замеры (см. показания прибора в точках 8–10).

Особого внимания заслуживают ЭМП, создающиеся вокруг бытовых электрических приборов и видеотерминалов. Насыщенность жилой среды ЭМП, создаваемыми бытовой техникой и персональными компьютерами, возросла за последнее время по показателю ППЭ с 30–40 Вт/м² в 60-е гг. XX в. до 150–200 Вт/м² в настоящее время. В персональных компьютерах (ПК) и телевизионных приемниках переменные ЭМП создаются системами кадровой и строчной развертки электронного луча; в ПК кроме дисплея источниками ЭМП являются системный блок, клавиатура, принтер, а также многочисленные соединительные кабели. Пользователи вынуждены находиться в непосредственной близости от источника излучения, в ближней зоне ЭМП, и могут испытывать неблагоприятное воздействие даже при незначительных мощностях этих источников. Пространство ЭМИ бытовых, диагностических и физиотерапевтических приборов характеризуется сложной конфигурацией, обусловленной экранирующими свойствами элементов конструкции или воздействием специальных защитных экранов.

Статическое электрическое поле (СЭП) - поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами. СЭП широко используются в промышленности для сепарации руд и других материалов, газоочистки, электростатического нанесения лакокрасочных материалов и пр.; как побочный фактор СЭП возникают вблизи ВЛ высокого напряжения, трансформаторных подстанций и РУ. В условиях жилища накопление зарядов статического электричества происходит на поверхности кинескопа телевизора, монитора и клавиатуры компьютера, поверхностях синтетических покрытий пола и стен. Основным физическим параметром СЭП является напряженность. СЭП - векторная величина; отношение силы, действующей на точечный заряд, к величине этого заряда измеряется в вольтах на метр (В/м).

Допустимым уровнем напряженности электростатического поля поверхности полимерных материалов (например, покрытий полов) считается 15 кВ/м.

28.6. Гигиеническая характеристика электромагнитного излучения

Поскольку природные и техногенные электрические и магнитные поля при определенных условиях проявляют высокую биологическую активность (табл. 28-4), существует проблема их гигиенического нормирования и защиты человека от их вредоносного воздействия. Несмотря на единство физической природы ЭМИ, характер и механизмы биологического действия отдельных участков его спектра сильно различаются, поэтому и гигиеническое значение, а следовательно, и принципы гигиенического нормирования этих участков различны.

Геомагнитное поле Земли. Гигиенисты обратили внимание на ГМП несколько десятилетий назад в связи с появлением так называемых экранированных производственных зданий , или помещений. Цель экранирования - стремление защитить окружающую среду от влияния генерируемых в здании (помещении) искусственных ЭМП или людей, обслуживающих генераторы ЭМП (антенны радиопередатчиков, радиолокаторов различного назначения), расположенные на открытом пространстве. Люди, работающие в этих условиях, оказываются лишенными естественного экологического фактора - ГМП Земли, сопровождавшего человека на протяжении всего филогенетического и онтогенетического периодов существования.

Таблица 28-4. Спектр электромагнитного излучения и его биологические эффекты в условиях жилища
Длина волны, м
10³	10²	10¹	10⁰	10^–1	10^–2	10^–3	10^–4	10^–5	10^–6	10^–7	10^–8	10^–9	10^–10	10^–11	10^–12
Радиовещание		Телевидение	Локаторы радионавигации радиоастрономии			ИК-(тепловое) излучение			Видимое излучение	УФИ	Рентгеновские лучи			Гамма-лучи
Радиоизлучение макроструктур						Световое излучение атомов и молекул					Рентгеновское излучение			Излучение ядра атома
Отклик биологических структур
Поляризация диэлектриков тела человека, возникновение токов в биологических жидкостях						Фотобиологические процессы (видимое - биоциклы, ультрафиолетовое - синтез биологически активных веществ, инфракрасное - активация ферментативных процессов, рентгеновское - нарушение жизнедеятельности клетки и ее наследственных свойств)								Иони-зация биологических растворов и жидкостей, образование свободных радикалов

Экранирующими свойствами обладают также обычные жилые здания из бетона и железобетона, кабины лифтов, салоны моторного транспорта (автомобилей, автобусов и пр.), железнодорожные вагоны. В экранированных помещениях наблюдается ослабление фонового уровня магнитной индукции ГМП, изменение направления вектора ГМП, а также его пространственная неравномерность (высокий градиент в помещениях как по вертикали, так и по горизонтали, от 0,5 до 22,5 А/м). Коэффициент ослабления ГМП Земли (отношение напряженности ГМП открытого пространства к напряженности ГМП внутри помещения) в перечисленных сооружениях колеблется от 1,5 до 5 раз, а в кабинах скоростных лифтов достигает 15–24 раз. Для сравнения коэфициент ослабления ГМП в экранированных производственных помещениях авиационно-технических объектов составляет 1,7–7,0. Таким образом, в большинстве современных жилых зданий человек в течение значительного времени находится в необычных для него гипогеомагнитных условиях (ГГМУ); уровень ГМП при этом во много раз меньше, чем наблюдающийся при природных возмущениях ГМП (геомагнитных бурях), и сравним с уровнем, имеющим место в производственных условиях. Однако нормативы допустимого уровня ГГМУ в жилище в настоящее время еще не разработаны.

Электромагнитные поля радиочастотного диапазона. Организм человека весьма чувствителен к воздействию ЭМИ радиочастотного диапазона (РД), о чем свидетельствуют многочисленные клинические работы. К критическим органам и системам относят центральную нервную систему, гонады, глаза (хрусталик и роговицу). У профессионалов после нескольких лет стажа могут наблюдаться снижение иммунитета, астенический, гипоталамический синдромы. Первичные механизмы действия поглощенной энергии ЭМИ на молекулярном и клеточном уровнях изучены слабо, а утверждение о том, что ЭМИ РД вызывает поляризацию диэлектриков (табл. 28-5), исходит из общефизических представлений. Выраженность биологических эффектов зависит от длины волны (убывание эффекта с увеличением длины волны), режима генерации (непрерывный, импульсный), интенсивности и длительности воздействия. Экспертами ВОЗ (1999) на основании анализа 10 работ западных авторов, изучавших состояние здоровья работающих при уровнях ЭМИ, не превышавших 5 мВт/см² , сделан вывод об отсутствии отчетливых доказательств неблагоприятного влияния на человека этих воздействий, за исключением большей частоты изменений в хрусталике глаза.

Таблица 28-5. Предельно допустимые уровни интенсивности электромагнитных излучений радиочастот для населения при непрерывном воздействии
Показатель	Значение
Диапазон частот, МГц	0,03–0,3	0,3–3,0	3,0–30	30,0–300	300–30 000
ПДУ интенсивности ЭМИ РЧ, В/м	25	15	10	3 (кроме ТВ-станций)	10 мкВт/см²

28.7. Гигиеническое нормирование электромагнитных полей радиочастотного диапазона

Гигиеническое нормирование в области воздействия ЭМИ РД на человека основывается на концепции пороговости действия ЭМИ. Под порогом вредного действия ЭМИ радиочастот понимают такое сочетание нормируемых параметров ЭМИ, при котором в организме возникают изменения, характеризующиеся наличием одного или совокупности следующих признаков:

качественной перестройки протекания жизненных процессов;
любых количественных изменений состояния жизненных процессов, выходящих за пределы физиологической нормы;
развития явлений суммации предшествующих эффектов воздействия.

При переходе от установленного порога действия к рекомендации предельно допустимых уровней используют коэффициенты гигиенического запаса, дифференцированные с учетом категории облучаемых (профессионалы, непрофессионалы, население) и биологической активности воздействия. Нормативы ЭМИ РЧ на территории поселения, в местах массового отдыха, в помещениях жилых и общественных зданий установлены санитарными правилами исходя из недействующего уровня (см. табл. 28-5).

Для телевизионных передающих станций, работающих в режиме кругового обзора, ПДУ установлены в зависимости от частот, на которых они работают (табл. 28-6).

Таблица 28-6. ПДУ интенсивности ЭМИ РЧ, создаваемых телевизионными станциями
Показатель	Значение
Рабочая частота ТВ-станции, МГц	48,4	88,4	192,0	300,0
ПДУ интенсивности ЭМИ РЧ, В/м	5,0	4,0	3,0	2,5

Кроме нормирования ПДУ интенсивности ЭМИ РЧ, предусмотрена защита населения от неблагоприятного воздействия ЭМИ расстоянием . С этой целью устанавливаются СЗЗ и зоны ограничения застройки.

Санитарно-защитной зоной передающего радиотехнического объекта называется территория, примыкающая к технической площадке объекта, внешняя граница которой определяется на высоте 2 м от поверхности Земли по ПДУ интенсивности ЭМИ РЧ для населения (см. табл. 28-5, 28-6).

Санитарно-защитная зона устанавливается с учетом перспектив развития передающего радиотехнического объекта и поселения.

Зоной ограничения (застройки) называется территория, где на высоте более 2 м от поверхности Земли интенсивность ЭМИ РЧ не превышает ПДУ для населения (см. табл. 28-6, 28-7). Внешняя граница зоны ограничения определяется по максимальной высоте зданий перспективной застройки, на высоте верхнего этажа которых интенсивность ЭМИ РЧ не превышает ПДУ.

Размеры санитарно-защитной зоны и зоны ограничения застройки определяются расчетом; при этом за точку отсчета радиуса зон принимается место расположения излучающей антенны. Расчеты уточняются путем измерений после ввода излучателя в эксплуатацию.

В СЗЗ запрещается строительство жилых зданий, зданий лечебно-профилактических и санаторно-курортных организаций, детских дошкольных и учебных заведений и любых других зданий, предназначенных для круглосуточного пребывания людей.

В зоне ограничения контролируется этажность возводимых зданий таким образом, чтобы объем здания не вошел в объем пространства, в котором интенсивность ЭМИ РЧ выше ПДУ.

Для защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого ВЛ электропередачи, устанавливаются СЗЗ.

Санитарно-защитная зона воздушной линии электропередачи - территория вдоль трассы высоковольтной линии, в которой напряженность электрического поля превышает 1 В/м.

Размеры СЗЗ ВЛ зависят от напряжения тока, передаваемого по высоковольтной линии, и колеблются от 20 до 55 м от проекции на землю крайних фазных проводов в направлении, перпендикулярном к направлению трассы высоковольтной линии. В пределах СЗЗ высоковольтной линии запрещается размещение жилых и общественных зданий и сооружений, площадок для стоянок и остановок всех видов транспорта, предприятий по обслуживанию автомобилей и складов нефти и нефтепродуктов. Расстояние трассы высоковольтной линии от границы поселений должно быть не менее 250–300 м в зависимости от напряжения передаваемого тока.

28.8. Функциональная подсистема "ионизирующее излучение"

Функциональная подсистема "ионизирующее излучение" (рис. 28-7) состоит из 3 элементов, которые объединяет общий механизм биологического действия. Выделение этих элементов в составе подсистемы обусловлено их разной физической природой и различием их источников в жилой среде.

Рис. 28-7. Структура функциональной подсистемы "ионизирующее излучение"

Радиоактивный газ радон (²²²Rn, период полураспада 3,8 сут) образуется при распаде радия. У большинства дочерних продуктов распада радона (ДПР) периоды полураспада исчисляются минутами, и энергия их частиц невелика; с позиций радиационной гигиены радон оказывается значительно более актуальным. Радон постоянно эксхалирует (выделяется) из земных недр и содержится в атмосферном воздухе в незначительных количествах. Человек всегда подвергается воздействию излучения радона, большую часть которого он получает внутри помещений. В воздухе жилища высокие (по сравнению с фоновым содержанием в атмосферном воздухе данной местности) концентрации радона и его ДПР создаются при неправильном устройстве (негерметичности) перекрытий подвалов в многоэтажных домах. Многоэтажные дома представляют собой своеобразную аэродинамическую трубу, которая "вытягивает" радон из земных недр через негерметичное перекрытие подвала. Источники радона в жилище - строительные материалы, питьевая вода (при водоснабжении из некоторых подземных источников) и природный газ, используемый для бытовых целей (рис. 28-8).

Рис. 28-8. Радон в помещении

На уровень радиоактивности жилых помещений влияют одежда и всевозможные предметы домашнего обихода, особенно "мягкий инвентарь" - постельные принадлежности, ковры, занавеси, сорбирующие на себе продукты распада радона.

Содержание радионуклидов в строительных материалах имеет широкий диапазон значений. Наиболее высокие удельные активности естественных радионуклидов характерны для строительных материалов из горных пород вулканического происхождения (гранит, туф, пемза), наиболее низкие - для карбонатных пород (мрамор, известняк). Высокой удельной радиоактивностью могут обладать строительные материалы из вторичных ресурсов: отходов переработки фосфорных руд (кальций-силикатный шлак, фосфогипс), доменного шлака, каменноугольной золы и пр.

В помещениях жилых и общественных зданий имеет место воздействие на человека гамма-излучения (электромагнитное ионизирующее излучение с длинами волн менее 0,1 нм). Контролируемая величина внешнего гамма-излучения в жилых зданиях - мощность эквивалентной дозы (МЭД, мкЗв/ч) . МЭД в жилище зависит от уровня фонового гамма-излучения на открытой местности в районе расположения здания, а также от содержания радионуклидов в строительных материалах. На открытой местности значения МЭД не превышают 0,13 мкЗв/ч. В жилых домах, построенных из дерева, МЭД достигает 0,06 мкЗв/ч, в кирпичных зданиях - 0,6 мкЗв/ч, в железобетонных - 0,21 мкЗв/ч, в старых шлакоблочных - 0,3 мкЗв/ч.

Рентгеновское излучение - ЭМИ с длинами волн от 10 до 1 нм. Его источник в условиях искусственной среды обитания человека - диагностическая и терапевтическая аппаратура в ЛПО. При правильно устроенных рентгеновских кабинетах и современном рентгеновском оборудовании опасность неблагоприятных радиационных эффектов от рентгеновского облучения больных в условиях "госпитального быта" незначительна. Однако вклад медицинских диагностических рентгеновских исследований в годовую эффективную эквивалентную дозу ионизирующего облучения в сотни раз больше, чем атомной энергетики.

28.9. Гигиеническое значение и гигиеническое нормирование ионизирующего излучения в жилище

Факторы жилой среды, объединенные в подгруппу "ионизирующее излучение", принципиально отличаются от остальных факторов точкой приложения и механизмом биологического действия. Мишенью этих факторов служат клетки тканей организма, а пусковым патогенетическим механизмом - ионизация биологических растворов клетки, сопровождающаяся образованием свободных радикалов (см. табл. 28-7).

Радон в воздушной среде жилища и гамма-излучение, исходящее от строительных материалов, представляют собой естественные факторы среды обитания человека, компоненты естественного радиоактивного фона (ЕРФ). Своеобразие этих факторов с гигиенической точки зрения состоит в том, что в процессе создания жилища человек создал и условия для их концентрации. Однако наблюдаемые в жилище уровни воздействия этих факторов не могут привести к детерминированным эффектам (лучевой болезни), а стохастические эффекты облучения (новообразования, поражения генетического аппарата), за редкими исключениями, не могут быть рассчитаны существующими методами в силу незначимости наблюдаемых величин (величина ошибки прогноза больше прогнозируемой величины эффекта). Тем не менее существуют гигиенические регламенты, ограничивающие уровни указанных факторов в жилище, основанные на одном из современных принципов радиационной защиты: "поддержание на возможно низком и достижимом уровне с учетом экономических и социальных факторов индивидуальных доз облучения и числа облучаемых лиц при воздействии любого источника ионизирующей радиации". Исходя из этого принципа - принципа оптимизации, Международной комиссией по радиационной защите (МКРЗ) в качестве допустимой величины уровня действия установлена равновесная эквивалентная концентрация радона, равная 200 Бк/м³ в помещениях существующих жилых зданий и 100 Бк/м³ во вновь строящихся.

На этом же основании для гамма-излучения в жилых и общественных зданиях МЭД не должна превышать мощность дозы на открытой местности в районе расположения здания более чем на 0,2 мкЗв/ч. В целом же в жилых помещениях дозовые пределы интенсивности ионизирующего излучения должны быть не более 1 мЗв/год в среднем за 5 лет, но не более 5 мЗв/год.

Глава 29. Вибрационно-акустический фактор

29.1. Физическая характеристика звука и вибрации в условиях жилища

Функциональная подсистема "вибрационно-акустический фактор" включает 4 элемента (рис. 29-1).

Рис. 29-1. Структура функциональной подсистемы "вибрационно-акустический фактор

"Звук и вибрация с физических позиций представляют собой механические волновые колебания упругих твердых тел соответствующей частоты и интенсивности. Звуковые колебания , возникшие в твердом теле, распространяются в окружающей его воздушной среде и могут восприниматься органом слуха человека. Вибрационные колебания расходятся от источника по окружающим его твердым телам и ощущаются человеком через те части тела, которые непосредственно соприкасаются с источником вибрации (стопы при стоянии, ягодицы при сидении, кисти рук при работе с ручным виброинструментом).

По способности органа слуха человека воспринимать звуковые волны весь диапазон звуковых колебаний и в физике, и в медицине принято делить на 3 части: инфразвук (частота от 0 до 16 Гц), слышимый звук (частота 16–20 000 Гц) и ультразвук (частота более 20 000 Гц). Человек органами чувств инфразвук и ультразвук не воспринимает, тем не менее эти физические факторы среды обладают большой биологической активностью и являются предметом изучения гигиены и гигиенического нормирования.

Слышимый звук в природе редко бывает в виде колебаний одной частоты; как правило, имеет место совокупность разночастотных колебаний в самых различных сочетаниях. В физике различают упорядоченные, гармоничные совокупности сочетаний звуков, как, например, в музыкальных произведениях (не всех!), и беспорядочные, хаотические сочетания, которые называют шумом .

В отличие от физики в гигиене шумом считаются любые, независимо от их происхождения, в том числе и упорядоченные, сочетания звуков, неадекватные обстановке: мешающие восприятию полезных сигналов (речи, музыки), отдыху, работе, а также звуки, оказывающие вредное или раздражающее действие на человека.

Диапазон звуковых частот подразделяется на 9 октавных полос , характеризующихся тем, что верхние частоты каждой октавы вдвое больше нижних граничных частот. Соответственно, удваиваются средние частоты смежных октавных полос при переходе к более высоким частотам (табл. 29-1).

Таблица 29-1. Основной ряд октавных полос
Показатель	Значение
Граничные частоты полос, Гц	22,5–45	45–90	90–180	180–355	355–710	710–1400	1400–2800	2800–5600	5600–11 200
Среднегеометрическая частота, Гц	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000

Способы выражения проявлений звука в материальной среде и единицы их измерения оригинальны и требуют предварительного пояснения. Область пространства, в которой наблюдаются звуковые волны, составляет звуковое поле . Изменение состояния среды, возникающее при прохождении звуковых волн в звуковом поле, характеризуется звуковым давлением (р). Сила звукового давления измеряется амплитудой звуковой волны, которая выражается не абсолютной, а среднеквадратичной величиной за период колебания. Единица звукового давления - ньютон на кв. метр (Н/м² ), по системе СИ называемый паскаль (Па).

Величина силы звукового давления в окружении человека может изменяться в широких пределах – от 2×10^–5 до 2×10⁴ Па. Пользоваться абсолютными значениями таких сильно различающихся величин в строительной и санитарной практике крайне неудобно. И поэтому шум принято оценивать не в абсолютных величинах силы звукового давления, а уровнем звукового давления , т.е. отношением создаваемого звукового давления к давлению, принятому за единицу сравнения. Единица сравнения установлена международным соглашением на уровне Р₀ = 2×10^–5 Па; это минимальное звуковое давление, которое воспринимается ухом человека как звук.

За единицу уровня звукового давления принята условная безразмерная единица Бел (Б) ^[6] ; в практике строительной и гигиенической акустики чаще употребляют производную величину, 0,1 Б - децибел (дБ). Уровень среднеквадратичного звукового давления в 1 дБ (L) равен:

где Р - среднеквадратичная величина звукового давления, Па; Р₀ = 2×10^–5 Па - пороговая величина среднеквадратичного звукового давления, которая соответствует нулю дБ.

Вся шкала звукового давления от 2×10^–5 до 2×10⁴ Па (от порогового уровня восприятия звука до болевого порога) соответствует диапазону от 0 до 140 дБ.

Из физиологии слуха известно, что ухо человека по-разному воспринимает громкость звука в зависимости от его частоты. Звуки высокой частоты воспринимаются более громкими, чем звуки низкой частоты, при одинаковом звуковом давлении, создаваемом ими. Именно поэтому в точных акустических исследованиях для измерения звукового давления вся измеряемая совокупность звуковых колебаний (шум) с помощью специальных акустических фильтров раскладывается на частоты, измеряется уровень звукового давления для каждой из них и затем результаты интегрируются.

Полученная интегрированная величина уровня звукового давления (иногда называемая эквивалентным уровнем шума) получила название "децибел А" (дБА). Современная звукоизмерительная аппаратура может при необходимости сразу выдавать результаты в дБА, для чего на приборе имеется специальная шкала. В практике коммунальной гигиены к частотному анализу шума прибегают редко; гигиенические нормативы, как правило, даны в дБА.

Источники шума в гигиене жилища можно разделить на расположенные в жилище, внутридомовые и вне жилища, микрорайонные (квартальные) и внемикрорайонные. Источники внутридомовых шумов - инженерное, технологическое и бытовое оборудование, а также деятельность самих жителей. Микрорайонные (квартальные) источники связаны с жизнедеятельностью людей в пределах микрорайонной территории (игровые и спортивные площадки, трансформаторные подстанции, работа по уборке территории и пр.). Внемикрорайонные источники - промышленные и энергетические предприятия, различные виды транспорта (уличный, воздушный, водный).

Характер шума , создаваемого этими источниками, различается по частотному составу (низкочастотный - 20–400 Гц, среднечастотный - 400–1000 Гц, высокочастотный - свыше 1000 Гц), по степени стабильности звучания (постоянный - колебания звукового давления во времени не более 5 дБ; прерывистый - разновидность постоянного, прерываемого паузами; непостоянный - интенсивность во времени более 5 дБ; импульсный - непостоянный шум с мгновенными изменениями давления и длительностью звукового импульса менее 1 с). Различают также шум широкополосный, в котором представлены звуки различной частоты, и тональный , если прослушивается звук определенной частоты.

Уровни звукового давления и характер шума от различных объектов или процессов в среде обитания человека могут быть самыми различными; ориентировочные данные приведены в табл. 29-2.

Таблица 29-2. Уровни звукового давления (уровни шума) в жилище и поселении
Происхождение шума	Уровень звукового давления, дБА		Характер шума
Происхождение шума	Минимальный	Максимальный	Характер шума
Шелест листвы	10	20	Широкополосный
Шум дождя	30	–	Широкополосный, постоянный
Разговорная речь	40	60	Широкополосный, непостоянный
Шепот	20	–	Низкочастотный
Электробытовые приборы	70	80	Зависит от прибора
Городская магистраль	85	95	Широкополосный, непостоянный
Грузовой автомобиль	74–80	106–108	Широкополосный, непостоянный
Легковой автомобиль	71	96	Широкополосный, непостоянный
Троллейбус	78	90	Низкочастотный, непостоянный
Трамвай	79	93	Среднечастотный непостоянный

Пути распространения и трансформация звука в жилище. Как видно из рис. 29-2, в жилище имеет место непосредственное распространение звука от источника в воздушном пространстве помещения, где расположен источник звука, и через отверстия и щели в стенах в соседние помещения (1 ), звука, отраженного от стен помещения (2 ), собственного звукового излучения стен и окон, получивших энергию от источника звука (3, 4, 5 ). Скорость звука в воздухе при нормальных условиях 330 м/с, при температуре воздуха 20 °С - 344 м/с; скорость распространения в твердых телах гораздо больше - от 2000 до 6000 м/с.

Рис. 29-2. Пути распространения шумов в помещении

В закрытом помещении происходит многократное отражение звука от стен, что увеличивает продолжительность звучания после прекращения действия источника звука. Остаточное звучание в закрытом помещении называется реверберацией . Реверберация имеет место и на улице, плотно застроенной высокими домами. На границе раздела двух сред звук не только отражается, но и поглощается при проникновении в другую среду. Энергия звуковых волн при этом частично превращается в теплоэнергию хаотического движения молекул среды. Например, оштукатуренная стена поглощает около 8% звуковой энергии, ковер - около 20%; пластиковые покрытия с гладкой поверхностью поглощают ничтожную долю звуковой энергии, большую часть отражают. Хорошо поглощают звук зеленые насаждения.

Явления отражения звука, реверберации и поглощения значительно влияют на шумовой режим среды обитания человека и учитываются при гигиеническом нормировании шумового режима и разработке шумозащитных мероприятий.

Ультразвук распространяется от источника в воздушной среде на небольшие расстояния. Бытовые приборы, излучающие ультразвук, обладают незначительной мощностью, а, следовательно, излучаемый ими ультразвук характеризуется незначительной интенсивностью (плотностью потока акустической энергии). Из этого вытекает, что для коммунальной гигиены ультразвук не является актуальным средовым фактором, а его влияние на здоровье изучается в гигиене труда.

Инфразвук. Механические колебания упругих тел частотой менее 16 Гц называются инфразвуком. С физиологической точки зрения они отличаются от звука тем, что не воспринимаются органом слуха, однако способны воздействовать на многие органы и системы организма, вызывая патофизиологические, а порой и патоморфологические изменения.

Инфразвук в природных условиях возникает в результате трения потоков воздуха (ветер, шторм) о водную поверхность океана, моря; его интенсивность особенно велика во время штормов, бурь и ураганов, от волн цунами. Инфразвуковые волны, обгоняя распространение шторма, движутся по воздуху со скоростью 1200 км/ч, а по воде 1600 км/ч и доходят до берега значительно раньше водной волны, при этом лишь с небольшим затуханием. Мощным инфразвуковым излучением сопровождаются землетрясения, извержения вулканов, полярные сияния, сильные грозы и другие сейсмические явления. Магнитные бури обязательно сопровождаются акустической инфразвуковой бурей с крайне низкими частотами (0,05–0,1 Гц). Внутриквартальный ветер, качающиеся деревья на территории жилой застройки также служат источниками инфразвуковых шумов. Как правило, инфразвук природного происхождения характеризуется частотами ниже 0,1 Гц, но иногда регистрируются и частоты 1 Гц. Для этих частот длина волны составляет в воздухе от 34 км до 17 м, в воде - от 150 км до 75 м. Чем больше длина волны, тем значительнее дифракция (огибание препятствий). Благодаря этому инфразвук мало поглощается атмосферой, распространяется на большие расстояния, обходит преграды, задерживающие слышимые звуки, легко проникает в помещения через стены, потолки, перекрытия. Постоянный природный инфразвуковой фон характеризуется уровнем звукового давления порядка 35–40 дБ в частотном диапазоне 0,02–1 Гц. Однако в спокойную погоду в квартире на 16-м этаже высотного здания регистрировались уровни инфразвука на частоте 1–10 Гц, не превышающие 90 дБ, в ветреную погоду они возрастали до 118 дБ.

Техногенными источниками инфразвука в поселении и жилище являются диффузоры (воздухозаборники) мощных вентиляторов, компрессоров, используемых в метро, шахтах, на некоторых промышленных предприятиях и располагающихся на территории жилой застройки, мощные грузовые автомобили, составы железнодорожного транспорта, ветряные двигатели. Для этих источников характерен инфразвук частот 8 и 16 Гц с уровнями звукового давления, достигающими 100 дБ и более.

На территории жилой застройки регистрируются инфразвуковые колебания с уровнями звукового давления 80–100 дБ, в помещениях жилых и общественных зданий - от 70 до 120 дБ. В большинстве случаев инфразвук встречается в сочетании с низкочастотным шумом и вибрацией, но может быть и в изолированном виде. Последнее наблюдается на удалении от источника вследствие поглощения слышимой составляющей шума окружающими предметами и рассеяния ее в воздухе.

Учитывая большую длину волны инфразвуковых волн, наиболее эффективным и практически единственным средством защиты населения от негативного влияния инфразвука является снижение его уровня в источнике.

Вибрация - сложный колебательный процесс в твердом теле; в зависимости от источника он имеет сложный спектр частот, который к тому же отличается неравномерным распределением интенсивности вибрации по частотам и по времени (фазе колебательного процесса). Для характеристики вибрации используется несколько различных параметров, которые выступают равноправными единицами при описании вибрации как физического процесса и при ее гигиеническом нормировании. Вибрация характеризуется частотой (Гц), вибросмещением (мм), виброскоростью (м/с) и виброускорением (м/с² ).

По аналогии с шумом интенсивность вибрации оценивают как уровень виброскорости и уровень виброускорения, измеряя их в децибелах (дБ) относительно условно принятой международным научным сообществом некоей пороговой величины. За пороговую виброскорость (р₀ ) принимают 5×10^–8 м/с, за пороговое виброускорение - 3×10^–4 м/с² , что соответствует пороговому звуковому давлению 2×10^–5 Па. Те или иные перечисленные характеристики, измеренные в дБ, используются как гигиенические нормативы в зависимости от регламентируемых диапазонов частотного спектра вибрации.

Источниками общей вибрации в жилых и общественных зданиях могут быть вентиляторы приточных и вытяжных вентиляционных систем здания, электромоторы лифтов, насосы подкачки водопровода в высотных зданиях при неправильной их установке с нарушением известных строительных правил; холодильное и вентиляционное оборудование встроенных в жилое здание предприятий торговли, коммунально-бытового обслуживания, котельных. Встроенные котельные при неправильном монтаже и недостаточной виброизоляции работающих механизмов создают в квартирах, расположенных над ними, уровни виброускорения 48–51 дБ.

Внешними источниками общей вибрации служат городской рельсовый транспорт (уровни виброускорения 40–46 дБ), автотранспорт, оборудование промышленных предприятий (гидравлические и механические прессы, строгальные, вырубные металлообрабатывающие станки, поршневые компрессоры и пр.). Например, вибрация от компрессоров при недостаточной виброизоляции их фундаментов определяется в жилых домах в радиусе 1–4 км и достигает 15–28 дБ (уровень виброускорения).

29.2. Гигиеническое значение и нормирование шумового фактора, инфразвука и вибрации

На воздействие избыточной звуковой энергии организм в целом реагирует картиной общего адаптационного синдрома при регулирующей роли системы "гипоталамус–гипофиз–кора надпочечников". При исчерпании адаптационных возможностей этой системы развиваются те или иные неспецифические патологические проявления в зависимости от состояния организма на это время. Кроме того, в условиях современного шумового "загрязнения" городской и производственной среды орган слуха вынужден выполнять новую функцию -противостоять повреждающему действию акустического сигнала в широком диапазоне частот. С этой целью организм вырабатывает адаптационный механизм, выражающийся в виде снижения слуховой чувствительности, временного смещения порога слуха (ВСП).

Слышимый звук. Звуковые сигналы играют большую роль в жизнедеятельности человека, обеспечивая его информацией о состоянии окружающей среды, о возможной опасности и пр. Велика социальная роль звука, способствующего выполнению человеком коммуникационной функции.

Неблагоприятное воздействие слышимой звуковой энергии на человека, в зависимости от ее интенсивности, проявляется:

в повреждении слуховой функции, вызывающем снижение слухового порога, временную или постоянную потерю слуха;
нарушении речевого общения (способности передавать и воспринимать звуки);
ослаблении внимания, нарушении сна, повышении утомляемости и раздражительности;
изменении физиологических реакций на стрессовые сигналы, неспецифические для звукового раздражителя;
нарушении психического и соматического здоровья.

Изучение и оценка многообразного действия городского и жилищно-бытового шума на организм встречают значительные трудности по двум причинам: во-первых, из-за сложных процессов взаимодействия шумового фактора с другими химическими и физическими факторами среды обитания; во-вторых, в силу неоднородности индивидуальной реакции людей на шумовое воздействие при тех уровнях, которые имеют место в городе. И поэтому для изучения влияния шумовой обстановки на человека в целях гигиенического нормирования используют комплекс методов, включающий:

метод анкетного опроса;
натурные исследования функционального состояния организма человека в условиях различной шумовой нагрузки;
экспериментальные исследования на лабораторных животных и волонтерах;
эпидемиологические исследования среди жителей микрорайонов с разной шумовой нагрузкой.

Городской шум воспринимается человеком прежде всего субъективно. Первые показатели неблагоприятного действия - жалобы на раздражительность, беспокойство, нарушения сна. В возникновении жалоб важное значение имеют уровень шума, его характер (постоянный, непостоянный, с преобладанием высоких или низких частот) и время воздействия, отношение человека к источнику шума, а также заключенная в шуме информация. Население отличается большой неоднородностью по характеру реакции на шум.

Исследования влияния городского и жилищно-бытового шума на здоровье человека в нашей стране проводились в 60–70-е гг. ХХ в. В.И. Пальговым и И.Л. Карагодиной. По результатам опроса о субъективном восприятии шума выявлено, что сверхчувствительных к шуму лиц - 30%, лиц с нормальной чувствительностью - 60%, малочувствительных - 10%. На степень психологической и физиологической восприимчивости к шумовой нагрузке влияют тип высшей нервной деятельности, индивидуальный биоритмологический профиль, уровень физического и нервного напряжения. Зависимость количества жалоб населения от уровня шума следующая: при среднем уровне шума до 70 дБА жалобы на сильное раздражающее действие шума предъявило 38% опрошенных, при уровне 71–75 дБА - 58%, при уровне 76–80 дБА - 72%. Представление о распределении жалоб на шум по их характеру дают результаты анкетного опроса населения (собрано 2625 анкет) двух городов, различавшихся по уровню транспортного шума (табл. 29-3).

Таблица 29-3. Характер жалоб населения на транспортный шум (по И.Л. Карагодиной)
Показатель влияния шума	Количество жалоб, %
Показатель влияния шума	При 62–70 дБА	При 56–65 дБА
Мешает сну	67–77	45–58
Мешает отдыху	64–67	52–62
Мешает умственной работе	3–4	5–9
Мешает разговору	0	2–6
Вызывает головную боль	16–26	11–14

Жалобы на жилищно-бытовые шумы появляются при гораздо меньшем уровне, начиная с 35 дБА.

Слуховой анализатор человека на фоне транспортного и жилищно-бытового шумов, маскирующих адекватные, "полезные" звуковые сигналы, вынужден работать с большим напряжением. В связи с этим необходимо установить приспособительные (адаптационные) возможности слухового анализатора и безопасные уровни шума, действие которых не вызывает нарушения функции слуха. Данные исследования проводят в условиях санитарно-акустического эксперимента в специальных звукоизолированных камерах.

При исследовании влияния шума 80–90 дБА на лабораторных животных в условиях эксперимента установлено развитие у них общей неспецифической реакции, которая характеризовалась снижением потребления кислорода тканями головного мозга, появлением гемодинамических и сосудистых расстройств, дистрофических изменений в мозге и внутренних органах. Длительная экспозиция животных к шуму приводила к истощению функционального состояния системы "гипофиз–кора надпочечников", что было предпосылкой к развитию указанных патологических проявлений.

В лабораторных условиях (в звукоизолированной камере) на волонтерах (практически здоровые люди в возрасте 25–50 лет) изучались:

подвижность корковых процессов (по латентному времени рефлекторных реакций на свет и звук методом хронорефлексометрии, по времени восстановления световой чувствительности глаза методом адаптометрии);
состояние слуховой функции (аудиометрия);
состояние сердечнососудистой системы (измерение артериального давления, частоты сердечных сокращений);
уровень работоспособности и внимания (с помощью буквенных и цифровых тестов).

В условиях камеры, в тишине, латентное время рефлекторной зрительно-моторной реакции испытуемых равнялось 167–173 мс, слухомоторной реакции - 160–167 мс.

Моделью шума в звукоизолированной камере был квартальный шум, записанный на магнитную ленту на территории квартала и воспроизводившийся через усилитель и микрофон. После 2-часовой экспозиции шума интенсивностью 80–90 дБА ЛВРР (на световой и звуковой раздражители) увеличивалось на 30–50 мс, наблюдалось урежение частоты сердечных сокращений, снижение артериального давления на 20–30 мм рт.ст.

При действии шума на уровне 58–63 дБА латентное время реакции на свет возрастало на 25 мс, на звук - на 16 мс и продолжало оставаться на этом уровне спустя 10–15 мин после прекращения экспозиции. При действии шума на уровне 40–55 дБА у ряда испытуемых латентное время увеличивалось на 11 мс, у других уменьшалось на 4 мс; через 10–15 мин ЛВРР возвращалось к исходному уровню.

Слуховая чувствительность при воздействии шума интенсивностью 58–63 дБА понижалась в зависимости от частоты на 18–25 дБА и полностью восстанавливалась через 10–15 мин после прекращения экспозиции. При экспозиции шума интенсивностью 40–55 дБА слуховая чувствительность понижалась в пределах 5–13 дБА, но полностью восстанавливалась сразу же после прекращения экспозиции.

Воздействие шума интенсивностью 58–63 дБА на состояние сердечно-сосудистой системы проявлялось в снижении величины пульсового давления. При шуме интенсивностью 40–55 дБА артериальное давление оставалось на исходном уровне. Работоспособность и внимание при кратковременном воздействии квартального шума в изучавшихся пределах не ухудшались, а после прекращения экспозиции даже возрастали.

Результаты исследований в натурных условиях, при нахождении испытуемых на территории внутриквартальной площадки для отдыха, оказались идентичными результатам, полученным в условиях камеры. При изменении модели шума на записанный в квартире при закрытых окнах, усиленный в отдельных сериях до требуемого уровня, результаты, аналогичные полученным в предыдущем опыте, регистрировались при уровнях шума на 5–10 дБА ниже. Интересные результаты были получены в физиологических натурных наблюдениях за характером сна (табл. 29-4). Видна четкая картина ухудшения характеристик сна с увеличением величины шумовой нагрузки, которая особенно выражена при уровне шума 50 дБА. Оказалось, что при воздействии шума 50–60 дБА во время сна человек, не просыпаясь, проявляет те же вегетативные реакции, что и в бодрствующем состоянии при шуме 90–100 дБА. Из этого следует, что шум во время сна более вреден для здоровья, чем в состоянии бодрствования.

Таблица 29-4. Влияние шума на характеристики сна
Уровень шума, дБА	Время засыпания, мин	Максимальное время спокойных промежутков, мин	Продолжительность спокойного сна к общему времени сна, %	Коэффициент активности
35	14–20	95–150	70–82	0,05–0,09
40	25–30	65–77	63–66	0,09–0,18
50	47–63	61–73	58–62	0,14–0,35

В эпидемиологических исследованиях отмечена корреляция между уровнем шума и общей заболеваемостью населения. Показатель заболеваемости по обращаемости людей, проживающих в условиях шумовой нагрузки 85 дБА, по заболеваниям центральной и периферической нервной систем составлял 15%, тогда как среди людей, проживающих в условиях 70–75 дБА, - 3,6%. Наряду с этим уровень заболеваемости коррелировал со стажем проживания в условиях той или иной шумовой нагрузки. Наибольшее влияние шума при этом проявлялось среди населения пожилого возраста (50–60 лет). Изложенные результаты исследований послужили обоснованием гигиенического нормирования шумовой нагрузки на население.

При гигиеническом нормировании шумовой нагрузки в условиях поселения и помещений жилых и общественных зданий речь не идет об уровнях, повреждающих слуховой анализатор, как это имеет место при гигиеническом нормировании шума в условиях производства. Критерием допустимости воздействия принимается функциональное состояние систем организма, в первую очередь реагирующих на неадекватное звуковое окружение: центральной нервной, сердечно-сосудистой, гуморальной регуляции. Обязателен учет субъективного самочувствия в условиях шумового воздействия, который выявляется с помощью психологических тестов и анкетного опроса.

Допустимым в условиях жилой зоны поселения и жилища считается уровень шумового воздействия, который не оказывает на человека прямого или косвенного вредного или неприятного действия, не снижает его работоспособность, не влияет отрицательно на самочувствие и настроение.

Учитываемые параметры шумового воздействия в условиях жилища или поселения - интенсивность шума, его спектральный состав и период суток (день–ночь), для которого нормируется уровень воздействия. Для постоянного шума нормируются уровни звукового давления L (дБ) в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц (октавные уровни звукового давления). Для ориентировочной оценки постоянного шума пользуются уровнем звука L_А дБА. Для непостоянного шума нормируются эквивалентные (по энергии) уровни звука L_А _экв. дБА и максимальные уровни звука L_Амакс. дБА. Эти понятия введены для удобства характеристики санитарной ситуации.

Эквивалентным по энергии уровнем звука непостоянного шума называют уровень звука постоянного широкополосного шума с таким же среднеквадратичным звуковым давлением, что и данный непостоянный шум в течение определенного интервала времени.

Максимальный уровень звука - уровень звука, соответствующий максимальному показателю шумомера за время проведения измерений.

Гигиенические нормативы указанных параметров шума утверждены санитарными правилами дифференцированно, в зависимости от функционального назначения помещений и времени суток; ориентировочные допустимые уровни в дБА приведены в табл. 29-5.

Таблица 29-5. Допустимые уровни проникающего шума в помещениях жилых и общественных зданий и шума на территории жилой застройки
Назначение помещений или территорий	Время суток	Эквивалентный уровень звука, L_Аэкв, дБА	Максимальные уровни звука, L_Амакс, дБА
Жилые комнаты и помещения квартир, домов отдыха, пансионатов, домов-интернатов, спальни в ДДУ	С 7до 23 ч С 23 до 7 ч	40 30	55 45
Номера гостиниц и жилые комнаты общежитий	С 7 до 23 ч С 23 до7 ч	45 35	60 50
Территории, непосредственно примыкающие к жилым домам, зданиям домов отдыха, пансионатов, домов престарелых, ДДУ	С 7 до 23 ч С 23 до 7 ч	55 45	70 60
Площадки отдыха на территории микрорайонов, групп жилых домов, домов отдыха, пансионатов, площадки ДДУ		45	60

Примечание. ДДУ – детские дошкольные учреждения.

29.3. Гигиеническая характеристика и гигиеническое нормирование инфразвука, ультразвука и вибрации в жилище и на территории поселения

Из физических свойств инфразвука для гигиены важна его способность распространяться от источника на расстояния, гораздо большие, чем слышимый звук, проникать через материальные тела, а также способность возбуждать в твердых телах, встречающихся на пути его распространения, собственные колебания звуковой частоты (например, дребезжание оконных стекол). Еще одна особенность инфразвука как фактора среды обитания - отсутствие сигнала о его наличии и воздействии на организм, передаваемого через органы чувств. В результате первые сигналы о санитарно-эпидемиологическом неблагополучии в жилой зоне, где появился техногенный источник инфразвука, поступают от поликлинических врачей, сталкивающихся с резким увеличением среди обслуживаемого населения неопределенных жалоб на ухудшение самочувствия, тревожность, головные боли, кардиалгии и пр. В качестве примера в табл. 29-6 приведены результаты анкетного опроса населения, проживавшего в микрорайоне, где имело место круглосуточное воздействие инфразвука с уровнем 90–93 дБ, в сравнении с населением контрольного района, не испытывавшим такого воздействия. Фоновый уровень слышимого шума, с воздействием которого анкетируемые связывали свои жалобы, был одинаков в обоих районах.

Таблица 29-6. Результаты анкетного опроса жителей, подвергавшихся воздействию инфразвука и контрольного района (600 анкет)
Характер жалоб	Число жалоб среди жителей (на 100 опрошенных)
Характер жалоб	Опытный район	Контрольный район
Нарушение дневного отдыха	52,2	14,7
Нарушение ночного отдыха	43,6	12,1
Неспокойный сон	49,0	26,3
Частые головные боли	26,4	13,0

В других исследованиях показано, что инфразвук в условиях жилой зоны может не только оказывать на человека раздражающее действие, но и вызывать серьезные функциональные нарушения, негативно влиять на показатели заболеваемости населения. В основе патогенеза воздействия инфразвука на организм лежит явление резонанса . Во всех органах организма в процессе функционирования имеют место гармонические, так называемые собственные колебания . В случае если частота внешнего инфразвука совпадает с частотой собственных колебаний органа, в результате резонанса происходит сложение амплитуд этих колебаний, что приводит к тем или иным патологическим реакциям (астенизация организма, нарушение работы центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, вестибулярного аппарата). У пациентов могут отмечаться нарушение равновесия, головокружение, затруднение речи, увеличивается частота дыхания, снижается слуховая чувствительность, возникает беспричинный страх, снижается работоспособность. Выраженность проявлений зависит от уровня интенсивности инфразвука и длительности действия фактора.

Экспериментальными исследованиями на волонтерах при воздействии инфразвука интенсивностью, соответствующей реальной санитарной ситуации на удалении 100–200 м от источника инфразвука (общая шумовая нагрузка составляла от 95 дБ_Лин ^[7] –75 дБА до 90 дБ_Лин – 65 дБА), установлена реакция сердечно-сосудистой системы, проявлявшаяся выраженной брадикардией, уменьшением ударного и минутного объема крови, разнонаправленными колебаниями артериального давления. Этот эффект обусловлен комбинированным воздействием слышимого шума и сопровождающей его инфразвуковой составляющей.

Гигиеническое нормирование инфразвука в жилище и на территории поселения стало актуальным с внедрением в городское хозяйство мощных вентиляционных систем для метро, подземных парковок автомобилей и других объектов городской инфраструктуры, расположенных в подземном пространстве поселения.

Санитарными правилами установлены гигиенические нормативы (допустимые уровни) инфразвука для условий жилища и поселений (табл. 29-7).

Таблица 29-7. Допустимые уровни инфразвука в жилых и общественных зданиях и на территории жилой застройки
Объект нормирования	Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц				Общий уровень звукового давления, дБ_Лин
Объект нормирования	2	4	8	16	Общий уровень звукового давления, дБ_Лин
Территория жилой застройки	90	85	80	75	90
Помещения жилых и общественных зданий	75	70	65	60	75

Гигиенических нормативов ультразвука от внешних источников для жилища нет, поскольку он не распространяется на большие расстояния.

Нормативные уровни воздушного и контактного ультразвука , возникающие при пользовании бытовыми приборами (стиральные машины, устройства для отпугивания насекомых, грызунов, охранная сигнализация), работающих, как правило, на частотах ниже 100 кГц, не должны превышать 75 дБ на рабочей частоте.

Вибрация , в отличие от звука, воспринимается различными органами и частями тела, а низкочастотные поступательные вибрации - отолитовым аппаратом внутреннего уха. Субъективное восприятие вибрации зависит не только от ее параметров, но и от множества других факторов: состояния здоровья, индивидуальной переносимости, эмоциональной устойчивости субъекта, подвергаемого действию вибрации. Имеет значение также способ передачи вибрации, длительность экспозиции и пауз.

На восприятие вибрации может существенно влиять деятельность субъекта. Вибрация, мешающая человеку при спокойной сидячей работе, совсем не будет восприниматься человеком, который во время работы переходит с места на место. Различают 3 степени реакции человека на вибрацию: восприятие сидящим человеком синусоидальных вертикальных колебаний; неприятные ощущения; предел добровольно переносимой вибрации в течение 5–20 мин.

Сила восприятия механических колебаний, воздействующих на человека, зависит в значительной степени от биомеханической реакции тела человека, представляющего собой в известной степени механическую колебательную систему.

Установлено, что при частоте вибрации свыше 2 Гц человек ведет себя как целостная масса; для сидящего человека резонанс тела находится в интервале от 4 до 6 Гц. Другая полоса резонансных частот лежит в области 17–30 Гц и вызывается в системе "голова–шея–плечо". В этом диапазоне амплитуда колебания головы может втрое превышать амплитуду колебания плеч.

Вибрация малой интенсивности, которая может встречаться в помещениях жилых и общественных зданий, вызывает отрицательные психологические реакции у жителей, мешает отдыху, снижает эффективность умственного труда, а при длительном воздействии приводит к развитию невротических состояний. В основе этих реакций, как и при воздействии инфразвука, лежат явления резонанса; еще одна причина - чисто механическое раздражение. Человек ощущает вибрацию, имеющую частоту от долей герц до 800 Гц; вибрация больших частот воспринимается подобно ультразвуковым колебаниям, вызывая тепловое ощущение.

Неблагоприятные для здоровья и условий жизни человека проявления вибрационного фактора в жилой среде города особенно возросли в связи со строительством линий метро мелкого заложения.

Допустимые уровни вибрации в жилых зданиях не должны вызывать значительного субъективного беспокойства и существенных изменений показателей функционального состояния комплекса систем и анализаторов организма, чувствительных к вибрационному воздействию. Гигиенические нормативы вибрации в жилых зданиях, обоснованные наблюдениями в натурных условиях и в эксперименте, утверждены санитарными правилами. Допустимые уровни вибрации представлены в табл. 29-8.

Таблица 29-8. Допустимые значения вибрации в жилых помещениях, палатах больниц, санаториев
Среднегеометрические частоты полос, Гц	Допустимые значения по осям X, Y, Z
	Виброускорения		Виброскорости
	10 ^–3 м/с²	дБ	10 ^–4 м/c	дБ
2	4,0	72	3,2	76
4	4,5	73	1,8	71
8	5,6	75	1,1	67
16	11,0	81	1,1	67
31,5	22,0	87	1,1	67
63	45,0	95	1,1	67
Корригированные и эквивалентные корригированные значения и их уровни	4,0	72	1,1	67

Глава 30. Социальные факторы жилища

Социальные факторы жилища играют не меньшую, а иногда и большую роль по сравнению с физическими и химическими факторами среды обитания для обеспечения комфортных условий и здорового образа жизни жителей.

Важнейший социальный фактор - удельный размер площади жилища (количество кв. метров, приходящееся на одного жителя). Экономисты различают общую и жилую площадь. Под общей площадью квартиры (одноквартирного дома).

Жилищный кодекс понимает сумму площадей жилых и подсобных помещений, веранд и встроенных шкафов. Жилая площадь квартиры - сумма площадей холла, гостиной, кабинета, детской и спален. При гигиеническом обосновании необходимой удельной площади жилища следует ориентироваться на величину общей площади (при условии посемейного заселения квартир; нормативы для коммунальных квартир не могут иметь гигиенического обоснования). Расчеты базируются на воздушном кубе - объеме воздуха, который физиологически необходим человеку для существования в жилой среде. Впервые гигиеническое обоснование воздушного куба было осуществлено в последней четверти ХIХ в. немецким гигиенистом М. Петтенкофером. В его основу было положено накопление в воздухе помещений, обитаемых человеком, углекислоты, выделяемой при его дыхании. Углекислый газ (диоксид углерода) в данном случае рассматривается не как повреждающий (этиологический) агент, а как санитарный показатель степени чистоты воздуха помещения.

При расчете воздушного куба, по Петтенкоферу, принимается концентрация диоксида углерода в атмосферном воздухе 0,04% (400 см³ в 1 м³ ), допустимая концентрация диоксида углерода в воздухе жилища - 0,1% (1000 см³ в 1 м³ ), количество диоксида углерода, выделяемое человеком в зависимости от тяжести выполняемой работы, - от 22,6 до 40 л/ч; для жилища следует принять 22,6 л/ч (выполнение легкой работы). Количество воздуха (в м³ ), требуемое для разбавления такого количества углекислоты с учетом соблюдения гигиенического норматива, будет равно:

При полуторакратном обмене воздуха в час, который имеет место в обычной городской квартире, физиологически необходимый воздушный куб будет равным 37,7 м³ / 1,5 = 25,1 м³ /ч. К этой величине необходимо прибавить объем, занимаемый мебелью и кухонным оборудованием (примерно 10–15 м³ на человека в зависимости от рода занятий и числа живущих). При таком расчете минимальная физиологически необходимая общая площадь жилища на одного человека при высоте потолка 2,5 м должна составлять 14–16 м² . Однако эту величину нельзя назвать гигиеническим нормативом, поскольку в современное понятие "здоровье" с полным правом входит не только физиологическая, но и психологическая и духовная компоненты. Для их реализации в рамках здорового образа жизни требуется площадь жилища бóльшая, чем физиологически обусловленная. В настоящее время такой обоснованной нормы не существует; ее разработка - задача гигиенистов, психологов и социологов.

Что касается социальной нормы (неправильно иногда называемой в литературе санитарной нормой), то она обусловливается материальными возможностями общества и декретировалась в нашей стране начиная с 20-х гг. ХХ в. в размере 8 м² на человека, после Великой Отечественной войны - 9 м² (жилой площади) на человека. В соответствии с Жилищным кодексом РСФСР 1983 г. норма жилой площади составляла 12 м² на одного человека; в перспективе предполагалось ее увеличение до 18 м² . Для сравнения: зарубежные научно-исследовательские центры по жилищному строительству рекомендуют следующие нормы жилой площади: во Франции - 16 м² , в Англии - 20 м² , в Швеции - 16–18 м² .

В Жилищном кодексе РФ 2004 г. введено понятие норма предоставления жилой площади. Эта норма (имеется в виду общая площадь квартиры) действует при социальном найме жилья, а установление ее величины отнесено к компетенции органов власти субъекта РФ.

Не менее важным социальным фактором жилища является формула заселения - соотношение количества комнат в квартире и числа проживающих. Психологически обоснованное минимальное количество комнат в квартире (отдельном доме) для семьи рассчитывается по формуле:

[количество комнат] = n + 1,

где n – количество проживающих членов семьи.

Обеспеченность семьи таким количеством комнат снижает вероятность внутрисемейных конфликтов, уменьшает роль многих физических факторов риска болезни, однако не может полностью дать ощущение свободы для индивида, чувство морального комфорта. Но это уже проблема, скорее, морально-этическая, чем гигиеническая.

С экономических позиций наблюдается стремление к снижению высоты жилых помещений , которое диктуется экономией материалов при строительстве и тепловой энергии в процессе эксплуатации здания. Однако с гигиенических позиций есть не менее весомые аргументы против такого подхода. Это обстоятельство позволяет отнести фактор высоты жилых помещений к социальным факторам.

Высота жилых помещений рассматривается в гигиене в нескольких аспектах. Ее роль в аспекте воздействия на здоровье воздушной среды наглядно показана на рис. 30-1. Слой загрязненного более теплого воздуха скапливается в верхней части помещения. При высоте помещения 2,5 м область головы стоящего человека находится на границе зоны загрязненного воздуха. При повышении высоты помещения до 3 м голова человека не соприкасается с зоной загрязненного воздуха.

Рис. 30-1. Человек и воздушная среда в помещениях разной высоты. Заштриховано: слой загрязненного воздуха

Особенно важен фактор высоты жилых помещений в условиях жаркого климата (или погоды). Исследования показали, что в условиях жаркой погоды в помещениях высотой 2,7 м испытуемые были лишены возможности отдачи эндогенного тепла на ограждения (стены и потолок) путем лучеиспускания (радиации). В результате возрастала отдача тепла испарением, резко возрастала влагоотдача (наступало потение). В тех же климатических условиях в помещениях высотой 3,2 м ограничение теплоотдачи излучением было в 2–3 раза меньше, что приближало состояние исследуемых к зоне комфорта.

Высота помещений жилища 3 м целесообразна и с психологических позиций. Во многих гигиенических и социологических исследованиях с конца ХIХ в. отмечалось, что, по мнению респондентов, при такой высоте исчезает чувство замкнутого пространства, повышается ощущение комфортности. Обращение к зарубежному опыту (высота жилых помещений в Англии, как правило, 2,5–2,4 м) в данном случае неправомерно, поскольку фактические размеры жилой площади (не социальный норматив!) в этих странах несравнимо больше, чем в нашей стране, да и климатические условия значительно отличаются.

По действующим строительным правилам высота жилых помещений должна быть не менее 2,5 м; кажущийся "либерализм" этой нормы дезавуируется следующим требованием: "Высота этажа от пола до пола не должна превышать 2,8 м". В настоящее время норматив высоты жилого помещения является обязательным лишь для той части жилого фонда, которая предназначена для реализации по договору социального найма (жилой фонд социального использования и специализированный жилой фонд). При строительстве новых жилых домов всех других категорий (индивидуальное строительство, коммерческое жилье и пр.) строительные требования в соответствии с Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ "О техническом регулировании" носят рекомендательный характер и застройщик вправе решать вопрос высоты помещений самостоятельно.

Размеры и пропорции комнат квартиры как психологические факторы жилой среды широко обсуждаются в специальной строительной и гигиенической литературе, но, к сожалению, на умозрительном уровне, без проведения серьезных исследований. Для восприятия человека важно соотношение глубины (расстояние от светонесущей стены до противоположной), ширины (расстояние между стенами, перпендикулярными светонесущей) и высоты комнаты. Гигиенист С.И. Ветошкин в 30-е гг. ХХ в. выдвинул правило пропорций , по которому ни один линейный размер жилой комнаты не должен превосходить другой более чем в 2 раза. С позиций обеспечения достаточного естественного освещения глубина заложения (отношение глубины комнаты к высоте от пола до верхнего края окна) также должна быть не более 2, в крайнем случае - 2,5. Исходя из этих представлений в строительной индустрии разработаны стандартные типоразмеры строительных деталей (строительный модуль) и уже вторично установлено правило, что глубина жилой комнаты должна быть не более 6 м. Психологически благоприятно воспринимаются пропорции помещений квартиры, близкие к квадрату. При внутренней планировке квартиры (дома) необходимо обязательно учитывать возможность рациональной расстановки мебели.

Благоустройство квартиры , ее современное инженерное оборудование, кроме гигиенически обусловленной роли коррекции химических и физических факторов жилой среды, несомненно, играет и социальную роль. Оно экономит время и силы, затрачиваемые на работу по домашнему хозяйству, позволяет перераспределить бюджет времени в пользу более интеллектуальных занятий или досуга. Законодательное ограничение уровня благоустройства жилища в нашей стране касается только жилищного фонда социального использования, т.е. жилищ, предоставляемых малоимущим гражданам России в пользование бесплатно, на основе договора социального найма. К этой категории относятся как квартирные дома, так и общежития. Согласно Жилищному кодексу РФ 2004 г. жилища социального использования признаются благоустроенными, если они соответствуют степени благоустроенности, существующей в конкретном населенном пункте.

При гигиенической оценке планировки квартиры (отдельного дома) важно установить возможность ее членения на функциональные зоны : приготовление и прием пищи, коллективная деятельность членов семьи и прием гостей, отдых и сон. Интерьер жилища также является важным психологическим фактором, влияющим на самочувствие и работоспособность его обитателей.

Глава 31. Способы и методы инженерной коррекции факторов среды обитания в жилище

Как показано в предыдущих главах, системообразующий элемент искусственной среды обитания человека - жилище - включает в себя комплекс факторов, оказывающих как положительное, так и отрицательное воздействие на условия жизни и здоровье человека. При этом причинно-следственные связи между факторами среды и здоровьем оказываются очень сложными и касаются, как правило, не изолированных факторов, а их различных комбинаций и комплексов. Кроме того, реализация одного инженерного или организационного решения, направленная на оптимизацию одного фактора, может привести к резкому изменению степени воздействия на человека другого, не менее важного фактора среды. Самый наглядный пример: создание стеновых ограждений лежит в основе достижения нормального микроклимата жилища; в то же время строительство стен рождает проблему нормирования естественного освещения и инсоляции жилища. Подобных ситуаций очень много, поэтому вопросы гигиенического нормирования факторов жилой среды могут решаться только на базе научно обоснованного компромисса при условии комплексного подхода, с оценкой риска и выгоды.

Конструирование и создание такой многокомпонентной и сложной системы, как искусственная среда жилища, с учетом санитарных правил и гигиенических нормативов представляет собой трудную инженерную задачу, рациональное решение которой возможно при сотрудничестве проектировщиков, конструкторов, технологов и гигиенистов. Именно поэтому санитарный врач должен быть знаком с основными инженерными способами и приемами создания материальной жилой среды, а также санитарными требованиями к ним, которые направлены на реализацию положительных и предупреждение или минимизацию отрицательных воздействий инженерных решений на здоровье и условия жизни, другими словами, на оптимизацию жилой среды .

В системе управления факторами среды в жилище можно выделить 3 группы: планировочные мероприятия, строительно-конструктивные решения и инженерные системы жилого здания (табл. 31-1).

Таблица 31-1. Способы управления факторами среды в жилище

Планировочные мероприятия закладывают основу здоровых условий жилой среды, разрабатываются и реализуются на самых ранних этапах создания жилища; все остальные мероприятия и решения "привязываются" к той материальной основе, которая продиктована планировочными мероприятиями. Следовательно, в системе гигиенического сопровождения жилищного строительства оценка планировочных решений является главной задачей.

Ориентация здания по сторонам света направлена главным образом на обеспечение возможности достижения нормативных показателей инсоляции и, в определенной степени, естественной освещенности. Как правило, речь идет о достижении максимально возможных величин нормируемых факторов, но в южных районах ориентация зданий служит и одним из приемов солнцезащиты. В некоторых случаях ведущий фактор выбора ориентации - ветровой режим территории (1-й строительно-климатический район) или защита от промышленного, транспортного шума или инфразвука.

Проще всего вопрос ориентации по фактору инсоляции разрешается при расположении на местности отдельных домов и даже спаренных коттеджей: комнаты в таких зданиях имеют как минимум две наружные стены и в них легко устроить окна, обеспечивающие достаточную инсоляцию.

Гораздо сложнее обеспечить соблюдение нормативов инсоляции жилища для многоэтажных секционных зданий. Оптимальная ориентация многоэтажного секционного здания с целью достижения нормативов инсоляции квартиры зависит от широты и климата местности, на которой оно располагается, видимого движения солнца в различное время года и в течение дня (природные факторы ). На рис. 31-1 показаны секторы горизонта, на которые, исходя из природных факторов, ориентация фасадов многоэтажных зданий не допустима, условно допустима или допустима без ограничений.

Рис. 31-1. Ориентация жилых помещений: сектор А (310–50°) - недопустимая ориентация квартир с односторонним выходом окон квартир для всех климатических районов; сектор Б (200–290°) - недопустимая ориентация тех же квартир для 3-го и 4-го климатических районов; сектор В (290–70°) - ограниченная ориентация для 2- и многокомнатных квартир; сектор (70–200°) - без ограничения ориентации

Кроме природных, ориентация многоэтажного секционного здания зависит от планировочных факторов . Среди них важное значение имеют расположение квартир с выходом окон на один фасад или два фасада, а также расположение затеняющих элементов (деревья, противостоящие здания).

В зависимости от того, насколько свободно можно использовать жилые секции для различных условий застройки (рис. 31-2), их подразделяют на меридианальные (все комнаты квартиры ориентированы на один фасад, секция ограниченной ориентации ) и широтные (все квартиры имеют двустороннюю ориентацию, секция свободной ориентации ).

Рис. 31-2. План этажа секции жилого дома меридиональной (м) ориентации; План этажа секции жилого дома широтной (ш) ориентации

В практике проектирования различают следующие виды размещения оси жилых зданий в плане микрорайона: по меридиану (ось север–юг), по широте (ось запад–восток), диагональное (ось на 45° к востоку от меридиана) и по гелиотермической оси (ориентация, когда длинная ось здания отклонена от меридиана по ходу часовой стрелки на восток на 19-22,5° в зависимости от широты местности - для европейской части России на 17–23°). При расположении здания по гелиотермической оси оба его фасада получают примерно равные благоприятные условия инсоляции. С учетом указанных факторов выработаны следующие правила размещения многоэтажных секционных зданий в микрорайоне.

Территория страны по нормативам инсоляции делится на 3 зоны: северную (севернее 58 ° с.ш.), центральную (58–48 °с.ш.) и южную (южнее 48 ° с.ш.).

Выделяются помещения жилых зданий, имеющие приоритет перед остальными по инсолируемости (расчетные помещения): спальни, гостиные, общие комнаты.

В северной зоне окна этих помещений нужно ориентировать на юг, юго-восток, юго-запад. Больше подойдут здания с внутренней планировкой квартир широтного типа. В центральной зоне при диагональном расположении оси здания оптимальную инсоляцию получит фасад, обращенный на юго-восток; при расположении здания по гелиотермической оси достаточная инсоляция будет с востока и юго-востока и с запада и северо-запада. Здания, ориентированные по меридиану, получат инсоляцию утром с востока, вечером - с запада. В южной зоне целесообразна ориентация фасада с приоритетными помещениями на юг, юго-восток и восток. При этом целесообразно выбирать здания с секциями широтного типа.

Вопрос о достаточной инсоляции жилых зданий не сводится только к благоприятной ориентации их по странам света. При недостаточных разрывах между домами рядом стоящее высокое здание может затенить даже правильно ориентированный дом. Определение достаточности разрыва между зданиями для обеспечения нормативного времени инсоляции производится с помощью различных графиков (инсоляционных линеек) на плане микрорайона. Графики составляются для определенной широты местности. Кроме обеспечения нормативного инсоляционного режима, ориентация здания может быть одним из мероприятий, способствующих снижению внешней акустической нагрузки на жилые помещения (слышимый шум и инфразвук от промышленных предприятий, автомобильных дорог, дворовых спортивных и детских площадок); в 1-м (холодном) строительно-климатическом районе ориентацию здания по странам света может диктовать направление преобладающих ветров. Эти вопросы будут рассмотрены в разделе VI.

Рациональная внутренняя планировка квартиры (отдельного дома) способствует выполнению санитарных требований относительно всех нормируемых физических, химических и биологических факторов жилой среды. От внутренней планировки квартиры во многом зависит возможность проветривания квартиры через окна (форточки или фрамуги). Наиболее рациональным признано сквозное проветривание , когда окна квартиры выходят на оба фасада дома. В этом случае наружный воздух поступает, в зависимости от направления ветра, в окна одного фасада и выходит через окна второго фасада. При сквозном проветривании летом обновление воздуха в комнатах при открытых окнах происходит полностью в первые же минуты, а зимой при открытой форточке или фрамуге - в течение 5–15 мин в зависимости от скорости и направления ветра и разницы между внутренней и наружной температурой. Менее эффективно угловое проветривание , когда окна квартиры расположены на перпендикулярных сторонах дома. В случае выхода всех окон квартиры на один фасад естественное движение воздуха под действием ветрового напора также будет происходить, но он будет выходить на лестничную клетку и далее поступать в квартиру с односторонней ориентацией окон на противоположный фасад, а при изменении направления ветра картина сменится на противоположную. Таким образом, вместе с воздухом постоянно будет происходить обмен между квартирами микробиоценозами, потенциально аллергенной пылью, "чужими" запахами, что, несомненно, снижает комфортность жилища, но может оказывать и более серьезное неблагоприятное влияние на здоровье жильцов.

Расположение окон и дверей в квартире должно учитывать возможность рациональной расстановки мебели. Нельзя не учитывать и эстетической роли внутренней планировки квартиры (пропорции размеров комнат, взаиморасположение жилых комнат, кухни и санитарного узла и т.п.). Хотя бы одна из спален должна быть изолирована и иметь выход в переднюю; столовая может быть проходной и располагаться вблизи кухни, с ней же целесообразно связывать веранду или балкон. Смежное расположение кухни, ванной и уборной диктуется необходимостью подводки к ним водопроводных и канализационных труб.

Строительно-конструктивные решения во многом подчинены принятым планировочным решениям, но их особенность в том, что способы их реализации следуют за научно-техническим прогрессом и в силу этого постоянно меняются, а точнее, обновляются. Задача санитарного надзора в этой области - не только способствовать реализации прогрессивных решений, позволяющих улучшить среду обитания, но и не допустить новых инженерных решений, не прошедших должной гигиенической апробации и потенциально опасных для человека.

Наружные ограждающие конструкции призваны поддерживать температуру воздуха жилища, противостоять ветру и в то же время обеспечивать достаточное проникновение в помещение естественного света. Выполнение этих требований зависит от применяемых строительных материалов, способов их обработки и монтажа и качества выполнения монтажно-строительных работ.

С гигиенических позиций наружные ограждения должны обладать низкими теплопроводностью и гигроскопичностью, при которых не создается условий образования конденсата влаги на стенах, а также умеренным теплоусвоением. Последнее свойство существенно для теплового ощущения человека при непосредственном соприкосновении с поверхностью материала: чем выше теплоусвоение, тем скорее при одной и той же температуре поверхности возникает ощущение холода (бетонная стена "холодная", деревянная - "теплая" и т.п.).

Не менее важные свойства наружных и внутренних ограждений - низкие звукопроводность и звукопроницаемость для защиты от внешних и внутридомовых шумов. Защита квартиры от проникновения внешних и внутренних шумов осуществляется методами строительной акустики . Применяются конструкции окон с повышенной звукоизоляцией за счет увеличения толщины стекла, расширения воздушного пространства между стеклами, тройного остекления, уплотнения притворов, что позволяет снизить проникающий шум на 25 дБ. Большое значение имеет конструктивное оформление наружного ограждения лоджий и балконов. Плотное, без щелей и отверстий наружное ограждение лоджий и балконов значительно снижает уровень проникающего шума, особенно на высоких этажах. В настоящее время известно большое количество видов звукоизолирующих и звукопоглощающих конструкций из самых различных материалов для сооружения полов, потолков, стен и переборок внутри здания. Выбор конструкций осуществляется с учетом результатов строительно-акустических расчетов . Расчеты должны производиться на основе гигиенических нормативов в зависимости от функционального назначения помещений; методика расчетов (компьютерные программы) должна быть согласована с органами санитарного надзора.

Необходимо помнить о том, что некоторые природные материалы, используемые в строительстве, могут обладать высокой радиоактивностью. Надежной и достаточной защитой от эксхаляции радона из недр Земли в воздух жилища служат мероприятия по герметизации пола в подвале здания.

Ассортимент строительных и отделочных материалов , используемых в жилищном строительстве, велик и постоянно обновляется, главным образом за счет ПСМ. В целях профилактики негативного воздействия ПСМ на здоровье сформулирован ряд санитарных правил. Из ПСМ в воздух помещений не должны выделяться вещества, относящиеся к 1-му классу опасности, а миграция в воздух остальных веществ в процессе эксплуатации помещения допускается лишь в пределах, не превышающих ПДК в атмосферном воздухе. Для веществ, обладающих суммацией токсического действия, сумма отношения концентраций в воздухе к их ПДК не должна превышать единицу. Полимерные материалы не должны создавать в помещении специфический запах и стимулировать развитие микрофлоры. Уровень напряженности электростатического поля на поверхности полимерных материалов в процессе эксплуатации не должен превышать 15 кВ/м. Правилами ограничиваются дозовые пределы величины интенсивности ионизирующего излучения в помещении, которые не должны быть выше 1 мЗв в год в среднем за 5 лет, но не более 5 мЗв в год. Контроль перечисленных правил осуществляется через систему сертификации ПСМ на основании результатов гигиенических исследований, изложенных выше. ПСМ, получившие в результате исследований положительную оценку, вносятся в документ "Полимерные и полимерсодержащие материалы и конструкции, разрешенные к применению в строительстве". Этот документ должен использоваться проектировщиками и строителями; санитарный надзор осуществляется также на основании этого документа. В нормативно-технической документации на ПСМ должны быть отражены требования, обеспечивающие безопасность для здоровья человека, а именно: гигиеническая характеристика, область и условия применения, рецептура, правила и методы контроля гигиенически значимых показателей продукции.

Инженерные системы жилых и общественных зданий разрабатывались с одной генеральной целью - способствовать достижению оптимальных условий (комфортности) жилой среды, ее безвредности и безопасности. Задача санитарного надзора – добиваться внедрения инженерных систем в жилищное строительство. Однако инженерные системы зданий, корригируя в заданном направлении одни факторы среды обитания, сами могут являться источником других, не менее опасных и вредных воздействий. В связи с этим еще одна, не менее важная задача санитарного надзора - контролировать полноту соблюдения санитарных правил в процессе проектирования, при монтаже и эксплуатации инженерных систем жилых и общественных зданий.

Отопление жилых зданий направлено на поддержание нормативной температуры воздуха в помещениях жилища. Городские жилые секционные дома оборудуются центральной системой отопления. Теплоносителем, как правило, служит вода. Нагрев воды производится различными способами с помощью устройств, располагаемых в подвале здания или специальной пристройке (бойлерная). Центральное отопление организуется и в отдельном доме, коттедже. Теплоносителем также в основном выступает вода; в домах с непостоянным проживанием возможно использование незамерзающих и негорючих жидкостей (антифриз и пр.). Источником энергии для нагрева системы может быть или газ, или электричество.

В отдельном доме возможно прямое использование для отопления электрической энергии; для этого в ограждающих конструкциях монтируются специальные электрические панели. Выбор источника энергии и теплоносителя в системе отопления - вопрос экономический и не влияет на гигиеническую характеристику системы.

Гигиеническое значение имеет способ передачи тепла от отопительного прибора внутренней среде обогреваемого помещения. По преобладающему способу теплопередачи в помещении различают конвективную и лучистую системы отопления. Отопительные приборы в конвективной системе - радиаторы различных моделей, монтируемые, как правило, в подоконном пространстве; в лучистой - тепловые панели, монтируемые в стенах, потолке или полу в зависимости от функционального назначения помещения. Принципиальное отличие конвективной и лучистой систем отопления заключается не в конструкции приборов, а в размерах площади теплоотдачи. При малой площади теплоотдачи, свойственной приборам конвективной системы, 80% тепла переносится в помещении за счет конвекции и только 20% - за счет излучения. Площадь теплоотдачи лучистой системы позволяет отдавать 70% тепла лучеиспусканием и лишь 30% конвекцией. Заложение тепловых панелей целесообразно производить в наружных стенах.

Основные гигиенические требования к конструкции систем отопления жилища:

равномерный нагрев воздуха в пределах нормативных температур;
нагрев поверхности отопительного прибора не выше 80 °С (во избежание пригорания пыли и ожогов);
необременительный уход за поверхностью отопительных приборов.

Очень важное требование - оборудование каждого нагревательного прибора ручным регулятором температуры. Конструкции регуляторов различные - от простого вентиля до электронного температурного реле. Независимо от устройства регуляторов их наличие позволяет выполнить основное гигиеническое требование к температурному режиму жилых помещений: дифференцированный подход в зависимости от функционального назначения помещения, времени суток, возраста и индивидуальных привычек проживающих. При центральном отоплении зачастую наблюдается излишняя пониженная влажность комнатного воздуха, вызывающая сухость слизистых, першение в горле. Для предупреждения этого явления существуют простые приспособления в виде керамических сосудов, которые навешиваются на радиаторы отопления. Вода, испаряющаяся из этих сосудов, доводит влажность воздуха до нормативных величин. Способствуют поддержанию влажности комнатные цветы.

Последние годы наблюдается возрождение в жилых помещениях каминных топок. Их функция в наше время - не столько отопление помещения, сколько повышение комфортности жилища. Однако камин - это не только удовлетворение эстетического чувства. Тяга воздуха, возникающая в каминной трубе, активно способствует вентиляции жилища и оптимизирует его влажность, поскольку увеличивается приток наружного воздуха.

Цель вентиляции жилых зданий - коррекция химического состава воздуха в жилище; в зданиях общественного назначения, в помещениях с большим скоплением людей вентиляция направлена, кроме того, на удаление тепло- и влаговыделений. По режиму воздухообмена системы вентиляции делятся на приточные, приточно-вытяжные и вытяжные. По способу побуждения движения воздуха существует вентиляция с естественным (гравитационным) и вентиляция с механическим побуждением . В жилых зданиях обычно организуют вытяжную вентиляцию с гравитационным напором, в общественных зданиях конструкция вентиляции определяется функциональным назначением помещений. Система приточно-вытяжной вентиляции, которая оборудована агрегатами очистки, подогрева или охлаждения воздуха, фильтрами и, кроме того, автоматически поддерживает заданные параметры влажности и температуры воздуха в обслуживаемых помещениях, называется системой кондиционирования воздуха . Фильтры, используемые в системах вентиляции или кондиционирования воздуха жилых и общественных зданий (масляные фильтры), задерживают только взвешенные вещества, не изменяя газового состава наружного воздуха. Аэроионный состав наружного воздуха при прохождении через систему кондиционирования существенно изменяется. Резко снижается содержание легких положительных ионов (в основном представленных ⁺ ) и тяжелых отрицательных (^– ), практически полностью исчезает озон. При прохождении приточного воздуха по металлическому воздуховоду длиной 10 м концентрация аэроионов снижается на 30–40%. И поэтому при организации кондиционирования в общественных зданиях целесообразно предусматривать последующую искусственную аэроионизацию вентиляционного воздуха.

Основные гигиенические требования к устройству вентиляции:

обеспечение необходимой чистоты воздуха в помещении;
поддержание совместно с системами отопления нормативных физических параметров воздуха - необходимой температуры, влажности и скорости движения (показателей микроклимата помещений);
бесшумность и безопасность;
безотказность и простота эксплуатации.

В системе приточной вентиляции жилого дома или здания общественного назначения различают следующие основные конструктивные элементы: воздухозаборная шахта с воздухозаборными отверстиями, закрытыми жалюзийными решетками; приточный подземный воздуховод; приточная камера, в которой располагают калориферы для подогрева воздуха; вентилятор для продвижения воздуха по приточным каналам; при необходимости очистки, увлажнения или охлаждения приточного воздуха - соответствующие устройства (такие как фильтры, оросительные форсунки и пр.), горизонтальные воздуховоды, приточные вертикальные каналы, приточные отверстия с решетками в стенах помещения.

Основные конструктивные элементы вытяжной вентиляции - вытяжные отверстия с решетками, вертикальные вытяжные каналы, сборные вертикальные или горизонтальные каналы, вентиляторы, вытяжные шахты, дефлекторы.

В квартирах жилых зданий оборудуется вытяжная система вентиляции на гравитационном напоре. Вытяжные отверстия располагаются на кухне, в туалете и ванной. Вытяжные каналы квартир присоединяются к вертикальным сборным каналам, проходящим по всей высоте здания и оканчивающимся на чердаке. Возможно объединение вертикальных квартирных каналов с горизонтальным сборным каналом, расположенным на чердаке.

Для того чтобы система вентиляции эффективно выполняла свою гигиеническую роль, необходимо соблюдение нескольких условий. Воздухозаборная шахта должна располагаться на наименее загрязненном пространстве территории, прилегающей к зданию, и быть защищена от выбросов вредных газов и пыли. Высота расположения воздухозаборных отверстий от земли должна быть не менее 2 м. Воздуховоды от места забора воздуха до узла его обработки должны быть максимально короткими. Присоединение вытяжных каналов к сборному вертикальному должно производиться через один этаж, чтобы избежать поступления в квартиру загрязненного воздуха из сборного канала в случае движения воздуха в обратном направлении (так называемое опрокидывание тяги ), возникающего в вертикальном канале при изменении атмосферного давления или температуры наружного воздуха.

Материал, из которого изготовляют вентиляционные каналы, не должен изменять органолептические свойства транспортируемого по ним воздуха, а внутренняя поверхность стенок канала во избежание скопления пыли и с целью снижения разрушения аэроионов должна быть гладкой.

Взаиморасположение приточных и вытяжных отверстий должно обеспечить наиболее полное омывание свежим воздухом всего объема помещения. При этом важно, чтобы в помещении при работе вентиляции не создавались ощутимые неприятные токи воздуха.

Наряду с целевой функцией система вентиляции обладает неотъемлемыми свойствами, которые могут неблагоприятно влиять на жилую среду. Еще одна группа мероприятий направлена на предупреждение этого неблагоприятного влияния. Наиболее важно предупредить распространение звуковых, инфразвуковых и вибрационных колебаний, которые возникают во время работы вентиляторов. Шум, производимый вентиляционной установкой во время ее работы, может быть механическим и аэродинамическим. Механический шум создается в результате вибрации отдельных элементов электродвигателя, вентилятора и соединяющих их трансмиссий. Механический шум передается через фундамент вентиляционной установки на несущие и ограждающие конструкции здания и поступает в помещения. Аэродинамический шум связан с образованием воздушных вихрей и пульсирующим действием давления воздушного потока, обтекающего элементы вентилятора и других элементов вентиляционной системы, препятствующих ламинарному передвижению воздуха (дроссельные заслонки, повороты воздуховодов). При работе мощных вентиляторов в октавной характеристике шума присутствуют не только звуковые, но и инфразвуковые частоты. Аэродинамический шум распространяется в основном по воздуху, перемещаемому по вентиляционным каналам, и поступает в помещения через стенки вентиляционных каналов, а также через приточные и вытяжные отверстия.

Для борьбы с механическим шумом проводят ряд мероприятий. Фундамент, на котором устанавливается вентилятор приточной системы, должен быть изолирован от фундамента здания , и с ним не должны соприкасаться другие конструктивные элементы здания. Соединения вентилятора с воздуховодами должны производиться с помощью гибких вставок. Крепление вентилятора к фундаменту осуществляется через демпферные устройства различных конструкций, гасящие энергию вибрации. Вентилятор укрывается звукоизолирующим съемным кожухом ; стены камеры, в которой он расположен, также покрываются звукопоглощающим материалом. При монтаже вентилятора, а также при проведении профилактических работ в процессе эксплуатации обращается внимание на тщательную подгонку деталей агрегата, балансировку рабочего колеса вентилятора, прочность крепления его к фундаменту.

Для борьбы с аэродинамическим шумом в воздуховодах после вентилятора устанавливаются камеры глушения различных конструкций. Большое значение для эффективности работы системы вентиляции в общественных зданиях имеет оборудование ее системой автоматики, которая включает и выключает систему по заданному временному графику.

Искусственное освещение жилища - мощный фактор, продляющий активное время суток и тем самым дающий возможность реализации человеком его социальных потребностей. Рациональная система искусственного освещения помещений жилых и общественных зданий требует выполнения ряда гигиенических правил. Эти правила различны для разных функциональных помещений и поэтому детально разбираются в специальных разделах гигиены - гигиене ЛПО, гигиене детей и подростков, гигиене труда.

Домовые системы водоснабжения и канализации - составные части городских систем централизованного питьевого водоснабжения и хозяйственно-фекальной канализации, позитивное гигиеническое значение которых подробно освещено в разделах I и II. Домовые системы водоснабжения и канализации, помимо позитивной роли (оптимизация быта, способствование выполнению правил личной гигиены), могут оказывать и неблагоприятное влияние на комфортность жилья. Часты жалобы населения на шум, который создается при движении воды по трубам, при срабатывании клапана канализационного бачка. Для устранения этих явлений известны довольно простые инженерные решения, которые, к сожалению, не всегда выполняются при строительстве зданий или реконструкции систем. Для борьбы с шумом в водопроводных сетях многоэтажных домов необходимо осуществлять зонирование сети по вертикали, при котором устраняется излишне высокое давление воды в трубах нижних этажей высотных зданий, что влечет за собой значительное снижение шума. Замена смывных бачков на низкорасположенные, наряду с оптимизацией гидродинамических свойств чаши унитаза, также понижает шум при его срабатывании.

Газоснабжение жилых домов во многом повышает комфортность быта, облегчает устройство в отдельных домах простых в эксплуатации автономных систем отопления и горячего водоснабжения. Присущий газифицированной кухне гигиенический недостаток - загрязнение воздуха квартиры - должен нивелироваться за счет увеличения удельной площади жилища, рациональной внутренней планировки квартиры, увеличения размеров кухни и совершенствования газовых горелок.

Глава 32. Гигиена внутренней среды зданий и режим лечебно-профилактических организаций

32.1. Гигиена лечебно-профилактических организаций

Термином "лечебно-профилактические организации" обозначают большую группу учреждений здравоохранения, предназначенных для оказания квалифицированной и специализированной медицинской помощи населению: больницы, клиники, диспансеры, амбулаторно-поликлинические учреждения, медицинские центры, учреждения охраны материнства и детства, санаторно-курортные учреждения.

Основные социальные и медицинские задачи этих учреждений - наиболее полное и быстрое восстановление здоровья пациентов, предупреждение осложнений болезни. При этом наряду с диагностическим и лечебным процессом не менее важно организовать в ЛПО такие бытовые условия пребывания пациентов, которые бы способствовали их быстрейшему выздоровлению, а также препятствовали возникновению ВБИ у больных и медицинского персонала. Кроме того, в ЛПО необходимо создать здоровые условия труда и быта медицинского персонала; эта задача осложняется большим разнообразием характера трудового процесса и факторов риска у очень широкого круга специалистов, работающих в ЛПО. Именно эти проблемы и являются предметом раздела гигиены, который получил название "больничная гигиена, или гигиена ЛПО".

Больничная гигиена (гигиена лечебно-профилактических организаций) - раздел гигиены, разрабатывающий гигиенические нормативы и требования к больничной среде обитания, направленные на обеспечение в ЛПО благоприятных условий для пребывания больных, создание благоприятных условий труда медицинского персонала, предотвращение развития ВБИ.

Больничная гигиена как наука молода: едва насчитывает 50 лет, поэтому ее нормативная база еще мала по объему и порой несовершенна по существу. Однако в связи с бурным развитием лечебной медицины, новых технологий, связанных с физикой высоких энергий, с одной стороны, и с молекулярной биологией - с другой, перспективы ее развития высоки, необходимость ее развития для закрепления успехов лечебной медицины резко возрастает.

От адекватности и полноты проведения гигиенических и противоэпидемических мероприятий как на земельном участке размещения ЛПО, так и в его помещениях в значительной степени зависят основные показатели, характеризующие деятельность ЛПО (койко-день, процент осложнений, процент летальности и пр.). Установлено, что продолжительность пребывания больных в стационаре в случае присоединения ВБИ увеличивается с 13 до 36 дней, летальность в хирургических отделениях среди взрослых возрастает с 4 до 23%, среди детей - с 10 до 33% и более.

Здания ЛПО относятся к специальным видам жилища, поэтому многие принципиальные вопросы, понятия и термины гигиены жилища, изложенные в предыдущих главах этого раздела, также актуальны и для ЛПО. Однако рассмотрение различных аспектов гигиены ЛПО, гигиенических требований к больничной среде должно осуществляться с учетом особенностей пациента ЛПО и своеобразия условий труда медицинского персонала.

Специфика проблем больничной гигиены связана в первую очередь с особенностью контингента населения, поступающего в ЛПО. Организм пациента ЛПО, в отличие от здорового человека, характеризуется:

повышенной чувствительностью к воздействию факторов среды обитания (шум, запах, излишняя или недостаточная освещенность и пр.);
пониженной резистентностью к действию болезнетворных биологических агентов;
измененным психологическим состоянием, связанным с отключением от трудовой деятельности, семьи, озабоченностью процессом лечения и исходом заболевания, резким изменением обычного распорядка жизни. Следовательно, к больничной среде должен предъявляться ряд требований, которые не учитываются при гигиенической оценке традиционного жилища.

Специфика больничной гигиены определяется и своеобразием условий труда медицинского персонала. Больной для медицинского работника - не только пациент (лат. patiens - страдающий), которому необходимо оказать профессиональную помощь, но и фактор риска для собственного здоровья. Это справедливо не только в отношении инфекционных и психически больных, но и во всех случаях оказания ургентной помощи, при проведении большинства сложных хирургических вмешательств. Сложность взаимоотношений пациента и медика усугубляется морально обусловленной профессиональной обязанностью (клятва Гиппократа) безотказного оказания медицинской помощи. На медицинского работника действуют не только определяемые его узкой специальностью профессиональные факторы, но и все общие специфические факторы больничной среды. Для сохранения здоровья и поддержания высокой работоспособности медицинского персонала, а также повышения эффективности лечебного процесса необходимо не только соблюдать особые гигиенические требования к внутрибольничной среде, определяемые своеобразием контингента больных, но и создавать благоприятные гигиенические условия труда и быта для работающих в ЛПО. С учетом круглосуточности функционирования ЛПО, большого количества дежурных должностей персонала, постоянного ожидания внештатных профессиональных ситуаций от организации бытовых условий персонала во многом зависит успешность основной деятельности ЛПО.

Еще одна особенность гигиены ЛПО связана с условиями формирования факторов больничной среды, а также со спецификой ее загрязнения, обусловленной этими факторами. Речь идет о выделениях больного организма, которые не только вредны, но и порой опасны для окружающих; химических препаратах, применяемых в процессе лечения, дезинфицирующих средствах; специфических отходах, образующихся при медицинских манипуляциях и функционировании лечебной и диагностической аппаратуры.

В больничных стационарах имеются подразделения (операционные, родильные залы, диагностические и лечебные кабинеты) со своеобразными технологическими процессами, не характерными для других сфер проживания и деятельности человека, которые также нуждаются в гигиенических оценке и контроле.

Специфические гигиенические проблемы ЛПО, безусловно, тесно связаны с ВБИ, на профилактику и борьбу с которыми направлены в современных условиях основные усилия больничной гигиены и эпидемиологии.

Таким образом, больничная гигиена - новый, самостоятельный, развивающийся раздел гигиенической науки, который должен преподаваться как специальный курс в рамках постдипломного этапа непрерывного профессионального образования. Учитывая остроту и востребованность в санитарной практике проблем больничной гигиены, мы решили дать ее основы в учебнике по коммунальной гигиене, из которой началось ее выделение.

Современные ЛПО имеют развитую, сложную инженерную инфраструктуру: системы водоснабжения, канализации, вентиляции, газовое и лифтовое хозяйство. Медицинское технологическое оборудование представлено сложными и энергонасыщенными приборами и агрегатами лечебной и диагностической аппаратуры. Его использование сопровождается появлением неблагоприятных для здоровья работающих факторов различной природы: физических - ионизирующее и ЭМИ, шум, вибрация; химических - высокоактивные лекарственные препараты, антисептики, лекарственные аэрозоли, медицинские газы. Существенное влияние на здоровье медицинского персонала оказывают и биологические факторы: микроорганизмы, аллергены, белково-витаминные препараты, иммунологические средства и др. Их воздействие проходит часто на фоне высокого уровня физической нагрузки, зрительного и слухового напряжения, сочетающихся с выраженной эмоциональной напряженностью.

При разработке гигиенических нормативов и требований к больничной среде приоритетными всегда должны оставаться интересы пациента. Однако очень часто параметры больничной среды, оптимальные для больного, оказываются неблагоприятными для медицинского работника, выполняющего профессиональные действия. В качестве примеров можно привести противоположно направленные требования к температуре воздуха в операционной для оперируемого больного и хирурга; уровень ионизирующей радиации в рентгеновском кабинете, необходимый для качественной рентгеноскопии больного, не безопасен для работающего там персонала, и т.д. В этих случаях должно быть найдено решение с привлечением специалистов инженерного профиля, чтобы обеспечить разные условия среды, не нарушая профессионально обусловленную степень близости контакта пациента и специалиста, оказывающего ему помощь.

Весь медицинский персонал, в отличие от пациентов, подвергается воздействию неблагоприятных факторов больничной среды длительное время. Следовательно, для сохранения здоровья и поддержания высокой работоспособности сотрудников ЛПО, а также повышения эффективности лечебного процесса необходимо создавать благоприятные гигиенические условия и для работающих в ЛПО, обеспечить рациональную организацию их труда.

В числе ЛПО наиболее распространены многопрофильные больницы, поэтому рассмотрение проблем больничной гигиены и основ гигиенического нормирования факторов внутрибольничной среды целесообразно провести на примере больницы.

32.2. Факторы внутрибольничной среды и их гигиеническое нормирование

Все факторы жилой среды, действующие в традиционном жилище, проявляют себя и в условиях больницы, но характер и степень их влияния на здоровье и условия существования пациента и медицинского персонала отличаются, порой весьма значительно, по причинам, изложенным в предыдущем разделе. Это отражается и на гигиеническом нормировании факторов внутрибольничной среды.

Во-первых, при нормировании факторов внутрибольничной среды с целью разработки их оптимальных значений необходим дифференцированный подход с учетом многих факторов (сезонных и суточных колебаний физиологических ритмов, возраста больного, форм патологии, иногда и стадии болезни). Этим нормирование в больничной гигиене отличается от нормирования химических и физических факторов в жилище, для которых устанавливается верхняя граница допустимого содержания, иными словами, ПДК или ПДУ.

Во-вторых, при гигиеническом нормировании фактора внутрибольничной среды необходимо рассматривать его не только с общегигиенических позиций, но и с точки зрения возможного использования в терапевтических целях. Оптимизация внутрибольничной среды часто способствует повышению эффективности лечебного процесса, играет большую роль в сокращении продолжительности пребывания больного в стационаре, а также улучшает условия работы медицинского персонала.

Среди факторов внутрибольничной среды, влияющих на организм больного, в первую очередь следует выделить микроклимат. Все 4 элемента подсистемы "микроклимат" оказывают влияние на тепловой обмен и тепловое состояние организма, но важнейший, первый, элемент, который, по существу, определяет тепловое состояние организма, - температура воздуха . При многих патологических состояниях тепловой обмен организма со средой изменяется в различной степени. Чем ниже компенсаторные возможности больного организма, тем ýже допустимый для него диапазон колебаний метеофакторов. Оптимальным микроклиматом для больного будет такой, при котором механизмы терморегуляции организма пациента наименее напряжены, тепловой комфорт обеспечивается без функциональных нагрузок. Это облегчает "уравновешивание" ослабленного организма с внешней средой. Оптимальный диапазон температуры воздуха сдвигается днем в сторону более высоких, а ночью - в сторону более низких температур вследствие изменения у больного общих механизмов регуляции теплового обмена, несовершенства кожно-сосудистых реакций и снижения регулирующей роли конечностей в теплообмене.

Создание в палатах оптимального микроклимата с медико-биологических позиций можно рассматривать как дополнительный фактор, содействующий эффективности лечебного процесса. Оптимизация микроклиматических условий в помещениях стационаров играет большую роль в комплексе факторов, нормализующих гомеостаз организма больного, и способствует эффективности лечения и благоприятному течению и исходу патологических процессов.

Наблюдениями установлено, что оптимальная для больных температура воздуха в палатах кардиологического стационара днем от 21 до 24 °С, при этом нижняя граница соответствовала потребностям больных среднего возраста легкими формами болезни, а верхняя - для пожилых больных средней тяжести. Ночью для всех больных оптимальной была температура воздуха 17–18 °С.

Оптимальная температура воздуха для пульмонологических больных в дневное время - 21–22 °С и в ночные часы - 16–17 °С; в палатах ожоговых - в пределах 24–26 °С днем и 17–18 °С ночью. Для больных, у которых не регистрировалось нарушений теплового обмена, оптимальная температура воздуха палаты оказалась такой же, как и для кардиологических больных.

Обеспечить одновременно поддержание оптимального для каждого больного микроклимата в палате практически нереально. Выход может быть в установлении не только оптимальных величин, но и верхней и нижней границ допустимых параметров температуры воздуха. Установлено, что оптимальные параметры микроклимата в небольшой степени зависят от возраста больного, между тем как допустимые колебания этих параметров существенно зависят как от возраста, так и от состояния здоровья пациентов. Исходя из сказанного, в нормативных документах устанавливаются нормативы расчетных температур , которые служат руководством при проектировании систем отопления. Соблюдение расчетной температуры в проекте больницы позволяет в конкретных условиях установить с помощью регулирующих устройств на отопительных приборах уровень температуры воздуха, оптимальный для больного, располагающегося в палате в данное время.

Специальных исследований, посвященных нормированию второго элемента микроклимата - относительной влажности воздуха - в ЛПО, практически не проводилось. Имеются отдельные работы о влиянии влажности на общее состояние пациента и течение некоторых болезней. Умеренное напряжение механизмов терморегуляции отмечается при влажности 60%; с нарастанием влажности оно увеличивается. Относительная влажность воздуха менее 20% вызывает неприятное ощущение сухости, не влияя на процесс теплообмена организма. Однако при этом снижается барьерная функция слизистых оболочек и создаются благоприятные условия для проникновения через них инфекции.

А.Д. Адо считал повышенную влажность воздуха фактором, провоцирующим приступы бронхиальной астмы. Им установлена зависимость между относительной влажностью воздуха и количеством приступов бронхиальной астмы. Последние учащаются при повышении влажности до 80%. В зоне теплового комфорта и влажности в пределах 30–55% состояние организма детей, больных бронхиальной астмой, не ухудшалось. На основании этого принято считать оптимальным уровень относительной влажности воздуха от 30 до 60% с допустимыми колебаниями от 20 до 70%.

Гигиеническая оценка дана и такому элементу микроклимата помещений больницы, как подвижность воздуха . В закрытых помещениях неблагоприятными оказались и малая, и излишняя подвижность воздуха. Малая подвижность воздуха особенно неблагоприятна для помещений, в воздухе которых скапливаются не только продукты метаболизма человека, но и патогенные микроорганизмы, а также химические вещества, выделяющиеся из медикаментов. Движущийся воздух способствует теплоотдаче организма путем конвекции и потоотделения, так как смещаются наиболее нагретые и увлажненные слои воздуха, которые прилегают к телу. Однако чрезмерная подвижность воздуха в помещениях больниц может приводить к избыточным теплопотерям организма, напряжению его механизмов терморегуляции, а в некоторых случаях - к переохлаждению. Оптимальные скорости движения воздуха в палате дифференцируются по сезонам года: зимой, при закрытом режиме помещений оптимальная подвижность воздуха - 0,15 м/с; летом, при открытом режиме помещений больницы, допустимо повышение скорости движения воздуха до 0,20 м/с.

Для комфортности микроклимата в палатах больницы важны размеры суточных колебаний температуры воздуха (допустимы в пределах 2 °С), колебания температуры по вертикали и горизонтали (соответственно в пределах 3 и 2 °С). Кроме того, температурный перепад "ограждение–воздух" (отражающий радиационную температуру ) должен быть не более 3 °С.

Санитарными правилами установлены нормативы расчетных температур для различных помещений больницы и нормативы относительной влажности воздуха, однако по объективным причинам все изложенные выше результаты научных наблюдений в документе полного отражения не нашли.

Особое значение в числе факторов внутрибольничной среды, влияющих на организм больного, принадлежит составу воздушной среды , что обусловлено:

ограниченной подвижностью больного, пребыванием (подчас длительным) в помещении с малодинамичным микроклиматом;
нарушением окислительно-восстановительных процессов и появлением кислородной недостаточности, которыми сопровождается значительная часть заболеваний, а также повышенной, иногда извращенной чувствительностью и реактивностью больного на внешние воздействия;
поступлением в воздух больничных помещений веществ, создающих специфический для больничного помещения комплекс химического загрязнения.

В числе основных источников химического загрязнения воздуха в палате:

сам больной, так как примерно пятая часть токсических веществ от общей химической загрязненности воздуха палаты выделяется с выдыхаемым воздухом больных. Это, как правило, недоокисленные органические вещества (альдегиды, кетоны, аммиак, непредельные углеводороды и др.);
полимерные строительные и отделочные материалы, продукты деструкции которых (фенол, формальдегид, бензол, хлористый винил, стирол, непредельные углеводороды и др.) обладают высокой биологической активностью.

В специализированных кабинетах к указанным источникам загрязнения воздуха добавляются лечебная и диагностическая аппаратура, при функционировании которой выделяются летучие вещества - самые разнообразные по химическому строению и биологической активности соединения.

В ряде случаев может иметь значение атмосферный воздух, поступающий в помещения больницы при ее расположении в загрязненном районе города.

Практика показывает, что концентрации токсических веществ и окисляемость воздуха больниц зачастую значительно превышают ПДК для атмосферного воздуха. Столь высокое содержание токсических веществ в воздухе больниц обусловлено главным образом неудовлетворительной конструкцией или работой системы вентиляции.

Как известно, в гигиене жилища в основу расчета воздушного куба, приходящегося на одного человека, и определения норм воздухоподачи в помещение положен принцип ограничения накопления в воздухе помещения продуктов жизнедеятельности человека (антропотоксинов). В качестве индикатора их присутствия принят диоксид углерода. Этот же принцип в настоящее время положен и в расчет воздухообмена зданий ЛПО. Однако этот принцип справедлив для зоны размещения палат. Практика оценки качества воздуха в специальных помещениях ЛПО, в которых имеются техногенные источники загрязнения воздуха, показывает неправомерность такого подхода. Когда с помощью санитарно-технических мероприятий добиваются нормализации содержания в воздухе диоксида углерода, уровни других токсических соединений в воздухе таких помещений могут превышать ПДК этих веществ для атмосферного воздуха. Очевидно, что к расчету системы вентиляции в больнице необходим подход, принятый в гигиене труда, - по допустимому уровню содержания в воздухе специфических для тех или иных функциональных помещений веществ. В настоящее время продолжается изучение этого вопроса. В частности, предлагается вести расчет по показателю "окисляемость воздуха", расчет воздухоподачи с учетом всей суммы загрязнений воздуха больничных помещений. В нормативных документах новый подход отражения не нашел. В санитарных требованиях даны нормативы (ПДК) и классы опасности для ряда вредных веществ в воздухе помещений ЛПО, подлежащих обязательному контролю. Присутствие в воздухе больниц других химических веществ оценивается в соответствии с санитарным требованием о содержании загрязняющих веществ в воздухе территорий размещения ЛПО на уровне не более 0,8 ПДК.

Для расчета вытяжной вентиляции по новому принципу одних нормативов недостаточно, необходимы данные о динамике их поступления в воздух помещения в условиях реального технологического процесса. Для получения таких данных должны быть проведены специальные исследования.

Источниками микробиологического загрязнения воздуха в стационарах всех типов выступают медицинский персонал и больные, страдающие стертыми (бессимптомными) формами инфекционных болезней, а также носители полирезистентных к антибиотикам штаммов патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Установлено, что в помещениях больницы в окружении бактерионосителей наблюдается значительное бактериальное загрязнение воздуха, материалов, предметов обихода и оборудования, что способствует инфицированию других больных и медицинского персонала. Процент бактерионосительства зависит от времени года (зимой больше, чем летом), от профиля отделения (наибольшее в отделениях с хронической неспецифической пневмонией и урологических отделениях), от характера выполняемой работы (среди санитарок больше, чем среди медицинских сестер и врачей), длительности пребывания больного в стационаре (чем больше срок пребывания, тем выше процент носительства). Наиболее часто выделяемые из воздуха помещений больниц микроорганизмы - стафилококки и представители условно-патогенной микрофлоры.

Нормативы бактериальной чистоты воздуха помещений больниц разработаны в зависимости от их функционального назначения. По степени требуемой бактериальной чистоты воздуха все помещения больницы делят на следующие классы:

особочистые (А) - операционные, родовые залы, асептические боксы, палаты недоношенных детей, ожоговые палаты, помещения аптек для приготовления лекарственных форм в асептических условиях;
чистые (Б) - малые операционные, процедурные, детские палаты, палаты сбора и пастеризации грудного молока, ряд помещений аптек;
условно чистые (В) - палаты хирургических отделений, коридоры, примыкающие к операционным блокам, родильным залам, смотровые, боксы и палаты инфекционных отделений.

В воздухе административных помещений, лестничных маршей лечебно-диагностических корпусов, комнат для сбора грязного белья и временного хранения отходов, санитарных комнат и уборных (класс Г) бактериальная чистота воздуха не нормируется.

Нормативы бактериальной чистоты воздуха включены в санитарные правила. В соответствии с этим документом бактериальную чистоту воздуха помещений больницы оценивают дифференцированно по общему количеству микроорганизмов в 1 м³ воздуха (до начала и во время работы), а в помещениях классов А и Б контролируют, кроме того, наличие колоний Staphylococcus aureus , которые не должны определяться в 1 м³ воздуха.

Немаловажное значение для создания комфортных условий в больнице (как для больных, так и медицинского персонала) имеет освещение . Общие гигиенические требования к освещению помещений больниц принципиально не отличаются от требований к жилым помещениям. Однако психофизиологическое и общеоздоровительное действие солнечного света на организм, а также бактерицидный эффект УФ-части солнечного спектра, играющий определенную роль в обеззараживании помещений, в больничных условиях имеют особое значение.

Гигиенические требования к освещению помещений больниц зависят от их функционального назначения. Естественное освещение должны иметь все помещения больницы, кроме вспомогательных (санитарные узлы, кладовые, душевые). В ряде помещений, где медицинская технология и правила эксплуатации не требуют естественного освещения, допускается освещение вторым светом или только искусственное. К таким помещениям относятся предоперационные, операционные, аппаратные, наркозные, микробиологические боксы и др.

В палатах больниц должна быть обеспечена также инсоляция , непрерывная продолжительность которой устанавливается с учетом географической широты местности. Выполнение этого требования должно достигаться размещением и ориентацией здания больницы по сторонам горизонта, а также его объемно-планировочными решениями, но в условиях больниц большой мощности обеспечить инсоляцию всех палат не представляется возможным.

Санитарными правилами установлено, что в центральной зоне страны время инсоляции больничных палат не менее 2 ч должно быть обеспечено не менее чем для 60% численности коечного фонда.

В соответствии с этим в ЛПО должны также соблюдаться требования по защите палат от слепящего действия прямого солнечного света и ограничению избыточного теплового действия инсоляции, особенно в больницах, расположенных в 3-м строительно-климатическом районе страны. Здесь светопроемы, ориентированные на сектор горизонта 70–290° с.ш., должны оборудоваться как наружными, так и внутренними регулируемыми солнцезащитными средствами, а территория больницы должна быть рационально озеленена.Искусственное освещение в помещениях больниц имеет специфические особенности, не встречающиеся в зданиях иного назначения и обусловленные длительностью искусственного освещения, психологическим влиянием яркости, особенностями зрительной работы персонала, необходимостью обеспечения правильной цветопередачи.

Искусственное освещение в палатах должно быть достаточно интенсивным и равномерным. Оно организуется с учетом интересов больных и поэтому должно быть комфортным, т.е. давать возможность читать, писать, вязать и т.п., а также не мешать отдыху соседей по палате. С этой целью следует предусматривать как общее, так и местное освещение. Обязательным требованием является соответствие интенсивности и характера искусственного освещения возрастным особенностям больного, формам заболевания. Так, например, для гериатрических больных требуется более высокий уровень освещенности, а в палатах офтальмологических больных необходимо принять меры, предупреждающие возникновение блесткости.

В настоящее время приняты следующие нормативы общего искусственного освещения для палат: 200 лк для палат детских отделений, новорожденных, интенсивной терапии; 100 лк для прочих палат.

В специальных больничных помещениях требования к искусственному освещению определяются уровнями, необходимыми для выполнения персоналом его работы. Например, для осмотра в кабинетах дерматолога и аллерголога требуется более высокий уровень освещения; в офтальмологических кабинетах, где применяют специальные оптические инструменты, имеющие собственную систему освещения, требования к интенсивности общего освещения должны учитывать наличие у многих диагностических приборов собственных устройств для подсветки. Для анестезиологов очень важно искусственное освещение с правильной цветопередачей, чтобы иметь возможность своевременно распознать ранние признаки цианоза. В этом случае предпочтительны люминесцентные лампы со спектральным составом, близким к естественному свету, такие как ЛХЕ (холодная естественного свечения), ЛДЦ (дневного света правильной цветопередачи). Люминесцентные лампы дневного света (ЛБ) создают видимость цианоза, когда его нет, а лампы более теплого света (ЛТБ), наоборот, маскируют его появление.

Точная и напряженная работа хирургов требует очень высоких уровней освещенности операционного поля (до 3000 лк и более). Общая освещенность операционной для устранения резких контрастов также должна быть достаточно высокой. Наименьшее утомление глаз хирурга наблюдается тогда, когда интенсивность общего освещения относится к яркости освещения операционного поля как 1:5. Важно в операционной и устранение блесткости. Для этого необходимо, чтобы источники света были закрыты для обозрения с рабочего места хирурга.

В больницах предусматривается рабочее и ночное дежурное освещение. В ряде помещений ЛПО необходимо предусмотреть аварийное и эвакуационное освещение, которое обеспечивает определенную освещенность для временного продолжения работы медицинского персонала или для безопасной эвакуации людей при отключении рабочего освещения. Искусственное освещение, особенно в больницах, расположенных в 1-м и 2-м строительно-климатических районах, должно не только служить средством собственно освещения, но и компенсировать в определенной мере недостаточность времени пребывания пациентов под открытым небом и ограниченный доступ в помещение прямых солнечных лучей. С этой же целью для профилактики светового голодания и повышения иммунной реактивности используют облучатели с эритемным ультрафиолетовым излучением.

Одним из существенных элементов лечебно-охранительного режима больницы считается обстановка покоя, необходимый компонент которой - тишина. Соблюдение этого требования, особенно в условиях крупного города, представляет существенные трудности. В зависимости от расположения больничного здания уровень внешнего (транспортного) шума в больнице может колебаться в значительных пределах: от 30–35 дБА при внутриквартальном расположении до 70–75 дБА (!) при выходе окон больницы на городские магистрали. Еще одной составляющей шумового фона больницы служат шумы внутрибольничные. Они складываются в основном из шума от разговора людей (60–70 дБА), шумов от работы инженерного оборудования (лифты, вентиляционные системы, другое санитарно-техническое оборудование), достигающих при неправильной эксплуатации уровня 90 дБА. Высокие уровни шума (превышающие 70–80 БА) создаются при движении неисправных каталок, колясок, тележек для оборудования, при работе пылесосов, а также различной медицинской аппаратуры. Уровень внутрибольничного шума значительно возрастает с увеличением мощности больницы, степени оснащенности ее инженерным оборудованием.

На протяжении суток уровень шума в помещениях больницы колеблется от 50 до 75 дБА днем и от 30 до 60 дБА ночью.

Влияние шума на субъективные ощущения и объективное состояние больных зависит от интенсивности шума, его характера, длительности воздействия, возраста больного, вида заболевания. Отрицательные последствия воздействия шума на организм больного сказываются не только на уровне субъективных ощущений, как-то: нарушение сна, повышенная раздражительность, головные боли, быстрая утомляемость, но и объективных показателей: повышается тонус мышц и артериальное давление, увеличивается частота дыхания, расширяются зрачки, снижаются выделение слюны и желудочного сока, а также моторика желудка, падает электрическая сопротивляемость кожи, сокращается систолический объем сердца. Особенно неблагоприятно влияние шума на пациентов с органическими и функциональными заболеваниями нервной системы, нарушениями функций щитовидной железы и системы кровообращения.

Воздействие шума уровнем выше 35 дБА приводит к жалобам на раздражительность у 50% больных, свыше 45 дБА - уже у 86%. У таких больных лечение дает менее эффективные результаты, процесс выздоровления затягивается.

Для медицинского персонала вне зависимости от рода деятельности шум также обременителен и нередко затрудняет работу, мешает профессиональному общению. Он негативно влияет на нервную систему, что отрицательно сказывается на самочувствии, работоспособности и, следовательно, на качестве лечебного процесса.

Достижение нормативных уровней шума должно обеспечиваться рациональной планировкой участка и зданий больницы, различными приемами звукоизоляции, грамотной эксплуатацией оборудования, административными мерами.

Существенные элементы больничной среды - электромагнитное и электростатическое поля, ультразвук, а также ионизирующее излучение . В ЛПО их значение двояко: с одной стороны, они необходимы для лечебных и диагностических целей, с другой - могут оказать неблагоприятное влияние на организм как пациента, так и главным образом медицинского персонала.

Основные источники этих факторов, их гигиеническая характеристика и принципы гигиенического нормирования в искусственно созданной среде, в том числе в условиях больницы, подробно рассмотрены выше. Необходимо добавить, что непременные условия применения ЭМП и ионизирующего излучения для диагностических и лечебных целей - наличие стандартной методики и получение обязательного согласия пациента. Тем не менее максимум усилий в лечебном учреждении должен быть направлен на то, чтобы защитить пациентов (насколько это технически осуществимо) от неблагоприятного воздействия этих факторов. Для медицинского персонала работа с установками, приборами, аппаратами и т.п., основанными на использовании УЗИ, ЭМП и ионизирующей радиации, - фактор риска получения общего или профессионального заболевания. О мерах по улучшению условий труда и профилактике заболеваемости этой группы медицинских работников будет сказано ниже.

Эстетические требования к оформлению зданий и оборудованию помещений ЛПО основаны на психологическом воздействии на человека. Необходимо, чтобы облик интерьера больницы не создавал специфически "больничный" характер. У пациента не должно создаваться впечатления, что больница - это большое медицинское предприятие, где он - один из множества объектов медицинского вмешательства. Стиль помещений, мебели, белья, интерьера ЛПО должен выражать его гуманистическую миссию и по мере возможности поднимать настроение и вызывать положительные эмоции.

При изучении эстетического и психологического влияния цветового спектра на самочувствие пациентов показано, что красный и голубой цвета способствуют сужению сосудов и повышению интенсивности сердечно-сосудистой деятельности. Эти цвета следует рекомендовать при оформлении палат для больных гипотонией и с ослабленной сердечной деятельностью. Оттенки синего цвета оказывают тормозящее, регулирующее влияние на сосудистую систему, известно их благотворное влияние на больных гипертонией; оранжевый цвет помогает справиться с депрессией. Однако использование этих данных при проектировании больниц затруднительно, так как влияние цвета на состояние мало изучено. Палата - это универсальное помещение; в ней могут находиться пациенты, абсолютно разные и по нозологической форме заболевания, и по ее стадии, и по возрасту и пр. Рекомендации по цветовому оформлению интерьера помещений больницы носят только общий характер.

Цвет стен больничных помещений должен выбираться с учетом климатического района расположения больницы. В северных районах для окраски стен палат рекомендуются оттенки желтого и оранжевого, имитирующие солнечный свет (теплые тона), для южных районов - разнообразные оттенки зеленовато-голубого (холодные тона), смягчающие блеск солнечного света. Для потолка наиболее приемлем светлый, "прохладный", "расширяющий" нежно-голубой цвет. Нельзя допускать, чтобы двери, ведущие в коридор, были темными, так как они вызывают чувство заключения в ограниченном пространстве. Правильно выбирая общий тон окраски, нельзя забывать и о так называемых приманках для глаз - например, картина соответствующей величины и колоритности оптимистического или успокаивающего содержания вполне может скрасить однотонную белую стену.

Цветовое решение постельного белья должно вестись с учетом оптимального соотношения чистоты и цвета: так, грязь на нежно-зеленом фоне заметнее, чем на белом. Наиболее удачными признаны светло-розовый, сероватый, голубой, кремовый цвета, так как на них хорошо видны сильные загрязнения и не бросаются в глаза застиранные места.

Весьма своеобразный и специфичный фактор больничной среды - возбудители внутрибольничных инфекций , обитающие на всех ее объектах и поражающие как пациентов, так и персонал ЛПО. Согласно определению ВОЗ, "внутрибольничные инфекции - это клинически распознанные инфекционные заболевания, возникающие у больного в результате обращения за медицинской помощью, а также все случаи инфекционной заболеваемости медицинского персонала лечебных учреждений, возникающие в результате его профессиональной деятельности".ВБИ способны снижать результаты врачебного вмешательства, повышают издержки по уходу за больным и его лечению. Они ведут к удлинению сроков пребывания больного в ЛПО (например, внутрибольничная гнойно-септическая инфекция увеличивает койко-день в 2,5–3 раза), к хронизации основного патологического процесса, к повышению процента инвалидности среди пациентов, а в более тяжелых случаях являются причиной смерти больного (по данным ВОЗ, показатели летальности среди госпитализированных пациентов с присоединившейся ВБИ примерно в 10 раз выше, чем у лиц без ВБИ). Нельзя не учитывать и огромный экономический ущерб, причиняемый ВБИ.

По имеющимся данным, ВБИ страдают от 5 до 12% от общего числа госпитализированных больных с колебаниями в зависимости от профиля лечебного учреждения от 3 до 20% и более.

Среди ВБИ первое место по частоте заболеваемости занимают воздушно-капельные инфекции, второе - гнойно-воспалительные заболевания кожи и подкожной клетчатки, послеоперационные гнойно-воспалительные осложнения, септические заболевания родильниц и новорожденных; третье место - кишечные инфекции.

Проблема ВБИ, к сожалению, не нова, но и в современных условиях она не теряет свою остроту, поскольку заболеваемость ВБИ во всех странах мира значительна, а в некоторых случаях наблюдается ее рост. Этот феномен обусловлен рядом причин, важнейшие из которых:

формирование и широкое распространение в условиях ЛПО полирезистентных к антибиотикам внутрибольничных штаммов условно-патогенных микроорганизмов, отличающихся повышенной устойчивостью к воздействию факторов окружающей среды, в том числе к дезинфицирующим агентам;
широкое применение в современной лечебной практике лекарств, обладающих иммунодепрессивным действием;
нарушение в ЛПО санитарно-противоэпидемического режима и недостаточный контроль проведения гигиенических и противоэпидемических мероприятий; особенно негативно этот фактор проявляется в условиях стационаров, размещенных в зданиях повышенной этажности, где зачастую возникают благоприятные для распространения инфекций аэродинамические условия.

Важное значение в росте заболеваемости ВБИ имеет и наблюдающийся демографический сдвиг в обществе (увеличение удельного веса лиц старшего возраста), а также рост числа пациентов, относящихся к группе повышенного риска (хронические больные, недоношенные новорожденные, пациенты, перенесшие травматические оперативные вмешательства, и др.).

Большую роль в росте заболеваемости ВБИ играет постоянная сменяемость контингента больных в стационаре, которая обусловливает большое количество людей, подвергающихся риску заражения ВБИ.

Возбудителями ВБИ могут быть самые разнообразные виды микроорганизмов. Преобладающий вид возбудителя зависит от профиля больницы: так, в детских инфекционных и соматических стационарах это, как правило, респираторные и кишечные вирусы и бактерии, в хирургических и родовспомогательных стационарах - стафилококки. В последние десятилетия значительно возросла роль условно-патогенной микрофлоры. По данным отечественных авторов, видовой состав госпитальной микрофлоры в многопрофильной больнице представлен следующими видами: стафилококки - 46%, условно-патогенные грам-отрицательные - 51,5% (кишечная палочка - 36,7%, клебсиеллы - 9,7%, синегнойная палочка - 4,6%, протей - 0,5%). При этом в хирургических отделениях стафилококковые инфекции составляют 75%. В отделениях интенсивной терапии и ожоговых преобладают условно-патогенные грамотрицательные бактерии.

Широкое распространение ВБИ обусловлено не только пониженной резистентностью организма больных, но и характером общения в ЛПО между больными, а также больными и персоналом. Пути и факторы передачи инфекции, которые не играют роли во внебольничном эпидемиологическом процессе, в ЛПО оказываются ведущими. Это парентеральное введение лекарственных препаратов и крови; диагностические эндоскопические исследования; хирургические операции; перевязки; особый контактно-бытовой путь передачи, когда здоровый медицинский персонал, соприкасаясь руками с загрязненными объектами больничной среды, может вносить возбудителя ВБИ в организм пациента при различных медицинских манипуляциях.

Следовательно, условия ЛПО способствуют тому, что в качестве патогенных агентов в них выступают не только и не столько облигатно-патогенные, сколько условно-патогенные микробы и микробы-оппортунисты. Ведущая роль условно патогенной микрофлоры в развитии ВБИ определяет и приоритетное значение в борьбе с этими инфекциями мероприятий неспецифической профилактики, направленных на разрыв эпидемической цепи на всех ее этапах.

32.3. Мероприятия по оптимизации факторов внутрибольничной среды

Оптимизация факторов внутрибольничной среды и неспецифическая профилактика ВБИ осуществляются путем проведения архитектурно-планировочных, санитарно-технических и санитарно-противоэпидемических мероприятий.

Основная цель архитектурно-планировочных мероприятий - обеспечение возможности организации в больнице лечебно-охранительного режима и предотвращение развития ВБИ. Для достижения этой цели в основу планировочных решений должен быть положен принцип функционального зонирования как больницы в целом, так и ее подразделений; при этом формируются зоны различной чистоты, находящиеся в той или иной степени изоляции друг от друга. В зарубежной литературе этот принцип получил название принцип дистанцирования , в отечественной -принцип черно-белого разделения .

Рациональная планировка земельного участка ЛПО, так же как и внутренняя планировка отдельных корпусов, играют большую роль в создании комфортных условий внутрибольничной среды. И наоборот, допущенные ошибки в архитектурно-планировочном решении отрицательно скажутся в процессе эксплуатации больницы, и, главное, они практически не устранимы.

Строительство больниц осуществляется на основе типовых или индивидуальных проектов в соответствии с санитарными требованиями.

Преимущество типового проектирования больниц заключается в том, что оно позволяет быстрее внедрять в практику достижения науки и техники, более строго выдерживать гигиенические нормативы, оснащать больницы современными стандартными диагностическими и лечебными аппаратами. Однако надо понимать, что проект, принятый к "тиражированию", должен быть настолько совершенен, чтобы наряду с преимуществами не переносить все ошибки, допущенные при проектировании, на многочисленные строящиеся больницы.

Система застройки больничных комплексов прошла ряд этапов. До 50-х гг. ХХ в. преобладала павильонная (децентрализованная) система застройки , в основе которой было стремление к рассредоточению больных и размещению их в небольших (1–3-этажных) павильонах, расположенных свободно на определенном расстоянии один от другого. Павильонная система обеспечивает хорошую изоляцию отделений и наиболее выгодные условия с точки зрения организации естественного освещения, инсоляции и аэрации. Основной недостаток этой системы - чрезмерная разбросанность застройки при небольшом объеме отдельных зданий, что требует значительной земельной площади, увеличивает протяженность инженерных коммуникаций (водопровод, канализация, отопление, электроснабжение). Кроме того, павильонная система застройки удлиняет маршруты движения больных, персонала, пищи, белья и т.д., создает необходимость дублирования в лечебных корпусах специальных лечебно-диагностических кабинетов, что с увеличением сложности и цены аппаратуры оказывается практически неосуществимым.

На смену павильонной системе пришла централизованная система застройки с размещением всех больничных, лечебно-вспомогательных и административно-хозяйственных подразделений в одном многоэтажном здании с вертикальной системой коммуникаций, осуществляемой посредством лифтов. По своей идее централизованная система застройки - полная противоположность павильонной; она более выгодна в экономическом отношении: в ней предусматривается удобная вертикальная связь, сокращающая все графики движения и уменьшающая протяженность сетевых систем жизнеобеспечения. Централизованная система позволяет более рационально использовать аппаратуру для диагностики и лечения, а также обеспечивает возможность срочной взаимной консультации специалистов разного профиля. Однако крупной однокорпусной больнице присущи и серьезные недостатки. Главный из них - наличие в здании отделений с большим количеством посетителей (поликлиника, административно-хозяйственные помещения, лаборатории и ряд др.), что создает значительные трудности при организации лечебно-охранительного и санитарного режима в больнице и увеличивает риск возникновения и быстрого распространения ВБИ.

Промежуточное положение между централизованной и децентрализованной системами занимает смешанная система застройки больниц, при которой основные соматические отделения, не требующие строгой изоляции и соблюдения особого санитарно-противоэпидемического режима, размещаются в главном корпусе. Здесь же расположены лечебно-диагностические отделения (рентген, физиотерапия, лаборатории, аптека) и приемное отделение. Отделения, в которых необходимо соблюдение строгого гигиенического и санитарно-противоэпидемического режимов (инфекционное, акушерское, детское и др.), размещаются в небольших корпусах с изолированной территорией. При этой системе в отдельно стоящих зданиях располагаются также поликлиника, административно-хозяйственные подразделения, бактериологическая лаборатория. Смешанная система рациональна с гигиенической точки зрения, она отличается хорошими технико-экономическими показателями как в процессе строительства, так и при эксплуатации. Эта система получила широкое распространение при строительстве не только городских, но и районных больниц. Позже этот тип застройки был модернизирован и получил название централизованной блочной системы, при которой в отдельном моноблоке (9–12 этажей) размещаются палатные отделения, в 2–3-этажных блоках - лечебно-диагностические. Вспомогательные службы и отделения, требующие строгой изоляции, соединены переходами с основным блоком. Еще один вариант централизованной блочной застройки представлен отдельными блоками (на 300–500 коек) с размещением в них однопрофильных больных и максимальным блокированием их с лечебно-диагностическими и вспомогательными службами комплекса. Такое расположение лечебно-диагностических отделений и палатных секций позволяет обеспечить возможность их быстрой перепланировки, изменения структуры и модернизации лечебно-диагностического оборудования. Последнее особенно важно, так как в связи с быстрым развитием науки и техники моральное старение материально-технической базы больницы происходит значительно быстрее, чем ее физический износ (посчитано, что на сегодняшний момент при физическом старении зданий больницы в 100 лет моральное старение ее технологического оборудования происходит за 25 лет). Со временем блочная система стала основной при типовом проектировании и строительстве лечебных учреждений в нашей стране.

Важное условие оптимизации внутрибольничной среды - рациональный выбор участка для строительства больницы, размещение его в плане населенного места. Строительство лечебных учреждений (как и любое другое строительство) необходимо согласовать с генеральным планом поселения с учетом перспектив его развития. Больница должна отвечать современным требованиям градостроительства и соответствовать общему архитектурному облику города или микрорайона. В зависимости от профиля стационара он может располагаться в черте поселения или вне его. Однако во всех случаях больничный участок должен иметь удобные, по возможности короткие транспортные пути, связывающие его с различными частями города.

Больницы для инфекционных больных, территориально не связанные с поликлиниками, рекомендуется располагать на периферии поселения, в зеленой зоне. Стационары туберкулезные, психоневрологические, кожно-венерологические, восстановительного лечения, а также специализированные комплексы мощностью свыше 1000 коек следует размещать в пригородной зоне, на территории зеленых массивов. Здесь могут быть созданы оптимальные условия для длительного лечения больных, включая пребывание на открытом воздухе, возможна организация трудотерапии. Такие больницы следует располагать на расстоянии не менее 100 м от границы жилой застройки.

Под строительство ЛПО выбирается наиболее здоровая территория поселения, с наветренной стороны по отношению к промышленной зоне, имеющая естественный уклон, низкий уровень стояния грунтовых вод, в удалении от промышленных предприятий и магистралей с интенсивным движением транспорта. Одновременно участок должен иметь удобные транспортные и иные средства связи с населением; возможность присоединения ко всем сетям инженерного благоустройства (водоснабжение, канализация, теплоснабжение, электроснабжение); достаточные размеры и правильную конфигурацию, от которой зависит архитектурно-композиционное решение больницы (расположение больничных корпусов, их ориентация по странам света, соблюдение установленных разрывов между зданиями). Размер участка больницы определяется ее коечностью, системой застройки, профилем, степенью централизации лечебно-диагностических и хозяйственных служб, а также климатическим районом. Выбираемый для строительства больницы участок должен позволять проводить функциональное зонирование территории, которое обеспечивает правильную расстановку корпусов, а также удобные, короткие и оптимальные с противоэпидемических позиций маршруты движения персонала, больных, белья и т.д. Территория лечебного учреждения должна быть благоустроена, озеленена, ограждена и освещена. Плотность застройки участка больницы должна быть не более 15%. На территории многопрофильной больницы выделяются зоны: лечебных корпусов для инфекционных и неинфекционных больных, садово-парковая, патолого-анатомического корпуса, хозяйственная и инженерных сооружений. Хозяйственная зона, к которой обычно примыкает зона патолого-анатомического корпуса, должна располагаться с подветренной стороны по отношению к больничным корпусам. Въезды на территорию хозяйственной зоны и патолого-анатомического корпуса необходимо изолировать от въезда на территорию лечебной зоны, кроме того, пути к ним должны проходить в удалении от лечебных корпусов. Отдельный въезд должен быть предусмотрен в ритуальную зону.

Инфекционные, кожно-венерологические, акушерские, детские, психосоматические, радиологические отделения, входящие в состав многопрофильных лечебных организаций, должны размещаться в отдельно стоящих зданиях. К инфекционному отделению предусматривается отдельный въезд и крытая площадка для дезинфекции транспорта. Однако допускается при соответствующей планировочной изоляции и наличии автономных систем вентиляции размещение указанных подразделений в одном здании с другими отделениями, за исключением противотуберкулезных отделений, хотя такой подход является далеко не однозначным и противоречивым. Не менее 50% территории больничного участка должны составлять озелененные территории. Как известно, зеленые насаждения благоприятно влияют на температурно-влажностный режим участка и помещений больницы, снижают запыленность и бактериальную загрязненность атмосферного воздуха, а также благотворно влияют на психоэмоциональное состояние больных, способствуют эффективности лечения. Для того чтобы зеленые насаждения активно содействовали улучшению условий в больнице, необходимо предусмотреть защитную зеленую зону и больничный сад. Защитная зеленая зона выполняет барьерную функцию и устраивается по границам функциональных зон и по периметру участка. Больничный сад предназначается для отдыха и прогулок больных, а также для проведения оздоровительных и лечебных процедур (аэротерапия, гелиотерапия, лечебная физкультура). При организации зоны детского отделения необходимо соблюдать принцип групповой изоляции; в больницах для взрослых также рекомендуется разбивать сады при каждом корпусе, хотя допускается устройство и общего сада для нескольких корпусов.

Функциональное зонирование как стационара в целом, так и его подразделений должно давать возможность рациональной организации лечебно-охранительного и соблюдения противоэпидемического режимов.

С целью максимальной изоляции в архитектурно-планировочном решении многопрофильных больниц предусматривается устройство шлюзов при палатах, при входе в палатные секции и отделения, операционные блоки; разделение палатных секций между собой и лестнично-лифтовым узлом нейтральной зоной .

Основная структурная единица палатного отделения - палатная секция . Она представляет собой изолированный комплекс палат и лечебно-вспомогательных помещений, предназначенный для больных с однородными заболеваниями. Изолированная (непроходная) секция отвечает важнейшему требованию лечебно-охранительного режима, поскольку обеспечивает максимум покоя больному, снижает возможность занесения извне инфекции, улучшает условия труда медицинского персонала. Наиболее целесообразной с точки зрения организации лечебного процесса и создания охранительного режима является палатная секция на 25–30 коек, состоящая из 1–2-коечных палат и палат не более чем на 4 койки. В состав секции должны также входить помещение для дневного пребывания больных, буфетная и столовая, пост медицинской сестры, лечебно-вспомогательные помещения (кабинет врача, процедурная); санитарные и хозяйственные помещения (ванна, санузел, помещение для хранения предметов уборки). Для удобства эксплуатации палатной секции ее помещения должны быть рационально сгруппированы: столовая смежно с буфетной, кабинет врача с манипуляционной; санитарные помещения объединяются в один комплекс, располагаемый вблизи хозяйственной лестницы. Для правильного функционирования секции площадь, отводимая под палаты, должна относиться к площади вспомогательных помещений как 1:1 или более в пользу вспомогательных. Это требование, обусловленное потребностями оптимального обслуживания больных, может быть эффективным только в случае необходимого набора помещений и их достаточного (не менее нормативного) метража. Рассмотренная структура палатной секции терапевтического профиля должна подвергаться определенной коррекции при организации специализированных отделений (офтальмологических, психиатрических, акушерских и др.) ввиду особенностей лечения, диагностики и обслуживания больных.

Из палатных секций формируется более крупная структурная единица больницы - палатное отделение . Как правило, две секции объединяют в одно отделение. Чаще всего при двухсекционной схеме планировки отделения главная лестничная клетка с лифтами располагается в центральной части, обслуживая обе палатные секции. Здесь же с целью большей изоляции секции устраиваются общие для всего отделения помещения. Вместе с транспортным узлом они образуют центральную нейтральную зону. В ней располагают кабинет заведующего отделением, комнату старшей сестры, помещения для хранения каталок, а также лечебно-диагностические кабинеты, обслуживающие несколько отделений больницы (например, физиотерапевтический кабинет, кабинет функциональной диагностики). В этой зоне допускается устройство столовой и буфетной или помещения для отдыха больных, общего для двух секций.

Функциональное зонирование каждого подразделения стационара, подчиняясь общим принципам дистанцирования, имеет свои особенности. Операционный блок должен иметь два непроходных отделения - септическое и асептическое, изолированные как друг от друга, так и от палатных отделений. Наилучшие условия изоляции операционных блоков могут быть созданы при их размещении в отдельной пристройке-блоке, соединенной со стационаром переходами и системой шлюзов. При размещении операционных друг над другом септическая операционная должна размещаться выше асептической. Для соблюдения условий асептики в операционном блоке должно осуществляться четкое зонирование. Предусматривается 3 зоны: в первой (стерильная зона) располагаются операционные, к которым предъявляются самые строгие требования; во второй (зона строгого режима) - предоперационные, помещение подготовки больного к операции (наркозная), стерилизационная, помещение аппарата искусственного кровообращения, инструментально-материальная, помещения для хранения и приготовления крови, переносной аппаратуры, также санпропускник для персонала; в третьей (зона общебольничного режима) - шлюз и все остальные помещения, входящие в состав операционного блока. Санитарные пропускники (мужской и женский) в операционных блоках для персонала должны состоять из 3 смежных помещений. Первое помещение нужно оборудовать душем, санузлом и дозатором с раствором антисептика. В нем персонал снимает спецодежду, в которой работал в палатном отделении, принимает душ и производит гигиеническую обработку рук. Во втором помещении персонал надевает чистые хирургические костюмы, специальную обувь, бахилы и выходит из санпропускника в операционную. После проведения операций персонал возвращается в санпропускник через третье помещение, в котором устанавливаются контейнеры для сбора использованного белья (халатов, хирургических костюмов, масок, шапочек, бахил). Далее персонал переходит в первое помещение, принимает душ, надевает спецодежду для работы в отделении и выходит из операционного блока.

Рациональная группировка и взаимосвязь помещений позволяют сформировать следующие потоки в операционном блоке: стерильный - проход хирургов и операционных сестер; чистый - доставка больного, проход анестезиологов, младшего и технического персонала, доставка чистого белья, медикаментов; поток общебольничного режима - удаление отходов, использованного белья, перевязочного материала и т.д.

Допускается не разделять операционные блоки на септические и асептические при условии "соблюдения зонирования помещений по чистоте, обеспечения нормативных параметров микроклимата и микробиологической чистоты воздушной среды, разделения технологических потоков, применения отделочных материалов, предназначенных для стерильных помещений". Однако такой подход к организации операционных блоков нуждается в разработке конкретных механизмов его реализации.

В архитектурно-планировочном решении родовспомогательных лечебных учреждений должно быть обеспечено четкое деление отделений на физиологическое и обсервационное, цикличность их заполнения (разделение родового блока на 2 секции, а также наличие разгрузочных или резервных палат послеродовых отделений и отделения новорожденных), упорядочение внутрибольничных потоков путем изоляции потоков беременных и рожениц, поступающих в физиологическое и обсервационное отделения.

Родовое отделение включает в себя помещения для приема родов (смотровая, предродовая, родовая, манипуляционно-туалетная, стерилизационная, палаты интенсивной терапии, малая операционная), операционные, вспомогательные помещения. Целесообразно создание индивидуальных родовых палат, совмещающих функции предродовой, родовой, малой операционной и манипуляционно-туалетной.

Послеродовое отделение может быть сформировано по централизованному (раздельное пребывание родильниц и новорожденных), децентрализованному (новорожденный вместе с матерью в небольшой палате) и приближенному типу, при котором 2–4 новорожденных находятся в отдельной палате между палатами матерей.

В послеродовом отделении наряду с постами медицинских сестер для здоровых новорожденных выделяется пост для недоношенных детей. Все палаты для недоношенных новорожденных оборудуются кювезами.

Перед входом в каждое отделение акушерского стационара должен быть предусмотрен шлюз с организованным самостоятельным воздушным режимом. Шлюз должен быть предусмотрен и при входе в отсек палат новорожденных. Таким образом, основным направлением санитарно-противоэпидемических мероприятий в акушерских стационарах является разобщение пациентов для снижения риска передачи инфекции другим пациентам.

Архитектурно-планировочные решения зданий инфекционных отделений больницы должны обеспечить надежную изоляцию больных с различными инфекционными заболеваниями, возможность проведения диагностических и лечебных мероприятий, а также соблюдение надлежащего санитарно-противоэпидемического режима.

Независимо от системы застройки больницы инфекционные отделения размещаются в отдельно стоящем здании на изолированной территории со своей садово-парковой зоной. Основная структурная единица инфекционного отделения - бокс, полубокс или боксированная палата. При использовании боксов предусмотрена возможность полной изоляции больных. Больной не выходит из бокса до выписки, покидая его через наружный выход с тамбуром. Через наружный выход бокса больного перевозят на исследования и лечение в специализированные кабинеты. Вход персонала в боксы предусматривается из условно чистого коридора через шлюзы, где производятся смена спецодежды, мытье и дезинфекция рук. Боксированные отделения обладают наибольшими маневренностью и пропускной способностью. Полубоксы отличаются от боксов тем, что не имеют наружного выхода и больные поступают в них из общего коридора отделения через санитарный пропускник. Боксированные палаты отличаются от полубоксов отсутствием ванной. При входе в инфекционное отделение для персонала должен быть предусмотрен санпропускник. Входы в инфекционных отделениях должны быть раздельными для приема и выписки больных.

Состояние внутрибольничной среды, качество лечебно-диагностического процесса, психологический климат больницы и, следовательно, процесс выздоровления больных в значительной степени зависят от санитарно-технических мероприятий . Их эффективность обусловлена не только уровнем санитарно-технического оснащения больницы, но и его грамотной и культурной эксплуатацией. Из технических систем и устройств, с помощью которых можно создать благоприятные бытовые условия в больнице, следует выделить в первую очередь рационально организованное водоснабжение, канализацию, систему сбора и удаления медицинских отходов, систему отопления и вентиляции, а также освещение. Немаловажное значение имеют и различные приемы устранения и ослабления шума в здании больницы, электромагнитного и ионизирующего излучения.

Водоснабжение. Каждая больница, независимо от ее мощности, должна быть оборудована централизованным питьевым водопроводом и горячим водоснабжением. Лучшее решение - присоединение больницы к городским системам централизованного водоснабжения и канализации. При их отсутствии устраивают автономные системы, варианты которых представлены выше. В помещениях больницы с особым гигиеническим и противоэпидемическим режимом необходимо предусмотреть устройство резервных установок горячего водоснабжения на случай планового или аварийного отключения централизованной подачи горячей воды. Для вновь строящихся и реконструируемых ЛПО должно быть предусмотрено централизованное резервное горячее водоснабжение.

Канализация. Очистка и обеззараживание сточных вод ЛПО должны осуществляться на общегородских или других канализационных очистных сооружениях, гарантирующих эффективную очистку и обеззараживание сточных вод. В ряде работ ^[8] показано, что в случае 100-кратного разбавления сточных вод инфекционной больницы (отделения) общими стоками города в процессе совместной транспортировки на городские КС можно добиться эпидемической безопасности городских сточных вод, очищенных и обеззараженных на обычных, хорошо работающих сооружениях. При отсутствии общегородских или других очистных сооружений сточные воды ЛПО необходимо подвергать полной биологической очистке и обеззараживанию на локальных сооружениях. В инфекционных и туберкулезных больницах, расположенных автономно, на территории зеленой зоны, необходим строгий производственный контроль эффективности работы собственных КС.

Обращение медицинских отходов. В ЛПО, кроме обычных твердых бытовых отходов, в процессе производственной деятельности образуются различные так называемые медицинские отходы , значительно различающиеся как по своему фракционному составу, так и по степени токсикологической, эпидемиологической и экологической опасности. Потенциальная опасность медицинских отходов связана с риском заражения при контакте с инфицированным материалом в составе этих отходов, физического повреждения кожных покровов и слизистых острыми предметами, токсического и радиоактивного поражения, а также экологическим риском при их поступлении в окружающую среду. С учетом степени потенциального риска опасности медицинские отходы отнесены ВОЗ к категории опасных, требующих специальных технологий при их обращении (сбор, сортировка, транспортировка, хранение, переработка и обезвреживание). На долю медицинских отходов приходится 2% от всех отходов потребления в стране.

Медицинские отходы делятся на 5 классов: класс А - отходы, не имеющие контакт с биологическими жидкостями пациентов, инфекционными больными (эпидемиологически безопасные отходы, по составу приближенные к ТКО); класс Б - отходы, инфицированные и потенциально инфицированные микроорганизмами 3–4 групп патогенности (эпидемиологически опасные отхозы); класс В - отходы от леятельности в области использования возбудителей инфекционных заболеваний 1–2 групп патогенности, а также в области использования генно- и инженерномодифицированных организмов в медицинских целях (эпидемиологически опасные отходы); класс Г - отходы, не подлежащие последующему использованию (токсикологически опасные отходы 1–4 классов опасности); класс Д - все виды отходов в любом агрегатном состоянии, в которых содержание радионуклидов превышает допустимые уровни, установленные нормами радиационной безопасности.

Для каждого из классов санитарными правилами определен способ сбора, обезвреживания и удаления.

Отходы класса А. Возможен вывоз на полигоны ТКО, обезвреживание на мусоросжигательных или мусороперерабатывающих заводах.
Отходы класса Б. Обязательный сбор после дезинфекции в одноразовую упаковку и высокотемпературное обезвреживание (предпочтительный способ) или вывоз на полигоны ТКО.
Отходы класса В. Обезвреживание только высокотемпературными методами, без раздельного сбора и сортировки.
Отходы класса Г. Сбор и сдача на переработку люминесцентных ламп; остальные виды отходов собираются в маркированные емкости в соответствии с требованиями нормативных документов в зависимости от класса опасности. Вывоз отходов класса Г для обезвреживания или утилизации осуществляется специализированными организациями, имеющими лицензию на данный вид деятельности.
Отходы класса Д. Сбор, хранение, удаление отходов класса Д осуществляется в соответствии с требованиями законодательства РФ к обращению с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений, нормами радиационной безопасности.

Детализация и реализация планов по сбору и удалению медицинских отходов (схема обращения с медицинскими отходами) должна разрабатываться для каждой ЛПО отдельно в зависимости от вида и типа учреждения, а также его профиля.

Отопление. Основная задача отопления - создание комфортного микроклимата в помещениях больницы. Чаще всего для этих целей применяют центральную систему водяного отопления низкого давления. В городах отопительная система больниц, как правило, подключается к теплоцентралям, а в поселках применяются автономные системы отопления с использованием собственной котельной. При этом котельная предусматривается не только с отопительными целями, но и для снабжения больниц горячей водой. При организации отопления для ряда помещений больницы (операционные, предоперационные, родильные залы, палаты ожоговых больных и др.) предпочтение следует отдавать лучистому отоплению "наружно-стенового подоконного" вида, которое является более физиологичным. Именно этот вид лучистого отопления надежно обеспечивает нормативную температуру воздуха в помещении.

В качестве теплоносителя в системах отопления больниц может использоваться только вода; температура нагревательных приборов не должна превышать 70–85 °С. Требования к конструкции систем отопления в больнице такие же, как и в других общественных зданиях.

Освещение . Освещение помещений ЛПО должно обеспечивать хорошие условия для работы персонала и комфорт для больных. Нормативные показатели инсоляции и естественной освещенности помещений ЛПО достигаются посредством внутренней планировки здания, его ориентации по странам горизонта, высотности, площади и высоты окон, конструкции оконных переплетов, глубины помещений. Нормируемые количественные и качественные показатели должны обеспечиваться рациональной системой искусственного освещения. Для предупреждения нарушений аккомодации зрения при организации общего освещения не следует смешивать свет от ламп накаливания с белым светом люминесцентных ламп; тепло-белый с нейтрально-белым светом люминесцентных ламп. Другие смешения света, например теплый спектр ламп ЛЛ общего освещения со светом от ламп накаливания в светильниках местного освещения. Светильники общего освещения помещения, размещаемые на потолках, должны быть со сплошным (закрытым) рассеивателем.

Вентиляция. Для поддержания в помещениях больницы требуемой чистоты воздуха (как химической, так и бактериальной) необходимы грамотно составленные системы механической приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования воздуха. Их конструкции должны не только отвечать гигиеническим требованиям к системам вентиляции рассмотренным выше, но и соответствовать функциональному назначению больничных корпусов. Принцип выбора системы вентиляции, для больничных помещений следующий: в тех случаях когда помещение может являться источником бактериального или химического загрязнения, должна преобладать вытяжка; при необходимости поддержания особой чистоты воздуха в помещении должен преобладать приток. В инфекционных отделениях, отделениях гнойной хирургии и патолого-анатомическом, в кабинетах лечения ультразвуком и ряде других вытяжка воздуха должна на 20–25% превышать его приток.

В операционных, родовых залах и реанимационных блоках, наркозных, ожоговых палатах и отделениях новорожденных, наоборот, приток воздуха должен на 15–20% превышать вытяжку. В палатах, боксах и полубоксах инфекционных отделений организуют вытяжную вентиляцию только с гравитационным побуждением, с отдельными каналами для каждого помещения, а подачу приточного воздуха осуществляют в коридор.

Для создания изолированного воздушного режима палат в соматических отделениях следует предусматривать приточно-вытяжную вентиляцию, при этом вытяжные каналы должны открываться в санузлах. В нейтральной зоне палатной секции необходимо обеспечить подпор воздуха, чтобы исключить перемещение воздушных потоков из одной секции в другую, а также из лестнично-лифтового узла в секции и наоборот.

Для организации рационального воздухообмена в операционном блоке следует обеспечить движение воздушных потоков из операционных в прилегающие к ним помещения (предоперационные, наркозные и др.), а из этих помещений в коридор. Для исключения возможности поступления в операционный блок воздушных масс из лестнично-лифтового узла необходимо устройство между ними шлюза с подпором воздуха.

В операционных, наркозных, родовых, послеоперационных палатах, а также в палатах интенсивной терапии, больных СПИДом, ожоговых, для новорожденных, недоношенных и травмированных детей и других аналогичных помещениях больниц следует предусматривать систему кондиционирования воздуха. Наружный воздух для системы кондиционирования после 1-й ступени "грубой" очистки должен подвергаться тонкой или сверхтонкой очистке от бактериальных аэрозолей. Для тонкой очистки воздуха могут использоваться бактериологические фильтры, обеспечивающие не менее 95% эффективности инактивации микроорганизмов и вирусов (фильтры из ткани Петрянова, фильтры высокой эффективности Н₁₁ –Н₁₄ ). Масляные фильтры в системах кондиционирования больниц не допускаются. Бактериальные фильтры устанавливают как можно ближе к местам поступления воздуха в помещение, так как наличие пространства между фильтром и приточной решеткой создает опасность вторичного бактериального загрязнения воздуха. Вытяжные и приточные системы вентиляции операционных, родовых залов должны быть обособлены от систем вентиляции других помещений больницы.

Перспективная система вентиляции в операционных блоках - вентиляция, основанная на использовании ламинарного потока воздуха. Ламинарный поток - это непрерывное движение в одном направлении через ограниченную рабочую область большого объема (до 99,99%) профильтрованного, высокоочищенного воздуха. Подача воздуха осуществляется или через поверхность боковой стены операционной с удалением его через противоположную, или через всю поверхность потолка с удалением его через нижнюю зону. Приточные системы вентиляции с ламинарными потоками, обеспечивающими 500–600-кратный воздухообмен, устраиваются в операционных для особо чистых операций на суставах, позвоночнике, в палатах для лечения открытым способом больных с обширными ожогами кожных покровов. Более простой приточной системой вентиляции для операционной является подача воздуха через перфорированную потолочную панель с площадью, равной площади чистой зоны. Высокое качество воздушной среды в зоне операционного стола и поддержание заданных параметров микроклимата достигаются в этом случае увеличением кратности воздухообмена как в зоне операции, так и во всем объеме помещения (кратность воздухообмена в операционной достигает 18–20, а в зоне операции - 72–80), что значительно снижает вероятность внесения инфекции в операционную рану.

Независимо от системы искусственной вентиляции в помещениях больницы, кроме операционных и ряда др., должна быть предусмотрена также возможность естественного проветривания через фрамуги и форточки.

Защита от шума. Технические, архитектурно-планировочные, строительно-акустические, а также организационные и административные противошумовые мероприятия в больнице такие же, что и в жилых и общественных зданиях и на территории жилой застройки. Существенным источником внутреннего шума в больнице являются различные виды медицинского оборудования. Как показывает практика, эффективность мероприятий по снижению шума эксплуатируемых установок невелика. Лучший эффект может быть достигнут заменой шумного оборудования на малошумное. Для этого следует обоснованно закупать медицинское оборудование с наименьшим уровнем шума. Изделия медицинской техники в зависимости от создаваемого ими уровня шума разделены на 3 группы: к 1-й группе относится оборудование, создающее уровни звука до 50 дБА (хирургическое, наркозное, рентгеновское, функциональной диагностики); ко 2-й - до 55 дБА (лабораторное и стоматологическое оборудование); к 3-й группе - до 60 дБА (моечные, стерилизационное и дезинфекционное оборудование).

Размещение медицинского оборудования в плане больницы должно вестись не только с учетом шумовой характеристики, но и объемно-планировочных решений здания, звукопоглощающих и звукоотражающих свойств строительных материалов и ограждающих конструкций.

Мероприятия по защите от вредного воздействия ультразвукового и ионизирующего излучения, а также электромагнитного и электростатического полей в условиях ЛПО касаются главным образом медицинского персонала, для которого эти физические факторы представляют угрозу здоровью. Опасность неблагоприятных эффектов от воздействия этих факторов на пациентов при современном оборудовании и квалифицированной его эксплуатации незначительна. Разработка мероприятий по улучшению условий труда и профилактике заболеваемости медицинского персонала, работа которого связана с источниками ультразвукового, ионизирующего излучения, а также ЭМП проводится специалистами по гигиене труда. Здесь будут рассмотрены лишь основные направления мероприятий для минимизации неблагоприятного воздействия упомянутых факторов.

Ультразвуковое излучение. К источникам ультразвукового излучения в ЛПО относятся аппараты ультразвуковой диагностики, физиотерапии, установки для предоперационной обработки рук. Основное влияние на организм работающих ультразвук оказывает контактным путем при соприкосновении рук с излучателем. Наиболее опасными источниками ультразвукового излучения для медицинского персонала служат датчики ультразвуковых диагностических установок и излучатели аппаратов физиотерапии. Установлены нормируемые параметры и нормативные значения ультразвука на рабочих местах и в непроизводственных условиях, а также меры профилактики. Основные мероприятия направлены на исключение непосредственного контакта врача с рабочей поверхностью источника ультразвукового излучения (дистанционное управление, автоблокировка при выполнении вспомогательных операций, защита рук с помощью нарукавников, перчаток). Для защиты пациентов и медицинского персонала от неблагоприятного влияния ультразвукового излучения на организм через воздух, стены и потолок помещения с ультразвуковой установкой следует облицовывать звукопоглощающими материалами.

Электромагнитные поля. Внешние источники ЭМП в ЛПО, как и в других зданиях, - телевизионные и радиостанции, радиолокационные установки. К внутренним источникам относятся аппараты физиотерапии, видеотерминалы компьютеров, экраны телевизоров. В физиотерапевтической практике используют оборудование, излучающее весь спектр радиочастот с длиной волны от сотен метров до нескольких миллиметров (аппараты диатермии, индуктометрии, УВЧ-терапии, микроволновой и дециметровой терапии и т.д). Неблагоприятное влияние ЭМП радиочастот наиболее выражено при воздействии микроволнового излучения (СВЧ-терапия).

В основе обеспечения безопасности действия ЭМП радиочастот лежит защита расстоянием, экранированием и заземлением. Защита территории ЛПО от воздействия ЭМП, создаваемых внешними источниками, осуществляется так же, как и для жилых зданий. При необходимости для защиты здания больницы от внешних источников излучения, создающих радиопомехи для медицинской аппаратуры и приборов, применяют ограждающие конструкции и кровлю из радиоэкранирующих материалов (железо, железобетон и др.), а также используют покрытие ограждающих конструкций заземленной металлической сеткой.

Для обеспечения благоприятных условий труда медицинского персонала в кабинете физиотерапии оборудуются кабины, каркас которых изолируется от стен фланцами на прокладках. Кабины отделывают мягкими занавесями из ткани (не синтетической). Для аппаратов большой мощности (УВЧ-3000, "Импульс" и т.п.) оборудуют экранированную кабину, в стенки которой вмонтирована латунная мелкоячеистая сетка с заземлением. С целью экранирования можно применять ширмы, обтянутые хлопчатобумажной радиотехнической тканью. Полное устранение воздействия ЭМП на персонал может быть обеспечено путем установки дистанционного управления. Интенсивность ЭМП на рабочих местах не должна превышать допустимых значений.

В медицинской практике широкое распространение получили лазерные физиотерапевтические установки с низкоинтенсивным излучением, а также высокоэнергетические лазеры, используемые в хирургии, офтальмологии, гинекологии и т.д. Лазеры в зависимости от генерируемого излучения подразделяются на 4 класса опасности. В кабинетах физиотерапии используются установки в основном 2-го и 3-го классов, представляющие опасность при облучении глаз и кожи прямым и зеркально отраженным излучением. При работе лазерных установок наряду с лазерным излучением вредное воздействие оказывают электрическое напряжение, световое излучение, шум, загазованность воздуха. При организации кабинетов лазерной терапии учитывают основные требования: стены помещения окрашивают масляной краской в цвет, способствующий лучшему поглощению отраженных лучей (светло-голубой, сине-голубой, салатовый); для проведения процедур оборудуется кабина в виде каркаса со шторами, луч лазерной установки направляют на капитальную, неотражающую огнестойкую стену, но не на окна и двери. Предметы, находящиеся в кабинете, не должны иметь зеркальные поверхности. В каждой кабине устанавливают не более одного стационарного и двух переносных приборов. Одновременная работа двух и более аппаратов запрещается. При работе лазерной установки персонал и пациенты должны защищать глаза противолазерными очками, для защиты кожи следует пользоваться рабочими халатами темно-синего или темно-зеленого цвета. При отсутствии пациента пучок луча перекрывается заслонкой шторного затвора.

Хирургические лазерные установки могут применяться в обычных операционных с учетом требований, рассмотренных выше. В целях снижения уровней отраженного лазерного излучения рекомендуется применять специальный лазерный хирургический инструмент с матированными или зачерненными рабочими поверхностями.

При выполнении любого вида рентгенологического исследования и пациент, и медицинский персонал подвергаются воздействию ионизирующего излучения , что сопряжено с риском возникновения как непосредственного, так и отдаленных последствий нарушения здоровья. Проведение рентгенологических исследований должно удовлетворять ряду требований и условий, определенных ФЗ № 3 "О радиационной безопасности населения".Медицинские рентгенологические исследования должны проводиться по стандартным методикам и при тех физико-технических условиях, которые обеспечивают получение необходимой диагностической информации при минимальном облучении пациента. Рентгеновские аппараты по своим техническим характеристикам должны отвечать требованиям ряда нормативно-технических документов.

Рентгеновские кабинеты должны размещаться в специально построенных зданиях и оборудованных помещениях. Их запрещено располагать в жилых зданиях и детских учреждениях. Процедурные рентгеновских кабинетов не должны размещаться над палатами для беременных и детей. Дистанционные элементы управления рентгенодиагностической аппаратурой должны располагаться вне процедурной рентгеновского кабинета - в кабине управления. Последняя должна быть связана с процедурной переговорным устройством, а также смотровым окном со свинцовым стеклом для наблюдения за пациентами и персоналом. Все рентгенодиагностические кабинеты ЛПО должны быть оснащены средствами защиты от ионизирующего излучения. Они подразделяются на стационарные, передвижные и индивидуальные. Стационарные средства защиты - стены, лабиринты, защитные смотровые окна и т.д.; передвижные средства защиты - различного типа защитные ширмы и экраны; средства индивидуальной защиты - защитные приспособления (передники, фартуки и т.д.), используемые для защиты отдельных органов. Применение средств индивидуальной защиты обязательно, если при проведении рентгенологических исследований персонал находится в процедурной. При диагностических и профилактических исследованиях должно проводиться экранирование области таза и, возможно, других частей тела, особенно у лиц детородного возраста. У детей раннего возраста должно обеспечиваться экранирование всего тела за пределами исследуемой области. При эксплуатации рентгеновского кабинета, наряду с повышенным уровнем ионизирующего излучения на пациентов и медицинский персонал, могут воздействовать и другие факторы: высокий уровень напряжения в электрических сильноточных цепях, замыкание которых может произойти через тело человека; повышенные концентрации озона, оксидов азота и свинца в воздухе помещений, на поверхностях стен и оборудования. Наличие в воздухе рентгеновского кабинета озона и оксидов азота, а также свинцовой пыли на поверхности оборудования и стенах свидетельствует о нарушении режимов работы вентиляции и санитарных требований к уборке кабинета. Для предотвращения поступления свинца в организм персонала рентгеновского кабинета нельзя использовать средства индивидуальной защиты с истекшим сроком годности; поверхность стационарных защитных устройств, выполненных из свинца, следует покрывать двойным слоем масляной или эмалевой краски; под перчатки из просвинцованной резины надевать защитные (хлопчатобумажные) перчатки.

Рассмотренные архитектурно-планировочные и санитарно-технические мероприятия, направленные на поддержание комфортной и здоровой внутрибольничной среды, в ряде случаев могут оказаться недостаточными, если не будут дополнены комплексом санитарно-противоэпидемических мероприятий . Основными задачами этих мероприятий являются поддержание надлежащего санитарного состояния в больнице, выявление, санация, лечение бактерионосителей среди медицинского персонала; соблюдение правил приема лиц, поступающих на работу, и правил приема больных на лечение; систематический контроль бактериальной обсемененности воздуха и предметов обихода; ознакомление медицинского персонала с новыми видами профилактических мероприятий, высокоэффективными методами обеззараживания рук персонала и кожи операционного поля, новыми методами и средствами дезинфекции для обработки приборов и аппаратов. В комплексе санитарно-противоэпидемических мероприятий большая роль принадлежит дезинфекционно-стерилизационным мероприятиям, относящимся к компетенции специалистов-эпидемиологов.

Глава 33. государственный Санитарно-эпидемиологический надзор в области гигиены жилых и общественных зданий и помещений

Санитарно-эпидемиологический надзор в области гигиены жилых и общественных зданий и помещений в настоящее время основывается на Конституции РФ, Жилищном кодексе РФ 2004 г. (№ 188-ФЗ), а также на положениях Федерального закона от 30 марта 1999 гг. № 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" и принимаемых в соответствии с ними других федеральных законах и иных правовых актах РФ. Жилищный кодекс РФ 2004 г. в развитие статьи 40 Конституции РФ 1993 г. о праве граждан России на жилище определяет, что жилым помещением признается изолированное помещение, которое пригодно для постоянного проживания граждан и отвечает установленным санитарным и техническим правилам и нормам.

Кодексом установлено, что осуществление контроля соответствия жилых помещений жилищного фонда РФ, субъектов РФ и муниципального жилищного фонда санитарным и техническим правилам и нормам является компетенцией уполномоченных органов государственной власти или муниципального самоуправления, т.е. сохраняется принцип централизации государственного надзора и контроля.

Однако принципы жилищного строительства за последние два десятилетия претерпели большие изменения. Начиная с середины ХХ в. жилищное строительство в СССР осуществлялось на основе типовых проектов и была создана централизованная система гигиенической оценки типовых проектов и согласования их с центральным органом госсаннадзора - Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Минздрава СССР. После согласования и утверждения Госстроем СССР серия типовых проектов реализовывалась в жилых домах и санитарно-эпидемиологическая служба путем плановых санитарных обследований проверяла обоснованность проектных решений на практике. Анализ полученных материалов служил основой для уточнения и коррекции санитарных правил, на основе которых оценивались типовые проекты новой серии. Функция органов Госсанэпиднадзора на административных территориях заключалась в согласовании "привязки" согласованных и утвержденных в центре типовых проектов к местности. Многие здания (и целые микрорайоны), построенные по типовым проектам во второй половине ХХ в., будут существовать и являться объектами текущего санитарно-эпидемиологического надзора в течение ближайших 40–50 лет.

В настоящее время жилищное строительство осуществляется, как правило, по индивидуальным и лишь в некоторых случаях по повторным проектам; их рассмотрение и согласование производятся территориальными органами Госсанэпиднадзора по месту будущего строительства.

Участие в выборе земельного участка для строительства дома - первый этап санитарно-эпидемиологического надзора за жилищным строительством. При этом, кроме оценки природных условий участка, требования к которым изложены в предыдущих главах, необходимо убедиться в соответствии намечаемого строительства генеральному плану поселения, в том, что участок не находится в зонах ограничения застройки, наличии заключения специалистов о пригодности геологической среды для строительства дома. Очень важно также тщательное рассмотрение технических условий присоединения к городским инженерным сетям, развития внутриквартальной дорожной сети, проработанности шумозащитных мероприятий относительно транспортных магистралей.

По материалам выбора участка для строительства выдается санитарно-эпидемиологическое заключение, являющееся одним из оснований для предоставления земельного участка для строительства , которое оформляется органом государственной исполнительной власти или местного самоуправления.

Экспертиза проектной документации объектов капитального строительства (государственная и негосударственная), в соответствии с Градостроительным кодексом № 190-ФЗ 2004 г., проводится Федеральным органом строительного надзора или аккредитованными для этой функции организациями; однако предметом такой экспертизы являются оценка соответствия проектной документации не только требованиям технических регламентов, но и санитарно-эпидемиологическим, экологическим требованиям. Одно из требований к экспертам, в соответствии с Градостроительным кодексом, - профессиональная компетентность, которая в данном случае должна определяться наличием образования и опытом работы по специальности "медико-профилактическое дело".

Таким образом, экспертиза проекта жилого дома в части соблюдения санитарно-эпидемиологических, экологических требований, осуществляемая в рамках государственного строительного надзора, должна проводиться специалистом в области медико-профилактического дела, имеющим квалификационный аттестат на право подготовки заключений экспертизы проектной документации, путем установления соответствия проектных решений государственным санитарным правилам и нормативам. При этом необходимо учитывать, что в проектах жилых домов и комплексов, разрабатываемых на основе частных инвестиций, проектные решения по развитости инфраструктуры здания, по набору и размеру помещений, по высоте потолков и пр. могут отличаться от принятых стандартов; это предусмотрено Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. "О техническом регулировании", в ст. 6 которого говорится о недопустимости создания препятствий производству и обращению продукции в большей степени, чем это минимально необходимо для выполнения целей, указанных в ст. 6, п. 1 этого Федерального закона, т.е. в данном контексте - для защиты жизни или здоровья граждан. Если проектируется дом для государственного или муниципального жилищного фонда, на основании ст. 2 Жилищного кодекса РФ (№ 188-ФЗ 2004 г.) соответствие жилых помещений установленным санитарным и техническим правилам и нормам обязательно.

Санитарную экспертизу проекта жилого дома (группы домов) целесообразно проводить одновременно с рассмотрением вопросов "привязки" объекта к выбранному для его размещения земельному участку. При таком подходе конструктивно решаются вопросы оптимальной инсоляции здания, его взаиморасположения с окружающими объектами, допустимой плотности застройки микрорайона. Графический материал к проекту привязки представлен проектом жилого дома с поэтажными планами и разрезами, ситуационным планом в масштабе 1:2000 с обозначением намеченного к застройке земельного участка, существующих и намеченных к строительству капитальных объектов в ближайшем окружении, трассировки инженерных сетей и генеральным планом участка в масштабе 1:500.

По результатам санитарной экспертизы проекта составляется экспертное заключение о соответствии (несоответствии) проектно-сметной документации санитарно-эпидемиологическим, экологическим требованиям, выраженным в санитарных правилах и нормативах, которое должно войти составной частью в сводное заключение государственной экспертизы. Сводное заключение государственной экспертизы - один из документов, необходимых для получения разрешения на строительство , выдача которого осуществляется органом исполнительной власти по месту расположения земельного участка для строительства.

Надзор в процессе строительства, в соответствии с Градостроительным кодексом, осуществляется только органами государственного строительного надзора. Санитарное благополучие вновь построенного жилого (общественного) здания во многом зависит от полноты проведения мероприятий по герметичности пола подвала (подполья) для защиты здания от эксхаляции радона из земных недр, по гидроизоляции конструкций фундамента для предупреждения сырости в здании, применения строительных материалов, разрешенных к использованию в гражданском строительстве.

После завершения строительства органом государственного строительного надзора проводится итоговая проверка, по результатам которой оцениваются выполненные работы и принимается решение о выдаче заключения о соответствии выполненных работ требованиям технических регламентов , иных нормативных правовых актов и проектной документации.

Во время проведения итоговых проверок в обязательном порядке проверяют наличие справок других органов государственного надзора и контроля, а также эксплуатирующих организаций - поставщиков коммунальных услуг - о подключении наружных коммуникаций к объектам по постоянной схеме, принятии их на обслуживание и выполнении технических условий на подключение.

Заключение о соответствии (ЗОС) выдается, если при строительстве не были допущены нарушения требований технических регламентов, иных нормативных правовых актов и проектной документации.

Разрешение на эксплуатацию построенного объекта выдается органом исполнительной власти, выдававшим разрешение на строительство при наличии Заключения о соответствии. Обязательным условием разрешения эксплуатации построенных или реконструированных жилищно-гражданских объектов является подключение к внешним инженерным сетям, полнота проведения мероприятий по благоустройству земельного участка, на котором расположен объект.

Надзор в процессе эксплуатации жилищного фонда проводится путем санитарного обследования жилища при наличии жалоб населения на условия проживания. Постановлением Правительства РФ № 1086 от 26 сентября 1994 г. создана Государственная жилищная инспекция, одна из функций которой - надзор за техническим состоянием жилищного фонда. Надзор за соблюдением санитарных правил в жилых зданиях в соответствии с Федеральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" - компетенция органов государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Поскольку хорошее техническое состояние жилищного фонда является одним из важнейших условий соблюдения санитарных правил, активное взаимодействие с жилищной инспекцией во многом должно помочь в обеспечении должного санитарно-эпидемиологического благополучия в процессе эксплуатации жилых зданий и помещений. Определенную помощь в осуществлении Госсанэпиднадзора в жилых зданиях оказывает административная инспекция местного органа самоуправления, осуществляющая надзор за соблюдением правил и норм гражданского общежития. При осуществлении государственного санитарного надзора в процесс эксплуатации жилищного фонда необходимо руководствоваться положениями ст. 23 Федерального закона "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения", что жилые помещения должны соответствовать санитарным правилам, а заселение жилых помещений, признанных, в соответствии с санитарным законодательством РФ, непригодными для проживания, не допускается.

Важный рычаг повышения действенности государственного санитарно-эпидемиологического надзора за жилыми зданиями в процессе эксплуатации - конструктивное взаимодействие с городскими службами жизнеобеспечения. Оно заключается в оказании органам производственного контроля этих служб методической помощи, анализе результатов производственного контроля и коррекции, на основании анализа, планов их деятельности. Это вытекает из ст. 32 Федерального закона "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения".

Надзор в процессе эксплуатации общественных зданий проводится в плановом порядке. Санитарное обследование следует проводить с использованием инструментальных и лабораторных методов исследования.

Измерения внутри помещений должны проводиться при наружных температурах, близких к расчетным для данных климатических условий; в летнее время исследования проводят при открытых и закрытых окнах. Методика контроля качества воздуха в помещениях общественных зданий имеет некоторые особенности. Пробы воздуха отбирают на высоте 1,5 м и 0,8 м от пола при закрытых окнах до проветривания после нагрузки, характерной для обследуемого помещения, а также после 30-минутного проветривания. В помещениях, оборудованных газовыми горелками, пробы воздуха отбирают после сжигания газа в течение 1 ч при полной нагрузке приборов и после 30-минутного проветривания.

Результаты обследования сравнивают с гигиеническими нормативами, сопоставляют с данными опроса работающих в помещении людей, результатами изучения заболеваемости. На основании комплексной оценки полученных данных делают заключение о санитарном состоянии обследуемого объекта и обосновывают конкретные оздоровительные мероприятия. По результатам обследования составляется акт санитарного обследования и даются предписания об устранении отмеченных нарушений санитарных правил с указанием сроков их устранения.

Контрольные вопросы и задания

Опишите структуру системы "жилая среда": функциональные подсистемы и элементы подсистем.
Каковы гигиенические требования к микроклимату и воздушной среде помещений жилых и общественных зданий?
Назовите источники загрязнения и ведущие компоненты воздушной среды помещений жилых зданий.
Каковы гигиенические требования к системам отопления и вентиляции жилых помещений? Перечислите виды систем вентиляции.
Каковы физиологическое значение и гигиеническая характеристика элементов световой среды жилых помещений?
Назовите принципы и методы гигиенического нормирования светового режима, времени инсоляции в жилище.
Дайте гигиеническую характеристику и назовите принципы гигиенического нормирования ЭМИ радиочастотного диапазона в помещениях жилых и общественных зданий.
Каковы гигиеническое значение и принципы гигиенического нормирования ионизирующего излучения в жилище?
Каково гигиеническое значение шумового фактора, ультразвука, инфразвука и вибрации в жилище?
Каковы принципы гигиенического нормирования шумового фактора в жилище?
Перечислите способы и методы инженерной коррекции факторов среды обитания в жилище.
Какова специфика проблем больничной гигиены? Назовите факторы внутрибольничной среды и особенности их гигиенического нормирования.
Опишите систему мероприятий по оптимизации факторов внутрибольничной среды.
Охарактеризуйте государственный санитарно-эпидемиологический надзор в области гигиены жилых и общественных зданий.

Раздел VI. Гигиена планировки поселений

Глава 34. Градостроительство как объект исследования в гигиене

Законодательство о градостроительной деятельности и изданные в соответствии с ним нормативные правовые акты основываются на следующих принципах: …6) ответственность органов государственной власти Российской Федерации, органов государственной власти субъектов Российской Федерации, органов местного самоуправления за обеспечение благоприятных условий жизнедеятельности человека.

Градостроительный кодекс РФ (№ 190-ФЗ 2004 г., ст. 2)

34.1. Феномен поселения в историческом аспекте. Понятие и эволюция

Градостроительство имеет многовековую историю. Примитивные поселения (стоянки, архаические крепости) существовали уже в эпоху неолита (8–3 тыс. лет до н.э.). В наиболее древних городах планеты - Вавилоне и Иерусалиме (1,9–1,5 тыс. лет до н.э.) - уже существовали системы водопровода и канализации, а также строгие правила сохранения и улучшения окружающей среды. В Средние века (VII–XV вв.) началось строительство городов-крепостей, вокруг которых селились крестьяне, мелкие ремесленники. Средневековые города строились без всякого плана. В результате их улицы были узки, грязны и извилисты. Для этого времени характерно возрастание плотности застройки городов наряду со снижением внимания к благоустройству, что нередко приводило к эпидемиям чумы, холеры и оспы. Средневековые города нередко подчиняли себе окружающую территорию и превращались в города-государства (Венеция, Генуя, Флоренция и др.).

Эпоха капитализма характеризуется ростом городов, идущим одновременно с концентрацией промышленного производства. Промышленная революция XVIII–XIX вв. и научно-техническая революция второй половины ХХ в. принципиально изменили характер общественного производства в направлении разделения труда, его механизации и широкой кооперации. В результате промышленное, а во второй половине ХХ в. и сельскохозяйственное производство оказались сконцентрированными в территориально-производственные, аграрно-промышленные и животноводческие комплексы. Это, в свою очередь, потребовало концентрации значительного количества рабочей силы на сравнительно небольшой территории. Указанные обстоятельства вызвали к жизни процесс урбанизации - рост городского населения, главным образом за счет миграции с сельских территорий, темпы которого резко возросли во второй половине ХХ в.

Непрерывная и быстрая урбанизация в наше время - непланируемый, стихийный процесс. Теория роста городов и решения ряда проблем, возникающих вследствие этого роста, особенно в бедных странах, отсутствует. Поскольку мегаполисы многих стран производят до 50% валового продукта страны и в них концентрируется до 80% банковских капиталов и 95% торговли, прагматики расценивают урбанизацию как оптимальный путь развития. Однако бурный рост городов ставит и ряд социальных, гигиенических и экологических проблем, которые нивелируют экономические преимущества: практическое исчезновение природного компонента в городской среде обитания человека, техногенное ее загрязнение и, как следствие, ухудшение качества жизни, социальное расслоение и напряженность. С ростом городов растет, как правило, доля земель городской застройки и уменьшается доля земель промышленности. Но техногенная нагрузка на жителя города не только не снижается, а возрастает, поскольку современная городская застройка порождает новые неблагоприятные факторы среды, а доля природоохранных земель в балансе городских территорий остается почти на том же уровне (табл. 34-1).

Большая часть крупных городов продолжает расти очень быстро, а центр роста перемещается в развивающиеся страны. До 1950 г. из 30 крупнейших городов мира около 20 было в развитых странах и только 10 в развивающихся. В 1990 г. уже 21 город из 30 расположен в развивающихся странах, а к 2015 г. всего 5 городов богатых стран (Токио, Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Осака и Париж) останутся в списке 30 крупнейших мегаполисов мира, остальные места займут Бомбей (27,4 млн жителей), Лагос (24,4 млн), Шанхай (23,4 млн), Джакарта (21,2 млн) и др.

Таблица 34-1. Динамика баланса земель Москвы
Категория земель	Площади земель, %, по годам
Категория земель	1990	1992	1994	1996	1998
Городская застройка	29,2	31,5	34,5	38,8	40,7
Общего пользования	17,9	19,6	20,7	18,2	14,2
Сельскохозяйственного назначения	8,2	7,0	5,9	5,5	6,0
Природоохранные	17,1	18,0	18,7	19,1	20,7
Промышленные и другие объекты	27,6	23,9	20,2	18,4	18,4
Итого	100	100	100	100	100

Процесс урбанизации перерастает в процесс конурбации (слияния крупных городов вследствие их стихийного роста): Сан-Рио (между Сан-Паулу и Рио-де-Жанейро), Джабан (Джакарта - Бандунг), Пектян (Пекин - Тяньцзин), Каир - Александрия и др.

В начале ХХI в. доля городского населения в мировой популяции составляет более 40%, а в развитых странах - от 73% (США) до 91% (Великобритания). В России городское население в начале ХХI в. составляет 73%, в том числе 56% людей проживает в городах с населением более 50 тыс. человек, т.е. по современной классификации в средних и крупных.

Городов с населением более 1 млн в России в конце ХХ в. было 12, с населением от 0,5 до 1 млн - 14.

В ХХ в. понятие "градостроительство" в развитых странах претерпело принципиальные изменения. Суть отличия современного градостроительства состоит в том, что в прошлые времена речь шла о строительстве автономного самодостаточного поселения , которое уже после создания налаживало экономические, политические, культурные и прочие связи с другими поселениями. Градостроительство сегодня не только включает проектирование отдельных городов и целых районов, но и охватывает территорию страны, создавая систему различных поселений , связанных с промышленными и сельскохозяйственными комплексами. Из науки об отдельных городах градостроительство становится наукой о процессах их взаимосвязанного развития.

34.2. Районная и региональная планировка. Значение государственного регулирования градостроительства для обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения

Концептуальное изменение существа градостроительной проблемы, произошедшее в ХХ в., требует единой государственной политики планирования расселения. В соответствии с Градостроительным кодексом РФ (№ 190-ФЗ 2004 г.) градостроительная деятельность в нашей стране осуществляется на основе Схем территориального планирования РФ, Схем территориального планирования субъектов РФ, Схем территориального планирования муниципальных образований (муниципальных районов, поселений, городских округов). Проектирование отдельных поселений проводится в соответствии с указанными выше градостроительными документами в виде генеральных планов городских и сельских поселений, городских округов, которые детализируются затем ёв проектах застройки микрорайонов.

В России с ее сложными климатическими условиями государственное планирование размещения производительных сил, систем инфраструктуры и населения имеет особое значение. По степени жесткости климатических и погодных условий больше 30% территории России относится к местностям, крайне неблагоприятным и неблагоприятным для проживания (рис. 34-1). Большая часть остальной территории также малоблагоприятна по природным условиям для размещения поселений. Однако на этих территориях зачастую имеются залежи полезных ископаемых, крайне необходимых для развития хозяйства страны, мощные водные ресурсы, выполняющие энергетическую и транспортную функцию (реки Сибири), или есть возможность существования незамерзающего порта международного значения (например, Калининград, Мурманск, Новороссийск, Керчь, Владивосток), т.е. существуют экономические и политические предпосылки хозяйственного освоения таких территорий. Это освоение возможно лишь при проведении мер по компенсации неблагоприятного воздействия природных условий на условия жизни людей с помощью тех или иных инженерных решений.

Рис. 34-1. Градостроительное районирование территории России по степени пригодности природных условий для расселени

У России имеется большой положительный опыт такого освоения. Норильск, благоустроенный город с населением более 180 тыс. человек, отличается высоким уровнем благоустройства, функционирует в безлюдной тундре, в условиях многолетней мерзлоты, за Полярным кругом и обеспечивает рабочей силой огромный горно-металлургический комбинат по добыче меди, никеля и металлов платиновой подгруппы. Воркута - центр Заполярного угольного бассейна. Без него невозможно существование Северного морского пути. Город Шевченко (ныне Актау, Республика Казахстан), воздвигнутый в безводной жаркой пустыне, озелененный оазис, многие годы существовал на воде, опресненной за счет бросового тепла атомной электростанции, и дал возможность освоения каспийской нефти, газа и минерального сырья залива Кара-Богаз-Гол. Подобных примеров много.

Освоение крайне необходимых для хозяйства страны территорий в жестких природных условиях требует больших финансовых и материальных затрат, что можно осуществить лишь в рамках широкомасштабного государственного планирования размещения производительных сил страны и населения. Такого рода градостроительная методика получила название районная планировка . В 30–40-е гг. ХХ в. были разработаны и реализованы проекты районной планировки Донбасса, Кузбасса, Южного берега Крыма, в послевоенные 50–60-е гг. ХХ в. - Подмосковного угольного бассейна, Братского, Ангаро-Черемховского промышленных районов, Канско-Ачинского топливно-энергетического комплекса и др.

Районная планировка - это проектирование комплексного территориально-хозяйственного устройства экономического или административного района, обеспечивающее рациональное размещение отраслей хозяйства, городов и других поселений, создание условий для труда, быта и отдыха населения.

В Европе региональное планирование получило признание в первом десятилетии ХХ в. В полной мере его необходимость стала очевидной после Великой депрессии 1929–1939 гг. После Второй мировой войны в Великобритании региональное планирование приобрело силу закона (Закон 1945 г. о размещении промышленности, Закон 1947 г. о городском и сельском планировании, Закон 1952 г. о новом развитии и др.). Планирование только промышленного производства, как основа первых градостроительных законов, было признано ошибкой и в последующих редакциях подобных актов дополнено планированием инфраструктуры. Одним из приемов сокращения стихийного развития крупных городов было законодательное установление создания вокруг них зеленых поясов, что имеет большое гигиеническое значение.

В Германии при планировании на региональном уровне повышенное внимание уделяется развитию сельских районов, в том числе их благоустройству. В других странах Западной Европы в послевоенный период идея государственного регионального планирования размещения производства и населения реализуется с учетом местных национальных особенностей.

Поскольку проект районной планировки затрагивает проблемы труда, быта и отдыха населения, гигиеническая компонента такой работы очень велика, а порой оказывается основополагающей при разработке проектных решений.

Как видно из вышеизложенного, проекты районной планировки, созданные в ХХ в., "привязаны" к границам административных районов. Это обстоятельство не позволяет в полной мере учесть в проектных решениях очень важную составляющую - природные условия, так как современные административные границы, основанные на историзме и традиционализме, зачастую "разрезают" природные территории биогеоценозов, ландшафтов и запасов горного сырья в самых разнообразных сочетаниях.

Научно обоснованным выступает региональное планирование территории страны на основе границ биогеоценозов с учетом распространения подземных ископаемых в этих границах. Однако это дело будущего, такое планирование станет возможным после завершения научных разработок границ биогеоценозов на основе трудов отечественных ученых В.И. Вернадского, В.Н. Сукачева, Н.В. Тимофеева-Ресовского и др., а также формирования современного подхода к исторически сложившимся административным границам с учетом новых политэкономических основ нашего общества.

Методические основы гигиенической оценки районной планировки в нашей стране на современном уровне были разработаны в Новосибирском научно-исследовательском институте гигиены в 80-е гг. ХХ в. Методика опиралась на модель территориальной системы расселения, которая будет рассмотрена в следующем разделе.

34.3. Территориальная система расселения

Все элементы иерархической структуры градостроительного проектирования, начиная со Схемы территориального планирования РФ до генерального плана города, имеют общие закономерности и свойства, что позволяет рассматривать и изучать их с помощью единой модели территориальной системы (рис. 34-2). Эта модель охватывает все окружение человека на определенной территории и представляет его в упорядоченном, поддающемся анализу виде. Система состоит из 4 подсистем, объединенных прямыми и обратными функциональными связями. Каждая подсистема, в свою очередь, складывается из нескольких элементов, часть из которых показана на схеме.

Рис. 34-2. Принципиальная модель территориальной системы расселения (Добринский А.А. и др., 1987). Подсистемы: Н - население; П - природная среда; Пр - производство; И - инфраструктура. Связи: А - внешние; Б - внутри системы; В - управления и оптимизации; Г - потоки информации о состоянии подсистем; БУ - блок управления (в частном случае - ТУ Роспотребнадзора). Потоки информации: 1 - о состоянии здоровья населения; 2 - о соответствии среды обитания гигиеническим и экологическим требованиям; 3 - о соответствии производственной среды гигиеническим требованиям; 4 - о соответствии инфраструктуры гигиеническим и техническим требованиям. Стрелки

- символы открытости системы

Центральная подсистема - "население" . Элементами этой подсистемы могут быть признаны здоровье, образ жизни, материальный достаток, свобода личности, неотъемлемые права человека. Население - главный системообразующий фактор, определяющий требования к остальным подсистемам, поскольку здоровье населения, образ его жизни и материальный достаток выступают факторами эффективного функционирования всей системы, а все остальные подсистемы - предпосылками существования и развития подсистемы "население".

Подсистема "природная среда" - ресурсоформирующая основа территориальной системы. Сложный комплекс ее элементов, главные из которых отражены на схеме, оказывает, кроме того, большое влияние на состояние и функционирование подсистемы "население", что подробно рассмотрено в разделе I–IV настоящего учебника. Характер элементов подсистемы "природа" в конкретных географических условиях во многом предопределяет процесс формирования производственной и градостроительной структуры территории. В качестве контрастных примеров этого влияния можно привести горнорудный комплекс и город Норильск за Полярным кругом и санаторно-курортный комплекс Кавказские минеральные воды на территории с субтропическим климатом.

Подсистема "производство" выполняет функции материальной основы территориальной системы. Территориальная организация, профиль и мощность элементов этой подсистемы обусловливают характер и масштабы ее техногенного, как правило неблагоприятного, воздействия на подсистемы "население" и "природная среда", а также возникающие в связи с этим гигиенические проблемы. Элементы подсистемы "производство" являются градообразующими факторами . Градообразующие факторы – предприятия и учреждения, которые явились причиной возникновения города, непосредственно влияют на его рост и значение которых выходит за его пределы (заводы, фабрики, электростанции, крупные транспортные узлы, аэропорты и морские порты, государственные структуры управления федерального и регионального значения, НИИ, вузы, музеи, театры, санатории и др.).

Подсистема "инфраструктура" объединяет объекты, создающие необходимые условия функционирования подсистемы "производство", жилой и поселенческой среды подсистемы "население" и, что крайне важно, обеспечивающие разнообразные социальные потребности (жизнеобеспечение, здравоохранение, образование, культурное воспитание и пр.) населения.

Многосторонние прямые и обратные связи, существующие между всеми подсистемами, создают из конгломерата разнородных объектов упорядоченную систему, характеризующуюся некоторыми свойствами, описанными далее.

Территориальная система - сложная, развивающаяся, вероятностная, открытая система.

Сложность территориальной системы определяется тем, что она состоит из 4 подсистем, в свою очередь состоящих из ряда элементов. Для каждой из них характерна постоянная эволюция, подчиняющаяся определенным природным, социальным, экономическим или техническим (технологическим) законам, что определяет развитие системы в целом. Развитие территориальной системы, в силу специфики ее подсистем и функциональных связей, носит вероятностный , или стохастический, характер; это означает, что для любого события в процессе развития системы может быть предсказана только степень вероятности его наступления, определяемая упомянутыми законами, а не сам факт реализации. На этой характеристике территориальной системы основано использование в деятельности санитарно-эпидемиологической службы концепции риска расстройства здоровья населения под влиянием факторов среды обитания.

Открытость системы означает, что ее существование и развитие возможны только при взаимодействии с такими же системами. Это положение определяет необходимость существования не только внутрисистемных, но и межсистемных прямых и обратных функциональных связей с другими подобными системами.

Приведем примеры межсистемных связей. В территориальной системе "Курская область" основным градообразующим фактором служит Курская магнитная аномалия - залежи руд черных металлов. Однако территория области и ее трудовые ресурсы не в состоянии обеспечить и добычу, и обогащение руды, и выплавку из нее металла. Немаловажно, что дальнейшее повышение концентрации производства в Курской области превысит экологическую емкость ее подсистемы "природная среда". Последние элементы металлургического цикла - выплавка и прокат стали - осуществляются на Новолипецком металлургическом и Старооскольском электрометаллургическом комбинатах, входящих в подсистему "производство" соседних территориальных систем - Липецкой и Белгородской областей. Еще пример. Источники питьевого водоснабжения г. Москвы располагаются на территории Смоленской, Тверской и Московской областей (трех территориальных систем), поэтому вопросы санитарной охраны этих источников, водопользования ими должны согласовываться руководством всех четырех (три области и г. Москва) территориальных систем. При согласовании необходимо учитывать установленную законодательно, как принцип государственной политики, приоритетность обеспечения населения питьевой водой (ст. 3 ФЗ от 7 декабря 2011 г. № 416 "О водоснабжении и водоотведении" - ред. 30 декабря 2012 г.).

Примеры более широких межсистемных связей - Единая энергетическая система России, система железных дорог России и пр.

Важнейший элемент территориальной системы - органы управления . На схеме органы управления представлены блоком управления (БУ) и многочисленными каналами (показаны четыре), по которым потоки информации поступают в БУ. Под БУ подразумеваются органы государственного управления (административные, правоохранительные, надзорные), применительно к излагаемой теме - органы государственного санитарно-эпидемиологического надзора . В БУ потоки информации обрабатываются и анализируются, а по результатам анализа принимаются управленческие решения.

Смысл принимаемых решений состоит в управлении деятельностью территориальной системы и в оптимизации ее функционирования.

Управление системой в части санитарно-эпидемиологического благополучия осуществляется на основе концепции гигиенического нормирования факторов среды обитания человека и вероятностной концепции риска расстройства здоровья человека от воздействия факторов среды обитания , что полностью корреспондирует с одной из основных характеристик системы расселения, а именно: системообразующей ролью подсистемы "население".

Принятые на основе анализа и в соответствии с законодательством и нормативными документами управленческие решения поступают из БУ по связям управления и оптимизации в соответствующие подсистемы в виде индивидуальных актов управления или целевых программ. О реакции подсистем на управленческие решения судят по последующим изменениям характера информации, поступающей в БУ (принцип обратной связи).

Главная задача органов государственного санитарно-эпидемиологического надзора - надзор за санитарно-эпидемиологическим благополучием территории и населения в рамках своей компетенции: страны, региона, города или сельского административного района. Любая из перечисленных иерархических территориальных ступеней может быть описана в рамках (понятиях) территориальной системы расселения; различия будут только в масштабах как объектов, так и задач надзора.

Вышеописанные характеристики территориальной системы расселения определяют требования к руководителям БУ (главным государственным санитарным врачам) и специалистам органов государственного санитарно-эпидемиологического надзора. Исходя из сложности системы, которой они управляют, от них требуются широкий кругозор, высокий уровень компетентности, представления о различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, городского хозяйства, социальной сферы и об их влиянии на среду обитания человека. Вероятностный характер функционирования территориальной системы предполагает необходимость знания объективных законов, действующих в каждой подсистеме, чтобы наиболее точно прогнозировать развитие системы и уровень риска неблагоприятного воздействия на здоровье и условия жизни и своевременно вводить грамотные корректирующие поправки - иными словами, принимать и реализовывать профессиональные управленческие решения.

Сложность проблем, по которым принимаются решения в сфере санитарно-эпидемиологического благополучия, требует разработки решений во взаимодействии с соответствующими специалистами: геологами, экологами, технологами, метеорологами, социологами, экономистами и т.д. От ЛПР требуются навыки политической деятельности, поскольку открытость системы предопределяет необходимость широких контактов с представителями других подобных территориальных систем.

В России с 1999 г. действует введенная Постановлением Правительства РФ (№ 1146 от 6 октября 1994 г.) система СГМ . Предусмотренный СГМ информационный фонд (ИФ) с успехом может формироваться на основе описанной системы.

Существует также модель территориальной системы, моделирующая потоки вещества и энергии , поступающие в поселение, трансформирующиеся в нем и выходящие из поселения. Разработка такой модели - компетенция специалистов в области физической и экономической географии, а также метеорологов и гидрологов.

В дополнение к разобранной выше территориальной системе расселения модель потоков энергии и вещества облегчает уяснение существующей материальной среды поселения и помогает определить прогноз его развития, в том числе и в отношении факторов среды обитания, и в отношении оценки здоровья населения.

Разработанный с помощью модели территориальной системы расселения и модели потоков вещества и энергии проект районной (региональной) планировки и его гигиенический анализ - основа для размещения городов и других поселений на планируемой территории.

Глава 35. Территориальная структура поселения

Мы создаем города, а города создают нас. Аристотель (384–322 гг. до н.э.)

35.1. Градообразующие факторы. Размеры города и количество населения

Объективная необходимость строительства новых или развития существующих поселений определяется наличием или появлением градообразующих факторов. Градообразующие факторы - категория диалектическая, постоянно эволюционирующая; они возникают, существуют и исчезают в ходе экономического и политического развития общества. Процесс изменения поселения может определяться одним или несколькими градообразующими факторами. Основным градообразующим фактором городов Средневековья была оборона от противника, что определяло своеобразие архитектурных решений городов-крепостей. Например, Воронеж возник в 1585 г. как оборонительная крепость. В настоящее время ведущие градообразующие факторы в этом городе - машиностроение, электронная промышленность, научные учреждения и вузы, а о прошлом градообразующем факторе напоминают лишь музейные экспонаты.

Мощным градообразующим фактором во все времена был и остается морской или речной порт. Залежи полезных ископаемых - длительно действующий градообразующий фактор для роста промышленных городов. Постоянно действующий градообразующий фактор - пути сообщения: караванные тропы Средневековья, почтовые тракты XVIII–XIX вв., современные железные и автомобильные дороги, аэропорты. В конце XVII в. в Европейской части России при выборе места для нового города действовало законодательное правило: новый город должен закладываться на "большой дороге" (в теперешнем понимании - магистральная трасса) на удалении 40 верст (около 40 км) от окружающих городов (дневной пробег ямщицкой тройки, основного вида межгородского транспорта того времени). Эти города существуют и поныне на основе других градообразующих факторов, чаще всего как центры административных районов, но они напоминают об объективной необходимости государственного регулирования градостроительства в условиях любой общественной формации.

Большую градообразующую роль играют памятники истории и учреждения культуры, высшие учебные заведения, научные центры. Градообразующими факторами выступают правительственные учреждения в столицах государств и регионов.

Объекты инфраструктуры города , имеющие в настоящее время порой очень большую мощность, не относятся к градообразующим факторам; они призваны обеспечивать развитие градообразующих факторов и существование самого поселения, не отдавая свою продукцию вовне его. Так, зерновой элеватор - градообразующий фактор, а городской хлебозавод (любой мощности) - объект городской инфраструктуры; учреждение высшего профессионального образования - градообразующий фактор, а учреждение среднего специального образования - объект инфраструктуры, поскольку призвано обслуживать потребности в кадрах данного города или района.

Размер города определяется количеством людей, необходимых для функционирования всех его градообразующих факторов. Часть населения, занятая в отраслях хозяйства, служащих градообразующими факторами, называется градообразующей группой . Для некоторых градообразующих факторов характерно селективное, избирательное формирование градообразующей группы. Так, градообразующая группа на предприятиях металлургической, горнодобывающей промышленности представлена в основном мужчинами, а в текстильной промышленности (в России) - женщинами. В целях поддержания здоровой демографической ситуации этот момент необходимо учитывать при проектировании новых городов; принимая за основу города какой-либо экономически обоснованный градообразующий фактор, необходимо создать условия для развития другого (других) фактора, который бы способствовал нормализации демографической структуры поселения.

Часть населения города, занятая в отраслях, обслуживающих жизнедеятельность города (инженерная, культурная и социальная инфраструктура, розничная торговля и пр.), называется обслуживающей группой . Домохозяйки, неработающие пенсионеры, нетрудоспособные инвалиды, дети-дошкольники, учащиеся средних учебных заведений составляют несамодеятельную группу населения. Соотношение градообразующей, обслуживающей и несамодеятельной групп в населении города зависит в первую очередь от характера градообразующих факторов, конкретно от их трудоемкости. Влияет и возраст города. Так, в молодых городах с еще не полностью развитой инфраструктурой и не сложившейся структурой семей процент градообразующей группы будет (временно) больше, чем в старом городе такого же типа. В крупных городах доля обслуживающей группы больше, чем в средних и мелких, поскольку сильно развиты городской транспорт и инженерные сети и усложнена структура управления. Население поселения в целом - сумма указанных трех групп. Его численность определяет размеры селитебной территории, объемы жилищного и культурно-бытового строительства и размеры города в целом. Классификация поселений по количеству жителей, принятая в России, представлена в табл. 35-1.

Таблица 35-1. Классификация поселений по числу жителей
Класс поселения	Количество населения, тыс. чел.
Класс поселения	Города	Сельские поселения
Сверхкрупные	Свыше 3000	–
Крупнейшие	1000–3000	–
Крупные	250–1000	Свыше 5
Большие	100–250	1–5
Средние	50–100	0,2–1
Малые (и поселки)	До 50	Менее 0,2

С увеличением размеров города усложняется его структура, в среде обитания уменьшается доля природной компоненты, увеличивается время передвижения до места работы, учебы, возрастает загрязнение атмосферного воздуха, ухудшаются условия проветривания территории. Все это в целом можно охарактеризовать как ухудшение условий жизни. Характерная особенность городов - тенденция к постоянному стихийному увеличению их размеров. Близко расположенные города могут сливаться, образуя городские агломерации . Для того чтобы этот стихийный процесс не сказался негативно на санитарно-эпидемиологическом благополучии, необходимо противопоставить стихии научно обоснованный прогноз развития территории и учитывать его результаты при разработке генеральных планов города.

35.2. Выбор места строительства поселения

Города строятся на века, в них должны жить люди - работать, отдыхать, растить и воспитывать детей. Выбор места строительства города чрезвычайно важен для санитарно-эпидемиологического благополучия его жителей. Особенно большое значение выбор места для строительства поселения имеет для России, больше трети территории которой по природным условиям представляют собой местность, крайне неблагоприятную или неблагоприятную для расселения.

Природные факторы

Природные факторы, которые необходимо учитывать при выборе места для поселения: климат и погода, характер ландшафта (рельеф местности, растительность, поверхностные водные объекты), состояние геологической среды (гидрогеологические и инженерно-геологические условия). В наше время очень важна и характеристика техногенных и антропогенных условий местности, на которой предполагается строительство (или реконструкция, развитие) поселения. Среди этих факторов основные - санитарное состояние почвы, водных объектов, атмосферного воздуха, характеристика техногенных ЭМП и источников шума (автотрассы, аэродромы, промышленные предприятия).

Климат (от греч. klima - наклон земной поверхности к солнечным лучам) - статистический многолетний режим погоды, характерный для данной местности в силу ее географического положения.

В свою очередь, погодой называется состояние метеорологических элементов атмосферы (солнечная радиация, температура и влажность воздуха, атмосферное давление, направление и скорость ветра, атмосферные осадки и др.) в рассматриваемом месте за ограниченный промежуток времени.

В тесной связи с атмосферным давлением находится парциальное давление (весовое содержание) кислорода в воздухе. Парциальное давление кислорода при атмосферном давлении 760 мм рт.ст. равно 160 мм рт.ст. С увеличением высоты оно снижается, достигая при атмосферном давлении 163 мм рт.ст. (высота над уровнем моря 1500 м) 132 мм рт.ст.

Все элементы погоды были рассмотрены в отдельности при характеристике факторов среды обитания. В гигиене населенных мест при выборе места для поселения необходима их комплексная оценка . Комплексная характеристика погоды называется типом погоды .

С гигиенической точки зрения (влияния на здоровье человека) удобна клиническая классификация типов погоды .

Клинически оптимальной называют погоду , которая благоприятно воздействуют на организм человека, вызывает бодрое настроение и оказывает щадящее воздействие на его жизнедеятельность. Она характеризуется относительно ровным ходом метеорологических элементов: умеренная влажность, сухо, тихо (скорость ветра не выше 3 м/с) и преимущественно ясно (солнечно), межсуточные колебания температуры не превышают 2 °С, атмосферного давления - 3 мм рт.ст.; колебания весового содержания кислорода в воздухе не превышают 5 г/м³ .

Клинически раздражающая погода отличается нарушением оптимального хода одного или нескольких метеорологических элементов: солнечно и пасмурно, сухо и влажно (не выше 90% относительной влажности), межсуточные колебания температуры не превышают 4 °С, а атмосферного давления - менее 6 мм рт.ст., парциальное давление кислорода снижается на 5–10 г/м³ , скорость ветра - не больше 9 м/с.

К клинически острой погоде относят погоду с резкими изменениями метеорологических элементов, когда межсуточная изменчивость температуры воздуха больше 4 °С, атмосферного давления больше 6 мм рт.ст., парциальное давление кислорода падает до 270 г/м³ и менее или его уменьшение более чем на 15 г/м³ . Этот тип погоды характеризуется сыростью (свыше 90% относительной влажности), дождливостью, пасмурностью и очень высокой ветреностью (скорость ветра больше 9 м/с).

Колебания погоды представляют для человека добавочный стресс. Это переменные возмущения, на которые организм должен реагировать так, чтобы поддержать гомеостаз на нужном уровне. В многочисленных исследованиях доказаны стохастические связи параметров метеорологических элементов с показателями здоровья населения (респираторные, сердечно-сосудистые и инфекционные заболевания, общая заболеваемость, несчастные случаи на транспорте и производстве).

Формы реакции организма, проявляющиеся в виде понижения или повышения артериального давления, связаны с колебаниями атмосферного давления противоположного характера. Циклоны - неблагоприятные явления природы с точки зрения реакций организма, антициклоны - преимущественно благоприятные. Однако в крупных городах в периоды антициклонов наблюдается застой воздуха и, как следствие, накопление техногенных загрязнений.

Считается, что на состояние организма и его реакции влияют не абсолютные величины метеорологических элементов атмосферы, а выраженность непериодических колебаний климатических раздражителей, являющихся неожиданными для организма.

Рельеф (от лат. relevo - поднимаю) - совокупность неровностей суши, разнообразных по очертаниям и размерам . Для градостроительных целей наиболее важна такая характеристика рельефа, как степень уклона поверхности . Уклон поверхности измеряется отношением высот абсолютных отметок точек рельефа к расстоянию между ними и выражается в процентах или коэффициентах (градусах). Он должен обеспечить возможность самотечного функционирования магистральных коллекторов сточных вод. Для свободного отвода поверхностного стока с территории города необходим уклон не менее 0,003. В то же время большой уклон затрудняет движение пешеходов и городского транспорта по территории города. Территории с уклоном более 0,2 (в горной местности более 0,3) считаются для целей жилищного строительства ограниченно пригодными; оптимальный уклон - 0,08–0,10. В средней полосе России важна ориентация склонов по странам света . Самые холодные - северные склоны, самые теплые - южные и юго-западные; западные склоны теплее восточных. В северных регионах более приоритетными оказываются не термические, а ветрозащитные свойства рельефа.

При оценке рельефа местности будущего поселения необходимо учитывать также возможное неблагоприятное влияние температурных инверсий, о которых шла речь в разделе IV. В районах с частыми и выраженными приземными температурными инверсиями расположение города в пониженной, особенно замкнутой долине приводит к застойным явлениям в атмосфере поселения. Застой воздуха может сопровождаться его промышленным загрязнением за счет предприятий, расположенных на вышележащих территориях.

При оценке места размещения поселения важна характеристика растительности . Растительность способна смягчить микроклимат территории, снизить влияние ветра, промышленных и транспортных загрязнений и шумов, она выполняет водоохранную функцию, выделяет в воздух фитонциды, кислород, поглощает диоксид углерода. Важно положительное психоэмоциональное воздействие растительности. Современные градостроительные решения часто предусматривают максимальное сохранение существующей растительности не только в пригородной зоне, но и на территории поселения, что должно быть положительно оценено с гигиенической точки зрения.

Гидрологическая характеристика местности позволяет установить наличие и мощность поверхностных источников питьевого водоснабжения, оценить рекреационные возможности пригородной зоны, выявить заболоченность территории, возможность ее затопления в паводковый период. Необходимо изучить возможность и условия приема городских сточных вод в природные поверхностные водные объекты.

Геологическая среда поселения оценивается с позиции несущей способности грунтов, высоты стояния грунтовых вод, объема эксплуатационных запасов подземных вод, степени природной защищенности и состава подземных вод. Важны также выраженность опасных природных явлений (сейсмическая характеристика территории, карст, оползни, сели и пр.), наличие под обследуемой территорией запасов полезных ископаемых, подлежащих разработке. Оценка геологической среды должна производиться не только при выборе места для нового поселения, но и при проектировании реконструкции или развития имеющегося, так как в процессе существования поселения геологическая среда может значительно изменяться под воздействием техногенных факторов.

Техногенные и антропогенные факторы

Большое значение при выборе территории для поселения имеет санитарная оценка почвы . Важно оценить не только ее природные показатели, но и характер антропогенного воздействия на нее в прошлом. Большие участки почвы в течение XX в. использовались человеком в качестве полей орошения, полей запахивания и захоронения осадков очистных сооружений канализации, свалок бытовых отходов, промышленных шламоотвалов, золоотвалов. Зачастую такие территории после исчерпания возможностей эксплуатации не подвергались реабилитации, а попросту забрасывались; часто их местоположение не обозначено в архивных топографических материалах. В то же время жилищное строительство на таких территориях может приводить к самым разнообразным неблагоприятным воздействиям на условия жизни, а иногда - к прямому негативному воздействию на здоровье жителей. В связи с этим большое значение имеет санитарно-химическое, санитарно-микробиологическое и санитарно-паразитологическое исследование почвы местности, выбираемой для жилищного строительства.

Необходима также оценка техногенного загрязнения атмосферного воздуха существующими промышленными и сельскохозяйственными объектами.

Зона воздействия крупных государственных районных электростанций (ГРЭС) на атмосферный воздух достигает 15–20 км, зона воздействия крупных животноводческих комплексов - 4–5 км. Эти расстояния гораздо больше размеров официально утвержденных СЗЗ, поэтому при проектировании нового строительства или развития поселения не следует усугублять неблагоприятную санитарную ситуацию. То же самое можно сказать о шуме аэродромов и ЭМИ крупных радиотехнических объектов .

Важно заметить, что при выборе места для строительства (или реконструкции) необходимо определить, не только, где можно строить, но и где нельзя строить, т.е. места, где строительство запрещено законом. К таким территориям относятся места, защищенные ФЗ №33 от 14 марта 1995 г. "Об особо охраняемых природных территориях". Запрет на строительство на особо охраняемых природных территориях (ООПТ) вызван тем, что они в совокупности представляют собой "экологический каркас", своего рода природный скелет, нарушение которого хозяйственной или иной деятельностью человека повлечет за собой необратимое нарушение экологических систем не только на месте строительства, но и на окружающих территориях, порой большого размера. Большие ограничения для строительства имеют место в так называемых зонах с особыми условиями использования территорий, к которым Градостроительным кодексом (№ 33-ФЗ, ст. 1, абз. 4) отнесены территории санитарно-защитных зон, зон санитарной охраны источников питьевого водоснабжения.

Комплексная характеристика места, выбираемого для строительства поселения, составляется на основании данных, полученных разными методами и разными специалистами (метеорологи, гидрологи, геологи, гидрогеологи, биологи, экологи и др.). Однако каждая частная характеристика местности и их комплексная оценка имеют отношение к условиям жизни в проектируемом поселении, к санитарно-эпидемиологическому благополучию его жителей и с этой позиции должна быть оценена санитарным врачом при составлении санитарно-эпидемиологического заключения по предоставлению земельного участка для строительства .

При комплексной оценке места размещения нового поселения или развития существующего необходимо понимать, что в ХХI в. неблагоприятные для размещения поселения природные или антропогенные условия не служат основанием для абсолютного отказа от использования данной территории. Дело в том, что неблагоприятные антропогенные факторы как результат деятельности человека могут быть изменены (сокращены выбросы в атмосферный воздух, сбросы в водные объекты, проведена биологическая реабилитация нарушенного почвенного покрова и пр.).

Причин, порождающих градообразующие факторы, много, и зачастую при выборе места поселения приоритет остается за государственными (оборонительными, политическими и пр.) или экономическими потребностями, а приемлемость природных факторов переходит на второе место. Современные методы и способы градостроительства могут повлиять на некоторые природные факторы в направлении их оптимизации либо компенсировать их неблагоприятное влияние градостроительными приемами. В градостроительной практике ХХ в. много таких примеров (Япония, Нидерланды, Исландия, Китай). Большой опыт градостроительного освоения неблагоприятных для жизни территорий имеется и в нашей стране: портовые города Мурманск (за Полярным кругом), Новороссийск (свирепый ураган "Бора"), Норильск - центр цветной металлургии (полярная тундра и многолетняя мерзлота) и др.

Сегодня человечество сознательно вынуждено идти на такие решения, но освоение неблагоприятных для жизни территорий увеличивает затраты на строительство, требует значительных вложений в инфраструктуру для создания и поддержания приемлемой искусственной среды обитания в жестких природных условиях и эксплуатации адаптационных ресурсов человеческого организма обитателей таких поселений. Эти аргументы должны учитываться при разработке санитарно-эпидемиологического заключения по выбору места поселения и санитарного задания на разработку проектной градостроительной документации . При подготовке санитарно-эпидемиологического заключения можно ориентироваться на критерии оценки территории, представленные в табл. 35-2.

При оценке природных факторов необходимо учитывать, что после создания поселения неизбежно произойдет антропогенное локальное изменение климата (микроклимата территории поселения), под которым понимают изменения ветрового, инсоляционного, температурного режима, состояния многолетней мерзлоты под влиянием застройки территории, нагрева атмосферного воздуха бросовым теплом энергетических установок, сведения природной растительности, изменения рельефа, режима грунтовых вод и многих других процессов. Степень антропогенного изменения климата напрямую зависит также от размеров города и характера и плотности застройки ^[9] . Солнечная радиация на территории города в зависимости от степени загрязнения атмосферного воздуха, времени года и суток может снижаться до 20%, температура воздуха повышаться на 1–4 °С. В застройке плотностью до 20% скорость ветра снижается на 20%, в застройке плотностью 20–50% - на 20–30%.

Таблица 35-2. Оценка природных условий территории по благоприятности для градостроительных целей (по Лескову О.В.)
Критерий	Оценка территории
Критерий	Благоприятная	Условно благоприятная	Неблагоприятная
Температурный режим теплого времени года	Комфорт в течение всего периода	Частичный комфорт	Дискомфортные температуры
Относительная влажность летом, %	50–60	До 80 и менее 50	До 100, менее 40
Аэроионный состав атмосферного воздуха (число отрицательных аэроионов в 1 см³ )	Более 2000	1000–2000	Менее 1000
Заболоченность, % к общей территории	До 10	До 20	Более 20
Затопляемость, % обеспеченности, повторяемость	Незатопляемость паводками повторяемостью 1 раз в 100 лет	Затопляемые более чем на 0,5 м паводками повторяемостью 1 раз в 100 лет и не затопляемые паводками повторяемостью 1 раз в 25 лет	Затопляемые более чем на 0,5 м паводками повторяемостью 1 раз в 25 лет
Облесенность, % леса ко всей территории	Более 30	До 20	До 10
Рельеф, уклоны, %	0,5–10	Менее 0,5; до 20	Менее 0,3; более 20
Глубина залегания грунтовых вод, м	Ниже 5	2–5	Выше 2
Неблагоприятные геологические процессы (овраги, оползни, карст)	Отсутствуют	Оползни, овраги и др. на 50% территории	Значительное распространение на всей территории
Близость территории к рекам, озерам, км	До 3	3–5	Более 5

Геологическая среда в процессе строительства и дальнейшего существования города также претерпевает значительные изменения. При вертикальной планировке (сглаживание природного рельефа) нарушаются естественные условия поверхностного стока. Масштабы нарушений колеблются в широких пределах, особенно велики они, когда в процессе вертикальной планировки ликвидируются русла естественных водотоков - рек и ручьев, а последние заключаются в подземные коллекторы.

Нерациональная эксплуатация подземных вод для питьевых и производственных целей приводит к снижению статического уровня в эксплуатируемых водоносных горизонтах, динамика которого может достигать 1 м и более в год. В результате образуются воронки депрессии больших диаметров, которые при продолжении эксплуатации водоносных горизонтов сливаются в одну общую региональную воронку. Ее радиус порой выходит за пределы территории города и может достигать десятков километров. В результате усиливается питание эксплуатируемых водоносных горизонтов за счет перетекания из вышележащих горизонтов и подтягивания загрязненных поверхностных вод, что, в свою очередь, приводит к химическому и бактериальному загрязнению, изменению температурного режима и солевого состава подземных вод.

Негативный техногенный фактор в современных городах - подтопление территории. Подтопленными считаются площади, в пределах которых уровень грунтовых вод залегает на глубинах до 3 м от поверхности земли, т.е. достигает глубин расположения основной части подземных коммуникаций и подвалов зданий и сооружений. Основные факторы, обусловливающие подтопление городской территории, - утечка из водонесущих коммуникаций (водопровод, канализация, система теплоснабжения), фильтрация из прудов и строительных котлованов, ухудшение естественной дренированности в результате засыпки овражно-балочной сети, ручьев и малых рек. Играет роль и высокая нагрузка на грунты массы городских зданий и сооружений.

Развитие подтопления может приводить к снижению несущей способности грунтов, часто сопровождающейся деформацией зданий и сооружений и повреждениями подземных коммуникаций, а также влечет за собой активизацию других опасных геологических процессов: оползней, провалов вследствие суффозии (выноса песка водой из поверхностных в более глубокие горные породы).

Учет и прогнозирование изменений климата, ландшафта, геологической среды в процессе градостроительства позволяет предусмотреть соответствующие инженерные, архитектурные и другие решения, направленные на повышение надежности городских зданий и сооружений и тем самым на улучшение условий жизни жителей.

Таким образом, комплексная оценка территории, выбираемой под строительство поселения, должна основываться на анализе совокупности 3 компонентов: природных условий, существующего и проектируемого антропогенного (техногенного) воздействия. Решения о выборе места поселения и о его развитии должны приниматься на основе сравнения экономически обоснованных вариантов градостроительных концепций с обязательным учетом системообразующей роли подсистемы "население" (см. раздел 6.1). На основании комплексной оценки намеченная для строительства поселения территория подразделяется на участки, благоприятные для строительства, неблагоприятные, особо неблагоприятные. По результатам комплексной градостроительной оценки территории составляется схема планировочных ограничений (рис. 35-1).

Рис. 35-1. Схема планировочных ограничений: 1 - промышленность; 2 - железная дорога; 3 - полезные ископаемые; 4 - СЗЗ; 5 - существующее жилье; 6 - лес; 7 - болота; 8 - территории, затопляемые раз в 100 лет; 9 - то же, раз в 20 лет; 10 - ограничения по рельефу; 11 - территории, пригодные под строительство

35.3. Функциональное зонирование и структура территории поселения

Функциональное зонирование территории поселения производится с целью рационального формирования его планировочной и пространственной структуры. Оно во многом способствует элиминации влияния вредных индустриальных факторов на условия жизни и здоровье жителей и поэтому должно быть предметом внимания санитарного врача при рассмотрении генерального плана поселения.

В проектах городов выделяются следующие функциональные зоны:

селитебная для жилых районов, общественных центров, зеленых насаждений;
промышленная для размещения промышленных предприятий;
коммунально-складская для различных складов, гаражей и депо городского транспорта;
внешнего транспорта для пассажирских и грузовых станций, депо, пристаней и пр.;
рекреационная , представленная парками, лесопарками, пляжами и другими местами кратковременного отдыха, расположенными в границах города (городской черты).

Кроме основных зон, городская территория включает земли, находящиеся за пределами застройки, где размещают городские подсобные хозяйства, питомники деревьев, кладбища, резервные земли, временно используемые для других целей. Все территории, принадлежащие городу, ограничивает черта поселения (городская черта) .

В крупных городах на территории, прилегающей к городу, создается пригородная зона , необходимая для последующего развития города, размещения объектов его хозяйственного обслуживания.

В зависимости от профиля города в его структуре могут быть выделены и другие зоны; в городах научного профиля - зона научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро и вузов , в курортных городах - курортная зона . В крупных поселениях сельского типа выделяются 2 зоны - селитебная и производственная ; последняя, по сути, объединяет промышленную и коммунально-складскую зоны.

Для размещения селитебных зон города отводят участки с наиболее благоприятными природными и санитарными условиями, по возможности вблизи поверхностных водных объектов, массивов зелени. Селитебная зона должна располагаться в наветренном положении по отношению к промышленной зоне.

Структура селитебной территории зависит от величины города, его функциональной характеристики (промышленный, курортный, город науки и т.д.), природных условий. Общая основа формирования пространственной структуры селитебной зоны - ступенчатый принцип организации системы социально-бытового обслуживания , при котором учреждения и предприятия социально-бытового обслуживания размещают в соответствии с частотой, с которой ими пользуется население, что обусловливает радиусы их действия. Кроме того, при организации селитебной зоны необходимо предусматривать выделение компактных образований жилой застройки, изолированных от неблагоприятного влияния потоков городского транспорта и в то же время удобно связанных с его остановками (жилой зоны). С этой целью селитебные территории городов последовательно подразделяют на структурные элементы.

В крупнейших, крупных и больших городах создают наиболее крупные структурные элементы - планировочные (городские) районы , границами которых часто являются природные (овраги, холмы, реки) или искусственные (дороги, каналы) объекты. В пределах этих районов размещают два или несколько жилых районов , границами которых служат магистральные улицы. Площадь жилого района может быть от 80 до 250 га. В средних и малых городах селитебную территорию подразделяют непосредственно на жилые районы, в среднем городе - 2–3, в малом, как правило, 1. Жилые районы, в свою очередь, подразделяют на микрорайоны.

Микрорайон - первичная структурная единица жилой территории, комплекс жилых зданий и учреждений социально-бытового обслуживания повседневного пользования.

Площадь микрорайона , в зависимости от размеров города, составляет от 10 до 60 га, но не более 80 га. Плотность населения микрорайона зависит от региональных особенностей, однако для обеспечения здоровых условий жизни не должна превышать 450 чел/га при нормативе общей площади квартиры 18 м² /чел.

В старых городах первичной структурной единицей селитебной территории были кварталы, представленные только жилыми зданиями. При реконструкции таких городов квартальная система обычно трансформируется в микрорайоны, при этом, как правило, повышается этажность застройки.

Важен с санитарной точки зрения такой технико-экономический показатель микрорайона, как плотность застройки (отношение площади под фундаментами зданий к общей площади микрорайона, %). Чем выше плотность застройки, тем больше ограничивается возможность свободной постановки зданий, инсоляции помещений и территории, озеленения и пр. По этим соображениям плотность застройки не должна превышать 20–21% при 5–6-этажных зданиях, снижаясь на 3–4% при многоэтажной и повышаясь на 4–5% при малоэтажной застройке.

Кроме микрорайонов, в составе селитебной зоны на специально выделенных территориях организуются административно-культурный центр города, административно-культурные центры жилых районов, озелененные территории (скверы, сады, парки, лесопарки) городского и районного значения.

Важный структурный элемент территории поселения - транспортная сеть, представленная улицами различных характеристик, площадями, проездами, переулками. Условная линия, разделяющая территорию жилой застройки и территорию улиц, проездов и площадей, называется красной линией. В процессе строительства соблюдение проектной красной линии - безусловное требование. Расположение зданий на жилой территории по отношению к ней может быть различным. Для старой Москвы, например, было характерно расположение аристократических особняков на своих усадьбах с отступом от красной линии, в Санкт-Петербурге по строжайшему велению Петра I, наоборот, дома ставили только по красной линии. В современном градостроительстве красная линия сохранилась лишь как строгая граница между двумя функциональными элементами города, вопрос размещения зданий в ее пределах диктуется архитектурным замыслом.

Принято выделять несколько типов жилой застройки микрорайона : периметральную, строчную, группами домов и так называемую свободную планировку. Выбор типа застройки диктуется многими факторами: рельефом местности, ветровым режимом территории, существующими зелеными насаждениями, соседством с автомобильной магистралью и т.д.

При гигиенической оценке выбора типа жилой застройки следует исходить из возможности обеспечения достаточной инсоляции фасадов, шумозащищенности как домов, так и территории микрорайона, проветриваемости или ветрозащищенности (в зависимости от климатических особенностей) микрорайона. Отрицательная сторона периметральной застройки - сложность обеспечения хороших условий инсоляции жилищ и проветривания территории микрорайона. Использование строчной застройки позволяет успешно решить эти вопросы, однако возникают трудности с организацией внутренней территории микрорайона. Групповая застройка применяется при строительстве крупных микрорайонов с многоэтажной застройкой.

Жилые дома в микрорайоне для защиты от неблагоприятного влияния городского транспорта рекомендуют располагать с отступом от красной линии на 3–6 м и использовать полосу между красной линией и линией регулирования застройки для посадки зеленых насаждений.

35.4. Гигиенические проблемы планировки и застройки малоэтажного жилищного строительства (села, коттеджные поселки, таунхаусы)

В последние годы прослеживается тенденция развития малоэтажной жилой застройки этажностью до 3 этажей включительно с обеспечением, как правило, непосредственной связи квартир с земельным участком. Территории малоэтажной жилой застройки могут быть как частью селитебной территории города, так и отдельными поселениями. Основной тип дома в таких поселениях - одноквартирный (на одну семью); распространены также блокированные двухэтажные жилые дома, состоящие из двух и более квартир, каждая из которых имеет непосредственный выход на свой приквартирный участок. Окраины малоэтажного поселения часто застраивают трехэтажными блокированными домами с выходами из каждой квартиры на участок земли малой площади (0,02–0,03 га). В строительной литературе такие дома получили название таунхаусы (от англ. town - селение, местечко, городок). Часть домов в таком поселке может быть с местом приложения профессионального труда (дом врача, дом продавца товаров повседневного спроса, дом ремесленника). При согласовании видов деятельности в таких домах должны учитываться соответствующие санитарные, природоохранные, противопожарные и иные правила для обеспечения на территории поселения режима, соответствующего жилой зоне. В цокольном и подвальном этажах одно-двухэтажных одноквартирных и блокированных домов допускается устройство гаражей легковых автомобилей.

При планировке индивидуального земельного участка на территории малоэтажного строительства должны соблюдаться расстояния до границы соседнего приквартирного участка: от жилого дома не менее 3 м, от других построек (баня, гараж и пр.) - 1 м. Расстояние от окон жилого дома до стен дома и других построек на соседнем участке должно быть не менее 5 м.

Кроме жилых домов, в поселениях малоэтажного строительства предусматривается общественный центр для размещения объектов культуры, торгово-бытового обслуживания, зданий и сооружений для физкультурно-оздоровительных и досуговых занятий, муниципальных административных учреждений. В пределах общественного центра должна быть организована парковка для легковых автомобилей, мопедов и велосипедов.

При планировке территории поселений малоэтажного строительства следует стремиться к максимальному сохранению природного рельефа с обеспечением отвода поверхностного стока с территории. Не допускается размещение таких поселений в зонах активного проявления неблагоприятных геологических процессов (оползни, осыпи, карст и пр.).

35.5. Гигиенические основы планировки пригородной зоны

Назначение пригородной зоны - размещение объектов хозяйственного обслуживания города, организация зеленого пояса в ее составе для улучшения микроклимата и воздушного бассейна города, организации массового кратковременного и длительного отдыха населения. За счет территории пригородной зоны происходит и развитие города.

Город и пригородная зона представляют собой единый хозяйственный и социальный механизм, поэтому их планировочное проектирование должно осуществляться в едином комплексе. Проект планировки пригородной зоны является элементом проекта региональной планировки и основывается на перспективных планах хозяйственного развития региона.

Кроме основных функциональных задач, в проекте пригородной зоны решаются организация пригородного транспорта и дорожной сети, инженерное оборудование и благоустройство территории, комплексные мероприятия по охране природы и ландшафтов. Границы пригородной зоны и зеленого пояса определяются в зависимости от величины, хозяйственного профиля города и перспектив его развития и в соответствии с местными природными условиями; при этом также учитываются границы административных районов (рис. 35-2).

Рис. 35-2. Схема пригородной зоны: 1 - зеленый пояс города; 2 - граница пригородной зоны; 3 - существующая городская застройка; 4 - развитие города по генеральному плану; 5 - резервная территория; 6 - существующие населенные места пригородной зоны; 7 - то же, проектируемые

Ширина зеленого пояса - от 3 до 10 км. Для эффективного выполнения функции оптимизации микроклимата города система зеленых насаждений зеленого пояса должна быть тесно связана с зелеными насаждениями города и внешней части пригородной зоны, которую составляют леса, лесопарки, питомники. Это обеспечит канализование свежего воздуха и различных видов дикой флоры и фауны к центру города с природных территорий.

В пригородной зоне допускается размещать промышленные и сельскохозяйственные предприятия, связанные с обслуживанием города, склады государственных резервов, сортировочные и грузовые станции железных дорог, научно-исследовательские институты, высшие и средние специальные учебные заведения, водозаборные сооружения, станции очистки сточных вод, мусороперерабатывающие и мусоросжигательные заводы, полигоны обезвреживания ТКО, кладбища, крематории и другие объекты, связанные с благоустройством и нормальным функционированием города.

В пределах зеленого пояса следует размещать лесопарки, сады, питомники и другие виды зеленых насаждений, дома отдыха, пансионаты и мотели, пляжи, туристские и охотничьи базы, детские оздоровительные лагеря, специализированные лечебно-профилактические учреждения, дома-интернаты для престарелых и инвалидов.

Глава 36. Гигиенические вопросы инфраструктуры поселения

36.1. Понятие об инфраструктуре поселения

Поселение представляет собой искусственно созданную человеком среду обитания. Все элементы природной среды (атмосферный воздух, почва, грунты, растительность) в условиях поселения трансформируются, во многом утрачивая свои природные свойства и приобретая новые, техногенные черты, и, по сути, уже не могут называться истинно природными телами. Поддержание оставшихся природных свойств этих элементов среды поселения на уровне, необходимом для существования человека, требует больших затрат энергии. Эти затраты реализуются через функционирование тех или иных инженерных систем.

Функционирование искусственных элементов среды поселения (жилище, транспортная и дорожная сеть, системы водоснабжения и водоотведения и пр.), сама идея создания которых направлена, по существу, на преодоление законов природы, также требует громадных затрат энергии.

Кроме перечисленных систем, призванных обеспечить в основном физиологические потребности человеческого организма в условиях искусственной среды обитания, большое значение имеют объекты, обеспечивающие потребности человека как социального существа .

Комплекс таких инженерных систем и социальных объектов получил название инфраструктура поселения.

Социальная, инженерная и транспортная инфраструктура поселения - комплекс объектов социального и культурно-бытового обслуживания населения, а также сооружений, инженерного оборудования и коммуникаций транспорта, связи, обеспечивающий устойчивое функционирование и развитие поселений.

С увеличением размера поселения возрастает мощность его инфраструктуры и усложняется ее организация. Достаточное и надежное функционирование инфраструктуры поселения играет большую роль в поддержании санитарно-эпидемиологического благополучия в поселении и создании приемлемых условий жизни, поэтому санитарный врач должен иметь представление об основах организации и функционирования объектов инфраструктуры.

36.2. Система социального и культурно-бытового обслуживания населения

Система социального и культурно-бытового обслуживания в современных городах организуется по ступенчатому принципу, в основе которого лежит частота пользования тем или иным объектом. В соответствии с этим все объекты данной части инфраструктуры делятся на объекты повседневного, периодического и эпизодического пользования (рис. 36-1).

Рис. 36-1. Структура социально-бытового обслуживания в городе: 1 - городской центр; 2 - центр жилого района; 3 - центр микрорайона; 4 - граница жилого района; 5 - микрорайон; 6 - зеленые насаждения жилого района; 7 - городские зеленые насаждения

К учреждениям социально-бытового обслуживания повседневного пользования относят детские дошкольные учреждения, общеобразовательные школы, магазины товаров первой необходимости и пр. Они должны располагаться в пределах пешеходной доступности (табл. 36-1) для всех жителей микрорайона.

Таблица 36-1. Радиусы пешеходной доступности объектов обслуживания (по СП 30-102-99)
Учреждения и предприятия обслуживания населения	Радиусы обслуживания, м
Дошкольные учреждения	500
Общеобразовательные школы	750
в том числе для начальных классов	500
Помещения для физкультурно-оздоровительных и досуговых занятий	800
Амбулатории и поликлиники	1000
Аптеки	800
Торгово-бытовые предприятия повседневного пользования	800
Отделения связи и банков	800
Опорный пункт охраны общественного порядка	800
Административный центр самоуправления	1200

Учреждения периодического пользования (районные административные учреждения, кинотеатры, кафе, поликлиники, универсальные магазины) обслуживают население жилого района и размещаются в пределах затрат времени на проезд в общественном транспорте не более 15 мин.

Учреждения эпизодического пользования (городские и областные административно-деловые учреждения, специализированные ЛПО, театры, музеи, выставочные залы, торговые центры и пр.) размещают, как правило, на отдельных участках в плане города; в крупных и крупнейших городах некоторые учреждения эпизодического пользования можно располагать и на территории пригородных зон и зеленого пояса.

36.3. Водоснабжение и канализование

Централизованное водоснабжение и водоотведение - важнейшие элементы инфраструктуры поселения, во многом обеспечивающие санитарно-эпидемиологическое благополучие и оптимизирующие условия жизни населения, к тому же значительно экономящие время человека на выполнение социальных функций. Гигиенические вопросы и нормативы централизованного водоснабжения, сбора и обезвреживания городских сточных вод подробно изложены в разделах I и II настоящего учебника. В разделе гигиены планировки поселений рассматриваются стратегические вопросы водоснабжения и водоотведения. В части водоснабжения к ним относится оценка источника хозяйственно-питьевого водоснабжения с позиций достаточности количества воды и приемлемости ее качества с учетом возможностей современных методов водоподготовки. Типичная ошибка при оценке количества воды из подземных источников - недоучет смежных (сопредельных) водопотребителей, использующих (или проектирующих использование) те же водоносные бассейны (горизонты) с тем же объемом утвержденных эксплуатационных запасов. В этом случае в ближайшее время возникнет дефицит воды, а развившаяся в результате исчерпания эксплуатационных запасов объединенная депрессионная воронка создаст угрозу загрязнения эксплуатируемых водоносных горизонтов за счет инфильтрации поверхностных загрязненных вод или перетока воды с неблагоприятным составом из других горизонтов. Проблема нехватки водных ресурсов может возникнуть и при неправильных подходах к определению норматива допустимого изъятия воды из поверхностных источников (рек).

Для предупреждения подобных ошибок оценку источника водоснабжения при разработке генерального плана города необходимо проводить на основе водохозяйственного баланса, рассчитанного по бассейновому принципу уже на стадии схемы территориального планирования, где каждому поселению должна быть выделена квота (лимит водопользования) от имеющегося объема эксплуатационных запасов. Исходя из этой квоты проектируется водоснабжение в генеральном плане города. При этом должно учитываться требование Водного кодекса РФ о недопустимости использования подземных вод питьевого качества для водоснабжения промышленных предприятий (приоритет питьевого водопользования). Если питьевой водопровод города организуется на базе поверхностного источника водоснабжения, то даже в случае полной количественной обеспеченности поверхностными водами водопровод должен иметь и водозабор из подземного источника как резервный на случай природных или техногенных катастрофических ситуаций.

Возможность и принципиальные вопросы организации ЗСО источников питьевого водоснабжения, особенно поверхностных, должны быть решены на стадии схемы территориального планирования, в ее разделе "Комплексное использование водных ресурсов". Территория ЗСО - это территория ограниченного хозяйственного освоения и специального санитарного режима. Соблюдение установленных ограничений без ущемления прав землевладельцев и землепользователей возможно лишь в том случае, если они будут закреплены в документе, утвержденном органом исполнительной власти для конкретных территорий и водного объекта на самом раннем этапе градостроительного проектирования, а границы зон ограничения нанесены на графические материалы (планы и карты) землеустроительной документации.

Большую роль в благоустройстве поселений играет снабжение жилищ горячей водой (горячее водоснабжение). В 50–80-е гг. ХХ в. в Советском Союзе усиленно развивалась централизованная система горячего водоснабжения городов, при которой теплоноситель (горячая вода или пар) транспортировался теплосетью от единого источника тепла, как правило ТЭЦ, к жилым домам. В теплопункте жилого дома горячая вода распределялась по секциям дома, а далее по квартирам через сеть труб либо непосредственно (открытая система), либо через теплообменник или бойлер (закрытая система). Централизованная система функционирует и развивается в ряде поселений и в настоящее время. С гигиенических позиций в такой системе немало положительных сторон: единый доступный для контроля источник водоснабжения, охват горячим водоснабжением всей территории поселения и пр. Однако централизованная система не может быть оценена только положительно, поскольку обладает невысокой надежностью, особенно в средних и малых городах. Она требует обязательного отключения горячей воды в летнее время одновременно в значительных жилых массивах на период проведения профилактических работ на сети, ее ремонт (замена магистральных труб) связан с нарушением дорожного полотна улиц и уличного движения. В условиях широкой газификации не только городов, но и сельских поселений более целесообразны домовые или групповые системы горячего водоснабжения, в которых генератор тепла на газовом топливе устанавливается в теплопункте каждого дома (или группы домов). Надежность такой системы значительно повышается за счет отсутствия магистральных труб большого диаметра для транспортирования теплоносителя по всей территории поселения и ликвидации "монополии" единого генератора тепла (ТЭЦ).

По системе канализования в генеральном плане города производится расчет количества сточных вод, диаметра и трассировки магистральных канализационных коллекторов, а также расчет необходимой степени обезвреживания и утилизации сточных вод с учетом экологической емкости водоема-приемника стоков и характера водопользования водным объектом ниже проектируемого места сброса очищенных сточных вод.

Трассировка магистральных коллекторов канализации - важное мероприятие в освоении подземного пространства города, поскольку детерминирована заданными природными факторами: рельефом местности и характером грунтов, а также большими размерами коллекторов. В то же время перекладка магистральных канализационных коллекторов в условиях сложившегося города практически невозможна. Магистральные коллекторы должны обеспечить надежное самотечное транспортирование через всю территорию города постоянно увеличивающегося объема сточных вод на отдаленную перспективу развития города. Это сложная градостроительная задача, требующая инженерно-геологической, гидравлической, материаловедческой компетенции и знания законов и методов социально-экономического прогнозирования. Важный элемент благоустройства в современных городах - ливневая канализация. Ее эффективность также во многом зависит от квалифицированно проведенной трассировки ее сетей и рационального расположения очистных сооружений и выпусков ливневых вод в водные объекты.

Остальные гигиенические вопросы водоотведения изложены в разделе II настоящего учебника.

36.4. Система очистки территории поселения от твердых бытовых отходов и их обезвреживания

В гигиене планировки поселений важное значение имеет рациональная система сбора и транспортировки ТКО до мест их обезвреживания, а также размещение объектов, на которых осуществляется обезвреживание (мусороперерабатывающие заводы, полигоны захоронения ТКО и пр.). Эти мероприятия получили название "система очистки населенных мест".

Система очистки населенных мест (син. санитарная очистка) - система мероприятий по сбору, хранению, удалению из населенных мест и обезвреживанию ТКО.

ТКО имеют сложный состав, поскольку складываются из бытового мусора, уличного смета, золы и шлаков домовых отопительных приборов (печей), отходов предприятий общественного питания, предприятий торговли (тара, упаковочные материалы) и пр.

Важная составная часть ТКО города - отходы лечебных и санитарно-профилактических учреждений; ввиду особого эпидемиологического значения этой части ТКО вопросы обращения с ними рассмотрены в главе 32. Обращение с отходами промышленных и строительных предприятий (твердых промышленных отходов, ТПО) в систему очистки населенных мест не входит.

Состав и свойства ТКО имеют важное, а иногда решающее значение при выборе методов и способов их сбора, транспортировки и обезвреживания. Они изучаются по специальной методике научно-исследовательскими организациями коммунального хозяйства. Наиболее важные свойства ТКО - механический и фракционный состав, объемный вес, теплотворная способность, зольность, содержание гниющих веществ органического происхождения, влажность. Состав и свойства ТКО характерны для того поселения, в котором они образуются. Они быстро изменяются во времени, что определяет трудности их изучения.

Количество ТКО, или, точнее, удельная норма накопления ТКО на одного жителя, во всех развитых странах имеет постоянную тенденцию к увеличению. Конкретная величина удельной нормы накопления ТКО характерна для каждого региона, зависит от типа застройки поселения, других местных условий и должна определяться эмпирически и периодически пересматриваться. Перечисленные особенности ТКО обусловливают, с одной стороны, трудности обращения с ними, а с другой - большую роль рациональной системы очистки поселения в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия.

По результатам изучения свойств и состава ТКО и определения удельной нормы их накопления составляются соответствующие таблицы, которые после утверждения органами исполнительной власти субъекта РФ или местного самоуправления служат основанием для проектирования генеральной схемы очистки поселения . Последняя представляет собой обязательную составную часть генерального плана города. В генеральной схеме очистки поселения разрабатываются вопросы сбора, транспортировки ТКО, определяются способы и методы их обезвреживания, места расположения сооружений для обезвреживания.

ТКО из квартиры или индивидуального жилого дома с помощью мусоропровода или вручную доставляются жителями в установленные на территории микрорайона (или квартала) контейнеры для сбора ТКО. Площадка для контейнеров должна располагаться на расстоянии не менее 20 м от окон ближайшего дома и не более 100 м от обслуживаемых подъездов. Для предупреждения размножения мух она должна иметь бетонное или асфальтовое основание, необходимо организовать удобные подходы к ней для жителей и подъезды для автомобилей-мусоровозов. Очистка поселений от ТКО должна осуществляться по планово-регулярной системе, при которой вывоз ТКО производится без заявок, регулярно, по часовым маршрутным графикам из всех домовладений независимо от их ведомственной принадлежности.

Существует несколько схем сбора и транспортировки ТКО к местам обезвреживания. По схеме сбора с несменяемыми контейнерами отходы из контейнера погружают в кузов мусоровоза и в нем уплотняют с помощью механических устройств, а освободившийся контейнер устанавливают на контейнерную площадку. По схеме со сменными контейнерами мусоровоз загружается наполненными контейнерами, а на их место устанавливаются привезенные мусоровозом свободные вымытые контейнеры. Преимущество первой схемы - возможность уплотнения ТКО в мусоровозе и тем самым более рациональное использование специального автотранспорта. При этом важный в санитарном отношении процесс периодического мытья контейнеров необходимо организовывать на каждой контейнерной площадке.

Важный вопрос генеральной схемы очистки от ТКО - разработка маршрутов их вывоза из поселения. Существуют одноэтапная и двухэтапная схемы вывоза. По первой схеме отходы вывозятся от домовладений до сооружений для обезвреживания одним мусоровозом. По второй схеме мусоровоз доставляет отходы от домовладения до станции перегрузки, расположенной в черте поселения, и разгружает ТКО в бункер. Мусоровозы большой грузоподъемности с емкостью кузова 50 м³ и устройствами для механического уплотнения отходов перевозят ТКО со станции перегрузки до сооружений по обезвреживанию. Двухэтапная схема применяется в крупных и крупнейших городах.

Очень сложная проблема генеральной схемы очистки поселений - выбор мест размещения сооружений по обезвреживанию ТКО. Сооружения должны располагаться в пригородной зоне, в которой кроме постоянных поселений предусматриваются территории для кратковременного и длительного отдыха горожан. В условиях высокой плотности населения необходимо выбрать место для размещения полигона захоронения ТКО или мусороперерабатывающего завода, на котором бы эти сооружения не оказывали негативного влияния на условия жизни людей в окрестных постоянных и сезонных поселениях.

Не менее важный фактор при размещении полигонов захоронения ТКО - выбор геологической среды, способной локализовать захороненные отходы на отведенной территории и препятствовать миграции компонентов отходов, а также продуктов их трансформации в подземные воды. Рациональное решение этой задачи возможно лишь на стадии разработки схемы территориального планирования муниципального района.

Полигон захоронения ТКО после исчерпания экологической емкости отведенной территории подлежит закрытию, т.е. прекращает прием отходов. Место его расположения подлежит рекультивации , для осуществления которой разрабатывается соответствующий проект.

Проект рекультивации должен предусматривать природоохранные мероприятия, и в нем необходимо обозначить возможные направления последующего хозяйственного использования территории полигона с указанием сроков выдержки. Сроки выдержки определяются скоростью процессов разложения захороненных отходов и зависят от размеров полигона, объема и характера размещенных на нем отходов, климата местности (температура воздуха, количество осадков), свойств геологической среды, в которой размещен полигон. При столь многофакторной зависимости установить единый срок выдержки невозможно, однако ориентировочно он должен быть не менее 20–25 лет. По истечении этого времени на рекультивированной территории должны быть проведены специальные изыскания. Для этого бурят несколько скважин глубиной до материкового грунта и проводят исследования вынутого керна, грунтовых вод и почвенного воздуха по соответствующим санитарным показателям. По результатам изысканий устанавливают степень полноты протекания процессов минерализации, дают санитарную оценку геологической среды (грунты, грунтовые воды) и решают вопрос о возможности и направлениях хозяйственного использования территории.

36.5. Система озеленения

Озеленение - важнейшая составная часть инфраструктуры поселения. Зеленые насаждения, защищая здания и отдельные участки территории от избыточной инсоляции и сильных ветров, способствуют созданию благоприятного микроклимата, изолируют жилую зону от пыли и шума транспортных магистралей, делают возможной организацию отдыха людей непосредственно вблизи жилья. Смягчая температуру и влажность воздуха, они снижают скорость движения воздуха, защищают от ветров. Ветрозащитное действие зеленых насаждений распространяется на расстояние, равное 10–20-кратной высоте посадок. Кроны деревьев снижают солнечную радиацию, создают затенение, благоприятно действующее в жаркие летние дни на теплоощущение людей.

Пребывание в летние жаркие дни в зоне зеленых насаждений сопровождается уменьшением частоты пульса на 4–8 уд/мин, снижением температуры кожи на 1–2 °С, что в результате облегчает теплообмен.

Озеленение в комплексе с архитектурными приемами имеет также эстетическое значение.

Мастерство озеленения городов в настоящее время развилось в пространственный вид искусства - ландшафтную архитектуру, призванную создавать гармоничное сочетание естественного ландшафта с антропогенным ландшафтом поселения. В соответствии с ней система озеленения города должна быть органично связана с зелеными массивами пригородной зоны и играть роль канализации для продвижения из пригородной зоны вглубь поселения свежего атмосферного воздуха, различных представителей дикой флоры и фауны.

Зеленые насаждения должны занимать 40–50% территории селитебной зоны города. Городские парки проектируют площадью не менее 8–10 га и размещают или в пределах селитебной территории с радиусом обслуживания не более 2 км, или за ее пределами - не далее 0,5 км. В больших городах, кроме того, устраиваются детские парки, зоологический и ботанический сады. Отдельно или на участках городских и районных парков располагают стадионы, территории которых также должны быть озеленены. Озеленение жилого района включает насаждения общего пользования (сад или парк жилого района, скверы, бульвары), насаждения ограниченного пользования (скверы при зданиях различных общественных учреждений, больницах и т.д.), насаждения на магистральных и жилых улицах, систему озеленения микрорайонов. Радиус обслуживания парков планировочных районов должен быть не более 1 км.

Система озеленения микрорайона разрабатывается с учетом его величины и общего пространственно-архитектурного решения. В общем виде она включает сад микрорайона, сады при группах жилых домов, участках детских дошкольных учреждений, школ, объединенные зелеными связками в виде зеленых полос между жилыми домами и микрорайонными проездами. Выбор пород деревьев и кустарников в системе городского озеленения - сложная профессиональная задача ландшафтного архитектора. При выборе пород учитывается множество факторов, из которых основные - климат, устойчивость пород к постоянным компонентам городского воздуха (диоксид серы, оксиды азота, городская пыль), рельеф территории, гармония с окружающими природными ландшафтами.

Необходимо учитывать, что в поглощении диоксида углерода и выделении кислорода участвуют растущие здоровые деревья до достижения ими возраста товарной спелости. Для того чтобы система озеленения города и пригородной зоны эффективно выполняла свою функциональную роль, необходимы квалифицированный уход за насаждениями, своевременное проведение санитарных рубок и других лесомелиоративных мероприятий.

36.6. Архитектурная среда города

Зрительный анализатор современного человека испытывает большую функциональную нагрузку, одно из проявлений которой - постоянное сильное напряжение аккомодации глаза. Для сохранения функциональной способности глазу необходим периодический отдых, снятие напряжения механизмов аккомодации (ресничной мышцы хрусталика), которое достигается переключением зрительного взора от объекта рассматривания и направлением его вдаль, "в бесконечность". В условиях природной среды это очень легко достичь, поскольку всегда есть возможность направить взгляд либо в небосвод, либо в сторону горизонта. В городской среде взор постоянно натыкается на элементы городского пейзажа, расположенные на сравнительно близком расстоянии (стены домов), и полного расслабления механизмов аккомодации не наступает, глаз постоянно находится в напряжении.

Из физиологии зрительного анализатора известно, что восприятие зрительного образа у человека происходит в результате постоянных, скачкообразных, автоматически совершающихся с частотой 2–3 раза в секунду движений глазных яблок - саккад. Саккады возникают при рассматривании неподвижных предметов. Быстрые повороты глазного яблока (10–80 мс) чередуются с периодами неподвижной фиксации взгляда в одной точке (200–600 мс). В природном окружении после очередной саккады глаза практически всегда находят новый для себя элемент материальной среды. Этот феномен, закрепленный филогенетически, - один из факторов поддержания гомеостаза психофизиологического статуса организма.

Среди различных элементов искусственной среды обитания в поселении, особенно в городах, большой удельный вес занимают такие конструктивные детали, как плоские поверхности фасадов зданий, площадей, улиц, прямые углы на пересечении этих плоскостей, монотонно повторяющиеся однотипные архитектурные элементы - окна, панели, балконы. В природной среде плоскости, соединенные прямыми углами, встречаются редко, природные поверхности не бывают симметричными и не состоят из однотипных деталей. В окраске городских зданий и сооружений преобладает монотонный цвет бетона или асфальта, в природе - более благоприятный для глаз зеленый цвет и другие цвета и оттенки. Неадекватный многовековому опыту человечества образ современной архитектурной среды воспринимается человеком как "агрессивный", вызывает, особенно в сочетании с другими сенсорными раздражениями, присущими городской среде (транспортный шум, запах загрязненного воздуха), психофизиологическую напряженность. Следовательно, разнообразные архитектурные приемы, направленные на маскировку монотонности городского пейзажа, его "угловатости", продиктованные стремлением к гармоничности, разнообразию архитектурных форм, нельзя считать "художественными излишествами"; это один из способов снижения негативного влияния на здоровье человека искусственной среды обитания. По определению профессора А.Н. Тетиора, красота - это гармония, достигнутая сочетанием разнообразных деталей, а красота города - это гармония, достигаемая сочетанием разнообразных вписанных в природную среду искусственных сооружений и естественной природы.

36.7. Уличная сеть поселения и городской транспорт

Уличная сеть и площади занимают 20–25% территории поселений и в основном определяют их общую планировочную структуру: прямоугольную, радиальную, радиально-кольцевую или свободную. С улицами связаны весьма существенные в гигиеническом смысле факторы: ориентация зданий, обмен воздуха в пределах территории города, загрязнение воздуха автотранспортом (отработавшие газы и пыль резины и асфальта), уличный шум, уличный травматизм, расход энергии при передвижении по улице. От благоустройства, оборудования и эксплуатации улиц во многом зависит уровень условий жизни населения городов, в том числе его части с ограниченными физическими возможностями.

Одна из наиболее сложных проблем в процессе проектирования уличной сети - транспортная. Степень подвижности населения городов и интенсивность транспортной загрузки улиц, объем перемещения различных грузов зависят от величины города, его административно-хозяйственного значения, планировочной структуры. Естественно, что частота и дальность передвижения и транспортная загрузка резко возрастают в больших и особенно в крупных городах. Экономически обосновано, что в городах, население которых превысило миллион, необходимо в дополнение к наземному транспорту строительство метрополитена. Это положение обоснованно и с социальной, и с гигиенической точек зрения.

Построение системы улиц, выбор для каждого конкретного города вида общественного транспорта подчиняются основной цели - сократить до возможного минимума затраты времени населения на вынужденные передвижения. Эта цель едина и с экономической, и с социологической, и с гигиенической точек зрения. Приемлемыми считаются затраты времени для передвижения от мест проживания до мест работы для 80–90% работающих не более 40 мин - в крупных и крупнейших городах и 30 мин - в остальных (в один конец). С этой же целью нормируется дальность пешеходных подходов до ближайшей остановки общественного транспорта; она должна составлять в многоэтажной застройке селитебной зоны не более 500 м, а в общегородском центре от мест массового посещения не более 250 м.

Следующий фактор, который должен учитываться при проектировании уличной сети, - ветровой режим местности (скорость и господствующее направление ветра). Улицы служат главными каналами, по которым свежий воздух поступает в центральную часть города. В ряде случаев естественное проветривание городской территории следует усилить, например в южных городах, и значительную часть улиц проектировать в направлении господствующих ветров. Наоборот, в тех случаях, когда господствующие ветры сильны и неприятны, при необходимости борьбы со снежными заносами целесообразно планировать улицы перпендикулярно или хотя бы под углом к румбам господствующих ветров.

В старых городах, где преобладает периметральная система застройки кварталов, большую роль в проектировании уличной сети играет фактор инсоляции фасадов жилых зданий. В современных условиях, при широких возможностях выбора типа застройки жилых массивов, отсутствии требования жесткой привязки ориентации фасада дома к направлению улицы, значение этого фактора уменьшилось. Тем не менее остается актуальным вопрос инсоляции территории самой улицы. В средних широтах на улицах, имеющих меридиональное, диагональное направление или направление по гелиотермической оси, в летнее время в первой половине дня тротуары одной стороны улицы, а во второй половине - другой стороны находятся в тени прилегающих зданий или зеленых насаждений. Это дает возможность пешеходам избежать тягостной инсоляции и отраженной от стен радиации в летнее время. В северных широтах приоритет следует отдавать ветрозащитным вариантам планировки жилой застройки.

Большое гигиеническое значение имеют размеры продольных уклонов улиц. При отсутствии уклона затруднен сток атмосферных и талых вод с поверхности улицы. Для обеспечения стока необходим минимальный продольный уклон не менее 0,003. Из повседневной практики известно, что преодоление подъемов требует от пешеходов повышенной затраты энергии. Даже при сравнительно небольших уклонах улиц, имеющих большое протяжение, у пешеходов, особенно лиц старшего возраста, а также страдающих недостаточностью сердечно-сосудистой системы, болезнями легких, могут появляться функциональные нарушения: учащение пульса и дыхания, одышка, слабость и т.п. Испытывают затруднения при преодолении уклонов и инвалиды-колясочники. Преодоление уклонов городским транспортом сопровождается увеличением выброса отработавших газов, повышением уровня шума. И поэтому строительные правила ограничивают продольный уклон тротуаров и улиц 0,5, допуская лишь в горных районах уклоны не более 0,8. При больших уклонах на тротуарах должны устраиваться лестницы.

Таким образом, уличная сеть выполняет важную социальную и коммуникационную роль; она обеспечивает доступ людей из первичных элементов жилой зоны поселения (микрорайонов и кварталов) к другим его функциональным элементам: местам приложения труда, рекреации, общественно-культурным и торговым центрам и пр. Тем самым уличная сеть превращает территорию поселения из конгломерата разрозненных социальных островков в единый активно действующий социально-экономический организм , моделью которого является территориальная система расселения (см. подраздел 34.3).

Для более эффективного выполнения своих функций уличная сеть города строится по иерархическому принципу. Магистральные улицы городского и районного значения служат для движения городского общественного транспорта. Жилые улицы предназначаются для пешеходной и транспортной связи микрорайонов с магистральными улицами и остановками общественного транспорта. Жилые улицы застраивают жилыми домами, школами, зданиями учреждений и предприятий культурно-бытового назначения. Пешеходные дороги и аллеи предназначены для пешеходной связи микрорайонов и групп домов с учреждениями обслуживания и остановками общественного транспорта. Вместе с тротуарами жилых улиц они образуют единую сеть пешеходных сообщений микрорайона. В промышленной и коммунально-складской зоне выделяются улицы грузового движения . Данная система вошла в строительные нормы и является обязательной для проектировщиков.

В то же время уличная сеть - источник двух мощных негативных для человека факторов среды обитания: шума и транспортного загрязнения атмосферного воздуха поселений. Этим важным для здоровья человека неблагоприятным факторам городской среды должна противостоять система профилактических мероприятий. Уровень загрязнения воздуха улиц города и мероприятия по его снижению охарактеризованы в разделе IV. Об уровне шумового режима улиц различного назначения дает представление табл. 36-2.

Таблица 36-2. Шумовые характеристики транспортных потоков в городе
Категории улиц и дорог	Число полос движения в обоих направлениях	Эквивалентные уровни звука L_экв дБА
Скоростные дороги (за пределами городской территории)	6	86
Магистральные улицы и дороги непрерывного движения:	8	87
общегородского значения	6	84
районного значения	4	81
Улицы и дороги местного значения	2	73
Жилые улицы	2	73
Дороги грузового движения	2	79

36.8. Система мероприятий по снижению уровня улично-транспортного шума на территории жилой зоны поселений

Система мероприятий по защите жителей жилой зоны поселений от улично-транспортного шума должна осуществляться в 3 направлениях:

снижение уровня шума в его источниках;
снижение уровня шума на пути к объекту шумозащиты;
мероприятия в объекте шумозащиты.

Снижение уровня шума в его источниках осуществляется через разработку и внедрение в практику автомобилестроения различных технологических мероприятий по уменьшению шумности двигателя, ходовой части, оптимизации аэродинамических характеристик экипажа.

Вопросу регламентации допустимых уровней внешнего шума автотранспортных средств уделяется большое внимание во всем мире начиная со второй половины ХХ в., и в этом отношении имеются большие достижения. Хотя "бум автомобилизации", наблюдающийся во всех странах в последние десятилетия, в значительной степени нивелирует достигнутые успехи, конструкторы успешно продолжают работу в этом направлении. Дело в том, что снижение шумности автомобиля одновременно повышает комфортность для пользователя, и, таким образом, не возникает обычного конфликта между "производителем вредности" и страдающим от нее. Кроме технологических мероприятий, в этом направлении большая роль принадлежит административно-организационным мероприятиям : государственному надзору за техническим состоянием транспортных средств (контроль соблюдения сроков технического обслуживания, обязательность регулярных техосмотров и пр.), контролю состояния дорожного полотна. В некоторых странах предпринимаются попытки введения дифференцированного транспортного налога на владельцев транспортных средств в зависимости от его экологического состояния.

Большой эффект в понижении шумности не отдельных экипажей, а автомобильного потока в целом дают планировочные мероприятия, направленные на создание условий для непрерывного движения. Это достигается различными приемами организации бессветофорного движения (транспортные развязки на разных уровнях, подземные пешеходные переходы, выделение улиц с односторонним движением и пр.). Особенно следует отметить рациональность создания объездных (кольцевых) дорог для транзитного транспорта, позволяющего значительно снизить транспортную нагрузку на население города, причем без материальных затрат для транспортников.

Снижение уровня шума на пути к объекту шумозащиты. Для того чтобы уровень звука современной автомагистрали или даже улицы местного значения (см. табл. 36-2) понизить до нормативной величины звука на территории микрорайона (45 дБА), необходимы порой расстояния порядка многих сотен метров, что в современном городе представляется нереальным. По строительным правилам расстояние от края проезжей части скоростных дорог и дорог грузового движения должно быть 50 м. В связи с этим нужно усилить шумозащиту комбинацией расстояния с другими приемами, из которых практически осуществимы защита всевозможными инженерными экранами, экранами из зеленых насаждений (технологические мероприятия ), а также некоторыми планировочными приемами (зонирование жилой застройки).

Примерами инженерного экранирования могут служить прокладка автомагистрали или железной дороги в выемке, сооружение вдоль автомагистрали кавальеров (земляных протяженных насыпей), создание стенок-экранов из различных стеновых конструкций. Эффективность снижения шума экранирующими сооружениями прямо пропорциональна их высоте и протяженности и обратно пропорциональна расстояниям от источника шума до экрана и точки расчета (фасад ближайших жилых зданий), а также высоте точки расчета (этаж защищаемого здания). И поэтому экранирующие сооружения целесообразно располагать как можно ближе к источнику шума, проектировать без разрывов и достаточно большой протяженности. Большое значение для эффективности экранирования имеет поверхностная масса экрана, способная поглотить падающую на нее звуковую энергию; она должна быть не менее 20 кг/м² . Для предупреждения распространения отраженных от экрана волн экранирующую поверхность целесообразно покрыть звукопоглощающим материалом либо озеленить вьющимися растениями (вертикальное озеленение) с целью уменьшить поверхность отражения звука.

Для защиты от транспортного шума можно использовать экранирующую способность зеленых насаждений. Типичные варианты посадок существенно различаются по своим шумозащитным свойствам (рис. 36-2).

Рис. 36-2. Принципиальные схемы распространения звука в различных конструкциях зеленых насаждений: а - подкроновое пространство открыто, шумозащита практически отсутствует; б - шумозащитные свойства проявляются благодаря кустарнику, который перекрывает подкроновое пространство; в - эффект щумозащиты усиливается за счет отражения звука от нескольких рядов зеленых насаждений; г - инженерный экран (кавальера) повышает эффект снижения шума за посадками; д - высокий эффект шумозащиты достигается сочетанием вариантов в и г

В варианте а под кронами деревьев создается звуковой коридор, в котором шум с увеличением расстояния затихает медленнее, чем на открытом пространстве, за счет многократного отражения и сложения звуковых колебаний. В варианте б шумозащитный эффект усиливается за счет перекрытия подкронового пространства кустарником (подлеском). Больший эффект дает вариант в , в котором звук не только поглощается кроной деревьев, но и многократно отражается в сторону источника от каждого ряда деревьев. Каждый ряд плотной зеленой полосы может снизить шум, главным образом за счет отражения, на 1,5 дБА. При сочетании инженерного экрана с полосами зеленых насаждений (варианты г и д ) эффект снижения шума будет не менее 15–18 дБА. Эффект шумозащиты зависит также от видового состава деревьев, а именно от "удельного веса" зеленой массы и от газоустойчивости использованных видов.

Шумозащитное зонирование жилой застройки основано на использовании экранирующего эффекта жилых и общественных зданий (со специальной внутренней планировкой!), расположенных в непосредственной близости к источнику звука (по красной линии). Этот прием позволяет практически без ограничения сокращать требуемые территориальные разрывы, так как эффект снижения шума благодаря экранированию зданием может достигать 20–30 дБА и зависит в основном от протяженности и этажности дома. Внутренняя планировка зданий-экранов должна обеспечивать ориентацию спальных комнат и других нормируемых по уровню звука помещений в сторону звуковой тени, расположенной за экраном. В сторону магистрали должны быть ориентированы лестничные клетки, кухни, санузлы, т.е. помещения, в которых пребывание человека является кратковременным, или помещения, функциональное назначение которых связано с повышенными уровнями собственного шума (помещения кафе, магазинов и других учреждений обслуживания, складские помещения).

Мероприятия в объекте шумозащиты. Объектом шумозащиты в рассматриваемом аспекте выступают жилые дома. В современных жилых многоэтажных домах 20% площади фасада занимают оконные проемы; через них в основном проникает уличный, в том числе транспортный, шум. При открытом окне уровень звука в комнате ниже уличного на 5 дБА, при открытой форточке - на 10 дБА. При закрытом окне снижение уровня звука значительно больше, однако зависит от многих конструктивных особенностей.

Механизм передачи звука через ограждения (закрытое окно) в общих чертах состоит в том, что звуковая волна, падающая на ограждение (стекло), приводит его в колебательное движение с частотой, равной частоте колебаний воздуха в волне. В результате ограждение само становится источником звука и излучает его в изолируемое помещение. Количество прошедшей звуковой энергии растет с повышением амплитуды колебаний ограждения. Неплотно закрепленные в оконном переплете стекла способны к собственному производству звука за счет резонансных колебаний. Задача конструкторов и строителей заключается в снижении этих факторов.

Для уменьшения проникновения шума через оконные проемы существует много строительных и конструктивных приемов (технологических мероприятий ). Наиболее эффективным приемом, влияющим на звукоизоляцию створных окон, является уплотнение их притворов. Применение уплотняющих прокладок из губчатой резины в притворах одинарных окон позволяет повысить их звукоизолирующий эффект, в первую очередь на высоких частотах, на 4–8 дБ. Хороший шумозащитный эффект (от 7 до 14 дБ, на низких частотах) дают двойные оконные переплеты с воздушным промежутком от 100 до 300 мм; при дальнейшем увеличении промежутка шумозащитный эффект не возрастает. Шумозащите способствуют также установка стекол в переплетах с помощью упругих прокладок, разная толщина стекол в окнах с двойными переплетами и другие конструкционные приемы. В зданиях-экранах высокого шумозащитного эффекта добиваются с помощью окон с тройными переплетами.

Защитить жилую застройку современного города от неблагоприятного воздействия транспортного шума возможно только разумным сочетанием технологических, инженерных, планировочных и административно-организационных мероприятий по всем трем направлениям. Трудность решения проблемы заключается в объективно существующем конфликте между высокими темпами автомобилизации и консервативностью городской застройки. Усугубляет конфликт высокая стоимость городских земель, ограничивающая увеличение доли общественно-деловых зон, зон инженерной и транспортной инфраструктур, рекреационных зон в структуре городской застройки. Паллиативному разрешению конфликта в существующих городах может способствовать укрепление парадигмы приоритета общественных интересов над личными и разумное сочетание этих интересов при разработке и реализации генеральных планов поселений. Кардинальное решение проблемы защиты от транспортного шума в городах, как и от других факторов "техногенного пресса", заключается в разработке, научном обосновании и апробации принципиально новых подходов к территориальному планированию и градостроительству.

Глава 37. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор в области планировки и застройки поселений

37.1. Законодательное обеспечение градостроительства

Древняя наука градостроительства, эволюционно развивавшаяся в течение десятков веков, начиная с ХХ в. претерпела сильные изменения в связи со стремительным ростом территориальных и энергетических масштабов человеческой деятельности. Градостроительство сегодняшнего дня уже не только включает проектирование отдельных городов и целых районов, но и охватывает территорию страны, создавая систему различных поселений, связанных с производственными и хозяйственными комплексами. Градостроительство затрагивает широкий комплекс социально-экономических, технических, гигиенических, экологических, художественно-архитектурных и многих других проблем. И поэтому процесс собственно градостроительного проектирования принципиально отличается от проектирования других объектов.

Первая особенность - масштабы проектирования и иерархичность системы . Система градостроительного проектирования охватывает всю территорию страны. Согласно Градостроительному кодексу (№ 190-ФЗ 2004 г.), градостроительство - это деятельность, осуществляемая в виде территориального планирования, градостроительного зонирования, архитектурно-строительного проектирования, строительства, капитального ремонта, реконструкции объектов капитального строительства. При территориальном планировании определяется назначение территорий исходя из совокупности социальных, экономических, экологических факторов в целях рационального размещения производительных сил, развития инженерной, транспортной и социальной инфраструктур с учетом интересов граждан РФ, субъектов РФ и муниципальных образований.

В составе системы территориального планирования помимо полномочий федеральной государственной власти множество звеньев находится в компетенции государственной власти субъектов РФ; завершается система градостроительного планирования на уровне местного самоуправления.

Вторая особенность современного градостроительного проектирования - его перманентность. Градостроительное проектирование состоит из циклов, в составе которых несколько этапов; по завершении каждого цикла начинается следующий, состоящий из таких же этапов, но только на новом историческом отрезке, в новых экономических условиях. Например, проект генерального плана поселения разрабатывается на период 25 лет.

Основанием для разработки генерального плана служит Задание на проектирование, которое выдается органом строительства и архитектуры исполнительной власти и утверждается заказчиком. Задание на проектирование составляется с учетом схемы территориального планирования РФ и соответствующего субъекта РФ, а также схем территориального планирования муниципального района . Обязательные положения в Задании на проектирование - основание для выдачи Задания (ссылка на официальный документ органа исполнительной власти), границы проектируемого района (поселения) и его основные параметры (размеры территории, количество населения), требуемый масштаб графических материалов, сроки выдачи заказчиком исходных данных для проектирования и порядок согласования и утверждения генерального плана.

В составе генерального плана поселения разрабатывается проект 1-й очереди строительства на первые 10 лет 25-летнего срока, в котором в определенной степени детализируются положения генерального плана относительно части территории, намеченной к строительству на 1-ю очередь. После соответствующих согласований и утверждения генерального плана поселения представительным органом местного самоуправления начинается реализация 1-й очереди строительства, строительная организация начинает подготовительные работы (освобождение территории, ее вертикальную планировку, прокладку магистральных инженерных сетей и пр.). Проектная организация в это время приступает к разработке следующего этапа градостроительного проектирования - проекта планировки территории в пределах 1-й очереди строительства, а затем следующего этапа - градостроительных планов земельных участков той же территории.

Далее следует этап детализации проекта 2-й очереди строительства с учетом изменений в ситуации, произошедших за истекшие 10 лет, и, соответственно, - разработка проектов планировки территории и градостроительных планов земельных участков застройки 2-й очереди генерального плана. Одновременно начинаются предпроектные изыскательские работы для проекта генерального плана на следующие 25 лет и разработка задания на проектирование, которые знаменуют собой начало нового цикла этой перманентной деятельности.

Третья особенность современного градостроительного проектирования -рациональное сочетание в ее ходе государственных, общественных и частных интересов. Она нашла свое выражение в Градостроительном кодексе РФ 2004 г. в требовании согласования проекта схемы территориального планирования субъекта РФ с высшими исполнительными органами государственной власти субъектов РФ, имеющих общую границу с субъектом, для территории которого разработан проект, а также с органами местного самоуправления муниципальных образований, интересы которых затрагивает рассматриваемый проект.

Учет частных и общественных интересов выражен и в обязательности проведения до утверждения проекта публичных слушаний для рассмотрения проектов планировки территорий с участием граждан, проживающих на данной территории, правообладателей земельных участков и объектов капитального строительства, расположенных на данной территории.

Аналогичная процедура согласования предусмотрена и для проекта схем территориального планирования частей субъектов РФ, и для генеральных планов поселений и городских округов.

37.2. Принципы государственного санитарно-эпидемиологического надзора в области планировки и застройки поселений

Высокие уровни и масштабы инженерно-технического вмешательства в процессе современного градостроительства во все элементы природной среды вызвали к жизни острую экологическую проблему - сохранение природного равновесия при строительстве и развитии городов, напрямую связанную с гигиеническими проблемами. Это обстоятельство диктует необходимость проведения еще на предпроектных стадиях градостроительства больших объемов изыскательских работ самого разнообразного направления: геологических, гидрологических, экологических, геодезических, инженерно-геологических, медико-топографических, демографических и др.

Без квалифицированной прогнозной оценки влияния на здоровье и условия жизни человека столь масштабного технического вмешательства в природную геологическую среду, гидрологическую среду, атмосферный воздух, экологические системы воды и суши невозможно составить представление о санитарно-эпидемиологическом благополучии будущего поселения. Решения в процессе территориального планирования собственно гигиенических задач, направленных на создание наиболее благоприятных и здоровых условий жизни населения (микроклимат поселения, инсоляция, обводнение территорий, чистота воздушного бассейна, озеленение, социально-культурное обеспечение и пр.), во многом опираются на материалы изысканий. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор в области планировки поселений начинается на предпроектной стадии , когда разрабатывается Санитарное задание, которое служит составной частью задания на проектирование градостроительного объекта .

На стадии разработки Схемы территориального планирования, генерального плана крупного города санитарное задание разрабатывается силами профильного научно-исследовательского института с привлечением данных Информационного фонда социально-гигиенического мониторинга (ИФ СГМ) региона, Росгидромета, а также результатов многопрофильных инженерных изысканий. Санитарное задание к генеральному плану средних и малых городов разрабатывается практическими учреждениями санитарно-эпидемиологического надзора на основании Схемы территориального планирования субъекта РФ и данных собственного ИФ СГМ.

Объем и содержание санитарного задания зависят от этапа проектирования. В констатирующей части санитарного задания должны быть охарактеризованы особенности природно-климатических условий, влияющие на здоровье и условия жизни человека, а также найти отражение следующие вопросы: санитарное состояние водных объектов, атмосферного воздуха и почвы, санитарная оценка сложившейся планировки города, шумовибрационного режима и техногенных ЭМП, местные демографические особенности и оценка здоровья населения.

Во второй части санитарного задания излагают гигиенически обоснованные предложения по выбору территории для размещения (расширения) города, выбору источника питьевого водоснабжения, месту сброса городских сточных вод и месту расположения сооружений для обезвреживания ТКО, функциональному зонированию территории, организации СЗЗ. В санитарном задании должен содержаться перечень промышленных предприятий, подлежащих выводу с занимаемой территории из-за невозможности соблюдения санитарных правил на территории города, а также быть определены участки территории, требующие проведения оздоровительных мероприятий до начала застройки.

Важное значение в государственном санитарно-эпидемиологическом надзоре в области градостроительства имеет рассмотрение проектной градостроительной документации и выдача по результатам рассмотрения санитарно-эпидемиологических заключений на всех стадиях градостроительного проектирования .

Методика экспертизы градостроительной документации по схемам территориального планирования РФ, субъектов РФ - предмет преподавания на постдипломном уровне, в рамках специализации и в данном учебнике не рассматривается. Далее будут изложены принципы методики рассмотрения градостроительной документации развития территорий городских и сельских поселений: генеральных планов поселений , проектов планировки территорий поселения (планировочных районов), градостроительных планов земельных участков .

Основные цели рассмотрения генерального плана поселения - выявление учета в нем предложений, изложенных в Санитарном задании, и проверка соблюдения в проектных решениях требований санитарных правил. Особое внимание следует уделять анализу функционального зонирования территории, правильности расчета размеров СЗЗ, соответствия размеров ЗСО источника питьевого водоснабжения санитарным правилам и полноте намеченных оздоровительных мероприятий на их территории. Важно, чтобы в генеральном плане были соблюдены нормативы сети учреждений и предприятий социальной сферы: здравоохранения, образования, культурно-воспитательных учреждений, предприятий общественного питания и продовольственной торговли.

Обязательный документ в составе генерального плана города - Сводный том ПДВ (предельно допустимых выбросов) в атмосферный воздух. Он подлежит внимательному рассмотрению с учетом материалов Санитарного задания и на предмет соответствия гигиеническим требованиям и нормативам, данным гидрометеорологической службы о фоновых концентрациях загрязнений атмосферного воздуха; при наличии в Сводном томе предложений о ВСВ необходимо провести анализ полноты намеченных мероприятий по достижению ПДВ, реальности сроков их выполнения и обеспеченности финансированием.

При рассмотрении проекта планировки территории поселений необходимо убедиться в соответствии проектных решений ранее согласованному генеральному плану, а также санитарным правилам в той части, которая подверглась детальной планировке на этой стадии проектирования: соблюдение нормативов плотности застройки, инсоляции зданий, шумового режима на территории микрорайона, удобства расположения внутриквартальных проездов и тротуаров, обеспеченности предприятиями социально-культурного обслуживания 1-й ступени и т.д.

Необходимо установить, имеются ли ТУ на подключение проектируемой территории к инженерным сетям водоснабжения, канализации, электрификации и пр.

Градостроительный план земельных участков содержит конкретные проектные решения по размещению объектов капитального строительства в пределах земельного участка, определенного проектом планировки территории поселений. Его рассмотрение проводится под углом зрения соблюдения санитарных правил в соответствии с профилем объекта, располагающегося на земельном участке: больничный комплекс, школа, предприятие торговли и пр. К работе на этом этапе должны привлекаться врачи-специалисты в области гигиены детей и подростков, гигиены питания, гигиены труда в зависимости от профиля рассматриваемого объекта.

При рассмотрении градостроительного плана земельного участка необходимо также установить, не расположен ли он, полностью или частично, на территории зон с особым режимом хозяйственной деятельности (ЗСО источников питьевого водоснабжения, зоны ограничения застройки в пределах влияния радиотехнического объекта, ВЛ электропередачи, СЗЗ и пр.). Если это имеет место, в санитарно-эпидемиологическом заключении должны быть определены ограничения хозяйственной деятельности, предусмотренные соответствующими санитарными правилами.

В случае затруднения в оценке проектных решений в рассматриваемой градостроительной документации на любом этапе проектирования орган санитарно-эпидемиологического надзора, в соответствии со ст. 42 Закона о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения, может направить проектные материалы в научное учреждение, аккредитованное для этих целей, для проведения гигиенической экспертизы. Санитарно-эпидемиологическое заключение в этом случае должно быть составлено с учетом результатов экспертизы.

37.3. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор в процессе существования поселения (текущий надзор)

В современных поселениях, особенно городах, подсистема "инфраструктура" представлена большим количеством инженерных комплексов и связывающих их коммуникаций (сетей) общегородского масштаба, направленных на обеспечение здоровых и комфортных условий жизни, и для достижения санитарно-эпидемиологического благополучия необходима четкая и постоянная их работа. В то же время функционирование этих комплексов может быть источником неблагоприятных факторов, негативно влияющих на здоровье и условия жизни жителей. В подсистеме "производство", в свою очередь, сосредоточено большое количество факторов, способных оказать неблагоприятное влияние на городскую среду обитания и, опосредованно, на здоровье и условия жизни населения. Именно поэтому перед государственным санитарно-эпидемиологическим надзором за городской средой обитания стоит много сложных задач в самых разнообразных сферах хозяйственной деятельности, которые невозможно решить в пределах врачебной компетенции. Это обстоятельство способствовало созданию системы производственного контроля соблюдения санитарных правил и выполнения санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий, закрепленной в Федеральном законе от 30 марта 1999 г. № 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" (ст. 32). Производственный контроль проводится юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями в соответствии с осуществляемой ими хозяйственной или иной деятельностью по программе, составленной юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем с участием представителей Госсанэпиднадзора. В качестве юридических лиц в рассматриваемом контексте выступают многочисленные инженерные службы разнопланового жилищно-коммунального хозяйства современного города в виде или муниципальных унитарных предприятий, или предприятий акционерной и частной форм собственности.

Программа производственного контроля согласовывается главным государственным санитарным врачом по территории и утверждается руководителем хозяйствующей организации. При согласовании Программы в нее должны быть включены пункты, необходимые для решения проблем санитарно-эпидемиологического благополучия поселения, выявленных в процессе предшествующего санитарного надзора.

По запросам Госсанэпиднадзора юридические лица и индивидуальные предприниматели обязаны представлять информацию о результатах производственного контроля, в том числе и данные лабораторных исследований и инструментальных измерений.

Взаимодействие с системой производственного контроля подкрепляется санитарными обследованиями (проверками) объектов санитарно-эпидемиологического надзора, проводимыми должностными лицами санитарно-эпидемиологического надзора в плановом и экстренном порядке. Санитарные обследования должны, как правило, сопровождаться проведением инструментальных измерений и отбором проб для лабораторных исследований в соответствии с программой СГМ.

Успешность осуществления государственного санитарно-эпидемиологического надзора в области планировки поселений во многом определяет успех надзора и в других областях, поэтому необходимы тщательность, научная обоснованность и практическая взвешенность управленческих решений по любому возникающему вопросу. Все управленческие решения должны приниматься с учетом перспектив развития поселения и прогнозов его экономического и санитарно-эпидемиологического состояния.

Контрольные вопросы и задания

Перечислите факторы среды современного поселения, оказывающие неблагоприятное воздействие на здоровье и условия жизни населения.
Опишите модель территориальной системы расселения, ее структуру и свойства; значение в градостроительстве и гигиене планировки поселений.
Назовите градообразующие факторы и охарактеризуйте их роль в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения.
Охарактеризуйте функциональное зонирование территории поселения и его роль в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия поселения.
Чем определяются размеры поселения, плотность застройки и заселения селитебной зоны и какова их роль в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения?
Каковы структура, мощность и принципы размещения объектов социально-культурной сферы населенного места в обеспечении санитарно-эпидемиологического благополучия населения?
Опишите гигиеническое значение шумового фактора и вибрации в условиях поселения.
Каковы способы и методы коррекции неблагоприятных для человека факторов среды современного поселения?
Охарактеризуйте содержание и задачи государственного санитарно-эпидемиологического надзора в области гигиены планировки поселений.

Раздел VII. Оценка соответствия коммунальных объектов санитарно-эпидемиологическим требованиям и нормативам

Глава 38. ЗАДАЧИ ГОСУДАРСТВЕННОГО САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОГО НАДЗОРА ЗА ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ОБЪЕКТОВ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за деятельностью объектов коммунально-бытового назначения осуществляется в соответствии с санитарными правилами и гигиеническими нормативами, обеспечивающими их безопасность и безвредность для человека и среды обитания. Среди основных функций органов, осуществляющих госсанэпидназор, определенных Федеральным законом от 30.03.1999 № 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии", необходимо выделить организацию и осуществление государственного надзора за исполнением обязательных требований законодательства РФ в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения, направленных на обеспечение безопасности среды обитания для здоровья человека; профилактику и предотвращение возникновения и распространения инфекционных заболеваний и массовых неинфекционных заболеваний, связанных с условиями проживания населения; предупреждение нарушений в области защиты прав потребителей при предоставлении гражданам жилищно-коммунальных услуг. Санитарным благополучием населения считается состояние здоровья и среды обитания человека, при котором отсутствует вредное воздействие факторов среды обитания на человека и обеспечиваются благоприятные условия его жизнедеятельности.

Глава 39. ВОПРОСЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГОССАНЭПИДНАЗОРА ЗА ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ОБЪЕКТОВ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Мероприятия по контролю в отношении объектов коммунально-бытового назначения проводятся в форме плановых и внеплановых проверок в соответствии с федеральным законодательством и с учетом риск-ориентированного подхода. Основанием для проведения мероприятий по контролю является распоряжение органов государственного контроля. В распоряжении указываются: номер и дата распоряжения; наименование органа государственного контроля; ФИО и должности лиц, уполномоченных осуществлять государственный контроль; наименование объекта, в отношении которого предусмотрено проведение проверки; цели, задачи и предмет проводимого мероприятия по контролю; нормативно-правовые акты, соблюдение требований которых подлежит проверке; дата начала и окончания мероприятия по контролю. По результатам проверки должностным лицом органа госсанэпиднадзора оформляется акт, к которому прилагаются акты об отборе проб, обследовании объектов окружающей среды, протоколы проведенных исследований и экспертиз и прочие документы, связанные с проводимым мероприятием по контролю. В случае выявления в результате мероприятия по контролю административного правонарушения должностным лицом органа госсанэпиднадзора составляются протокол об административном правонарушении и предписание об устранении выявленных нарушений.

39.1. ОБЩИЙ АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ СООТВЕТСТВИЯ КОММУНАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ САНИТАРНО-ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКИМ ТРЕБОВАНИЯМ И НОРМАТИВАМ

Оценка соответствия коммунальных объектов санитарно-эпидемиологическим требованиям и нормативам проводится с целью установления их возможного неблагоприятного влияния на здоровье человека и на состояние среды обитания. Обязательные требования к различным видам коммунальных объектов изложены в нормативных документах. Несмотря на специфику коммунальных объектов, при проведении гигиенической экспертизы следует придерживаться общего алгоритма, направленного в первую очередь на оценку критических контрольных точек каждого объекта.

Первоначально проводится оценка места расположения объекта. Необходимо уточнить, в какой функциональной зоне поселения расположен оцениваемый объект, расстояние до ближайших источников шума и загрязнения атмосферного воздуха (промышленные предприятия, автомагистрали с интенсивным движением автотранспорта). В случае размещения объекта на территории санитарно-защитной зоны промышленного предприятия следует установить правомерность размещения (в соответствии с нормативными документами, определяющими режим деятельности на территории санитарно-защитных зон промышленных объектов). Затем проводится оценка непосредственно места размещения объекта. Для всех видов коммунальных объектов предусмотрены различные варианты размещения - отдельно стоящее здание или встроенное/пристроенное в здание общественного или жилого назначения. При размещении объекта в жилом здании общим требованием является наличие изолированного входа (в некоторых случаях - гостевой парковки для автотранспорта).

Следующим этапом является оценка планировочных решений. Особенности планировки определяются спецификой коммунального объекта и могут быть направлены как на соблюдение гигиенического принципа поточности (в плавательных бассейнах и аквапарках), так и на разделение "чистых" и "грязных" потоков (химчистки, прачечные). При оценке планировочных решений плавательных бассейнов и аквапарков следует учитывать отсутствие у посетителей маршрута продвижения, минуя принцип поточности. Другими словами, необходимые помещения должны быть расположены последовательно, исключая дополнительные обходные пути, доступные для посетителей. В случае химчисток и прачечных следует обратить внимание на отсутствие пересечений потоков "чистого" и "грязного" белья, т.е. оценить изолированность технологических процессов на всех этапах их осуществления. Кроме того, одновременно с оценкой планировочных решений необходимо уточнить наличие всех обязательных для каждого объекта помещений и соответствие их размеров установленным нормативам. При оценке организаций, оказывающих парикмахерские и косметические услуги, следует обращать внимание на критерии возможности совмещения различных услуг в одном помещении (посменная работа, последовательное оказание различных видов услуг на одном рабочем месте и пр.).

Немаловажным аспектом оценки соответствия коммунальных объектов санитарно-эпидемиологическим требованиям и нормативам является оценка отделочных материалов, применяемых в основных и вспомогательных помещениях. Устойчивость к применению моющих и дезинфицирующих средств - основное требование для отделочных материалов независимо от типа коммунального объекта. Также следует учитывать и специфические требования, например устойчивость к повышенной влажности (бани, сауны), высоким температурам (прачечные, химчистки) и т.п. Косвенным показателем качества применяемых отделочных материалов являются результаты исследования качества воздуха в помещениях. В случае превышения ПДК химических веществ в пробах воздуха возможными причинами могут быть некачественные отделочные материалы (как правило, на такие материалы отсутствуют сертификаты соответствия) или применение для внутренних отделочных работ материалов, предназначенных для внешней отделки. Одновременно проводится оценка состояния помещений: целостность покрытий пола, стен, потолка; необходимость проведения капитального или косметического ремонта.

В рамках гигиенической экспертизы следует провести оценку ряда факторов функциональных подсистем "микроклимат" и "световая среда", а также оценить организацию работы инженерно-технических систем (водоснабжение и канализация). Показателями функциональной подсистемы "микроклимат" является работа систем вентиляции, отопления и кондиционирования. Важным аспектом оценки их работы является наличие данных о профилактических проверках и своевременной очистке и дезинфекции. В некоторых случаях кроме общеобменной вентиляции предусматривается устройство местных вытяжных вентиляционных систем (рабочее место мастера маникюра) или организация воздушного душирования (рабочие места гладильщиц в прачечной). При оценке вентиляционных систем следует обратить внимание на оборудование раздельных вытяжных систем для помещений разного функционального назначения и на наличие вытяжных отверстий в ваннах, санузлах и кухнях (гостиницы, общежития и учреждения социального обслуживания). В отношении систем отопления оценке подлежит температура наружной поверхности отопительных приборов и их доступность для осмотра и обработки. Состояние функциональной подсистемы "световая среда" оценивается по уровням естественного и искусственного освещения, а также по продолжительности инсоляции в функциональных помещениях (жилые комнаты в общежитиях, палаты в учреждениях социального обслуживания). Наличие централизованного холодного (а в некоторых случаях и горячего) водоснабжения и централизованной канализации является обязательным условием функционирования коммунальных объектов, независимо от их назначения. При размещении объекта в неканализованной сельской местности допускается устройство водонепроницаемых выгребов.

На всех коммунальных объектах независимо от их назначения организация санитарно-гигиенического режима является одним из основных мероприятий по профилактике возникновения инфекционных и неинфекционных заболеваний. В рамках оценки санитарно-гигиенического режима учитывается частота проведения и объем текущих и генеральных уборок, количество комплектов уборочного инвентаря и их маркировка в зависимости от предназначения, соблюдение правил его хранения, наличие запаса дезинфицирующих средств и соблюдение правил хранения и маркировки растворов дезинфицирующих препаратов. В отношении всех объектов действует запрет на хранение уборочного инвентаря в вентиляционных камерах и прочих помещениях иного назначения. Кроме того, на всех объектах обязательными санитарными требованиями установлена необходимость проведения мероприятий по дезинсекции и дератизации. Критической контрольной точкой объектов, оказывающих парикмахерские и косметические услуги, является соблюдение стерилизационно-дезинфекционного режима обработки инструментов (ножницы, съемные ножи электробритв, инструменты для пирсинга, татуажа и косметических процедур). Это обусловлено высоким риском передачи парентеральных инфекций (гепатиты В и С, ВИЧ). В санитарных правилах приводятся требования к обработке каждого вида инструментов. С целью снижения риска возникновения парентеральных инфекций предпочтение следует отдавать одноразовым стерильным инструментам. К объектам, осуществляющим оказание бытовых услуг населению (прачечные, химчистки), в рамках организации санитарно-гигиенического режима предъявляются требования в отношении условий хранения чистого и грязного белья.

Оценка условий труда персонала коммунальных объектов является неотъемлемой частью гигиенической экспертизы соответствия санитарно-эпидемиологическим требованиям. Проводится контроль наличия спецодежды и средств индивидуальной защиты, мест отдыха и приема пищи. В отношении категории лиц, для которых предусмотрено прохождение предварительных и периодических медицинских осмотров, устанавливается наличие медицинских книжек и оценивается полнота прохождения медицинских осмотров в соответствии с приказами Министерства здравоохранения и Министерства труда РФ. Наличие медицинских книжек и соблюдение объема медицинских осмотров является критической контрольной точкой для всех коммунальных объектов, деятельность которых связана с оказанием услуг населению.

Организация производственного контроля является обязательной для всех объектов, оказывающих услуги населению. На каждом объекте должна быть разработана программа производственного контроля, в соответствии с которой проводятся измерения и исследования в необходимом объеме. Состав рабочей программы определяется спецификой объекта, но есть общие разделы, представленные в каждой программе. Эти разделы касаются оценки физических факторов (температура, относительная влажность и скорость движения воздуха, уровни естественного и искусственного освещения), соблюдения санитарно-гигиенического режима (уборка помещений и рабочих мест, смена спецодежды, лабораторный контроль эффективности текущей уборки и дезинфекции помещений), проверки работы инженерно-технических систем, организации медицинских осмотров и гигиенического обучения персонала. Особенности деятельности некоторых предприятий коммунально-бытового назначения предусматривают включение в рабочую программу дополнительных разделов: лабораторный контроль за качеством воды в ванне бассейна (бассейны, аквапарки, бани и сауны с бассейнами), лабораторный контроль качества воздуха водной зоны (бассейны, аквапарки), лабораторный контроль качества воздуха производственных и закрытых помещений (парикмахерские, салоны красоты, химчистки, прачечные), лабораторный контроль качества обработки инструментария для маникюра, педикюра и косметологии (салоны красоты).

В рабочей программе обязательно указывается кратность проведения мероприятия для контроля и ответственный исполнитель (в том числе и аккредитованная лаборатория, с которой заключен договор на осуществление лабораторных исследований).

Остальные аспекты оценки соответствия коммунальных объектов санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам определяются видом деятельности объекта и связанным с этим возможным риском возникновения и распространения инфекционных и неинфекционных заболеваний. Основой для определения необходимых критериев оценки в каждом конкретном случае являются обязательные санитарные-эпидемиологические требования к условиям деятельности объектов, осуществляющих оказание услуг.

39.2. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ПЛАВАТЕЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ

Плавательный бассейн - сооружение крытого или открытого типа, содержащее в своем составе ванны для обучения плаванию и оказания физкультурно-оздоровительных услуг, а также для спортивной подготовки и проведения учебных занятий, спортивных и физкультурных мероприятий различного уровня.

По назначению бассейны подразделяются на следующие типы:

спортивные (для прыжков в воду, водного поло, синхронного и спортивного плавания);
оздоровительные (для оздоровительного плавания в рамках индивидуальных и групповых занятий, развлекательно-игровые бассейны с аттракционами - водные горки, волновые бассейны, аттракционы для катания в потоке воды, интерактивные бассейны; гидромассажные бассейны типа "джакузи", ванны с сидячими местами, охлаждающие или контрастные бассейны, бассейны для окунаний);
детские (для приучения к воде детей дошкольного и младшего школьного возраста - с глубиной до 0,6 м, для детей младшего, среднего и старшего школьного возраста - с глубиной от 0,6 до 1,8 м);
учебные (для детей младшего, среднего и старшего школьного возраста - с глубиной от 0,6 до 1,8 м).

Допускается размещать плавательные бассейны на территории селитебной и рекреационной функциональных зон. Бассейны вместе с техническими и вспомогательными помещениями могут быть расположены в отдельно стоящих зданиях, а также быть встроенными (пристроенными) в общественные здания. Если проектируется бассейн открытого типа, то вокруг участка бассейна должны быть организованы защитные озелененные полосы, при организации которых следует исключить посадку древесных пород, выделяющих при цветении хлопья, пух, волокнистые вещества (тополь, хвойные породы деревьев).

Важным аспектом с гигиенических позиций является внутренняя планировка помещений плавательных бассейнов. В соответствии с санитарными требованиями она должна предусматривать последовательное продвижение посетителей по схеме: гардероб, раздевалка, душевая, ножная ванна, ванна бассейна. При данной схеме исключаются перекрестные и встречные потоки посетителей. Для хранения уличной одежды посетителей предусматривается общая гардеробная. В мужских и женских раздевалках следует размещать изолированные индивидуальные места хранения личных вещей (шкафчики). Количество шкафчиков зависит от назначения бассейна и обычно составляет не менее 130–200% единовременной пропускной способности бассейна. В раздевалках или смежных с ними помещениях устанавливаются приспособления для сушки волос, число которых рассчитывается с учетом количества людей, одновременно занимающихся спортом в здании бассейна. Кроме того, при раздевалках должны быть предусмотрены туалеты. На пути движения от раздевалки к обходной дорожке размещаются проходные душевые. Количество душевых сеток проектируется из расчета не менее 1 на 3 человек в смену. На пути от душевой к ванне бассейна предусматривается размещение ножной ванны, конструкция которой должна предусматривать исключение возможности прохода посетителей, минуя ее. В целях безопасности дно ножной ванны (так же, как и покрытие обходных дорожек) должно иметь противоскользящее покрытие. Подача воды в ножную ванну предусматривает поступление исходной или подготовленной воды с добавлением хлорсодержащего препарата с расчетом, чтобы остаточная концентрация свободного хлора составляла 0,3–0,6 мг/л. Если из душевой предусмотрен выход непосредственно на обходную дорожку бассейна, то ножная ванна может отсутствовать.

По типу водообмена бассейны подразделяются на проточные, рециркуляционные и бассейны с периодической сменой воды. Для водоподготовки в бассейнах рециркуляционного типа следует применять комплекс методов, включающих фильтрацию, коагуляцию и обеззараживание. При этом должна осуществляться дополнительная подача воды из централизованной системы водоснабжения из расчета 50 л на каждого посетителя. Для определения количества очищенной и добавляемой воды системы водообмена оборудуются расходомерами. Наиболее часто для обеззараживания применяются методы хлорирования, озонирования, бромирования, ультрафиолетового облучения и различные их комбинации.

Поступающая в бассейн вода должна соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде, поэтому систему водоподготовки следует оборудовать кранами для отбора проб на всех этапах. Отбор проб воды на этапах водоподготовки проводится с целью оценки эффективности этих этапов. Показатели качества воды, отобранной на разных этапах водоподготовки, сравниваются между собой и с качеством воды в бассейне. При этом несоответствие качества воды гигиеническим нормативам на любом этапе водоподготовки (кроме ванны бассейна) не является нарушением санитарных правил. Отбор проб воды должен осуществляться на глубине 0,5–1,0 см и 25–30 см от поверхности воды. Контроль качества поступающей воды предусмотрен в бассейнах всех типов. Кроме этого, в бассейнах рециркуляционного типа качество воды оценивается до и после фильтров и после обеззараживания перед подачей воды в ванну.

Лабораторный контроль качества воды в ванне бассейна включает определение органолептических (мутность, запах, цветность), микробиологических (ОКБ, E. coli , энтерококки, колифаги, St. aureus ) и паразитологических показателей, остаточного содержания обеззараживающих реагентов (хлор, бром, озон, диоксид хлора), хлороформа или формальдегида (в зависимости от выбранного метода обеззараживания).

В случае выявления несоответствия качества воды в ванне бассейна по микробиологическим и паразитологическим показателям вначале проводится промывка фильтров и усиливается контроль объема подаваемой свежей воды (для бассейнов рециркуляционного типа), дозы обеззараживающего препарата и частоты уборок помещений с применением дезинфицирующих средств. При получении повторных неудовлетворительных результатов анализа проб воды из ванны бассейна принимается решение о полной смене воды в бассейне с проведением механической и химической очистки и дезинфекции. Полная смена воды в ванне бассейна также предусмотрена и при обнаружении в пробах воды возбудителей кишечных инфекционных или паразитарных заболеваний, а также Pseudomonas aeruginosa .

Кроме контроля качества воды проводится оценка параметров микроклимата и освещенности, уровней шума, обсемененности поверхностей, состояния воздушной среды в зоне дыхания пловцов.

Санитарно-гигиеническим режимом предусмотрено проведение ежедневной уборки в конце рабочего дня и ежемесячной уборки с профилактическим ремонтом и последующей дезинфекцией. Оценка эффективности проведения уборок проводится посредством лабораторных анализов смывов с поручней ванны бассейна, скамеек в раздевалках, пола в душевой, ручек двери из раздевалки в душевую, детских игрушек, предметов спортивного инвентаря по бактериологическим и паразитологическим показателям.

В отношении посетителей (особенно детей дошкольного и младшего школьного возраста) плавательного бассейна остается актуальным вопрос об отсутствии энтеробиоза. В связи с этим для указанного контингента обязательным является прохождение обследования на энтеробиоз перед приемом в плавательную группу и в дальнейшем не менее 1 раза в 3 месяца или в случае разовых посещений - перед каждым посещением, если разрыв между ними составляет более 2 недель. Необходимость прохождения обследования на энтеробиоз остальными посетителями решается, исходя из эпидемической обстановки в регионе.

39.3. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ АКВАПАРКОВ

Аквапарк - здание сооружение (или часть здания) с бассейном или комплексом бассейнов различного назначения, оборудованное водными аттракционами и имеющее в своем составе зоны отдыха, другие функциональные элементы для отдыха и развлечений, технические и вспомогательные помещения, а также соответствующее инженерное оборудование, инженерные сети и коммуникации, необходимые для функционирования и эксплуатации. Аквапарки характеризуются свободным режимом посещения, одновременным пребыванием взрослых и детей и их свободным перемещением по аквапарку, нерегулируемой нагрузкой отдельных бассейнов и аттракционов. Аквапарки размещаются в селитебной и рекреационной зонах населенных мест. Бассейны аквапарков по назначению подразделяются на гидромассажные бассейны типа "джакузи" с сидячими местами, бассейны для окунаний, детские бассейны глубиной до 0,6 м, бассейны для плавания и развлекательные бассейны.

Внутренняя планировка аквапарков соответствует гигиеническому принципу поточности, определенному в отношении плавательных бассейнов (глава 4). Кроме того, в аквапарках целесообразно выделять зоны для нахождения посетителей в обуви и без нее. При наличии дополнительных санузлов на территории аквапарка вне раздевалок и душевых следует предусмотреть на пути посетителей проточные ножные ванны. Обязательным является наличие медицинского пункта на территории аквапарка.

Качество воды в бассейнах аквапарка является основным предметом производственного контроля. В рабочей программе установлен перечень показателей и периодичность отбора проб. Каждые 4 часа следует проводить контроль содержания остаточных концентраций реагентов, применяемых для обеззараживания воды (остаточный связанный и свободный хлор или озон) и значения показателя pH. Ежедневной оценке подлежат органолептические показатели (мутность, цветность и запах) и температура воды. Еженедельно оцениваются показатели микробиологической безопасности (ТТКБ, ОКБ, ОМЧ, колифаги, St. aureus ), а ежемесячно - перманганатная окисляемость, аммонийный азот, хлороформ (или формальдегид). В крытых аквапарках дополнительно проводится контроль качества воздуха в зоне дыхания пловцов, который предусматривает определение физических параметров (температура, относительная влажность, подвижность) и содержания хлора и хлороформа.

Аналогично отдельным плавательным бассейнам в составе объектов спорта бассейны аквапарка могут быть проточного или рециркуляционного (оборотного) типов, а также с периодической сменой воды. В бассейнах проточного типа предусмотрено непрерывное поступление проточной или оборотной воды и сброс ее избытка в канализацию. В оборотных бассейнах вода циркулирует по замкнутой системе "бассейн и система водоподготовки", и контроль качества осуществляется до и после каждого этапа очистки и обеззараживания воды. При эксплуатации бассейнов с периодической сменой воды предусмотрена полная смена воды после каждой группы посетителей. Независимо от типа бассейна предусмотрен контроль исходной (поступающей) воды и подготовленной (перед подачей на водные аттракционы или в бассейн) воды. Особое внимание уделяется качеству воды на водных горках. В соответствии с санитарными требованиями водные аттракционы всех типов должны снабжаться бассейновой или подготовленной водой.

Организация санитарно-гигиенического режима предусматривает ежедневную уборку с дезинфекцией помещений туалетов, душевых, раздевалок, полов водной зоны аквапарка, дверных ручек, поручней и инвентаря аквапарка в конце рабочего дня и ежемесячную уборку с профилактическим ремонтом. Запрещается устраивать места приема пищи и напитков (бары и кафе) непосредственно в бассейнах аквапарка.

Посещение плавательных бассейнов и аквапарков может сопровождаться для посетителей риском инфицирования такими патогенными микроорганизмами, как лямблии, клостридии, амебы, кишечная палочка, вирус гепатита А, аденовирусы, вирус папилломы и грибки. Чаще всего риск инфицирования связан с попаданием в воду бассейна фекалий от больных или носителей инфекции. Действенными мерами профилактики в данных случаях являются эффективное обеззараживание воды, дезинфекция поверхностей и сооружений, с которыми контактируют посетители, ношение индивидуальной обуви, санитарное просвещение посетителей. А соблюдение санитарных правил при работе плавательных бассейнов и аквапарков обеспечит посетителям и персоналу эпидемическую безопасность в отношении инфекционных и паразитарных заболеваний, передаваемых через воду, гидроаэрозоль и влажные поверхности бассейнов, полов и аттракционов, а также исключит возможное раздражающее действие химического состава воды и воздуха плавательных бассейнов и аквапарков.

39.4. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ОБЪЕКТОВ СПОРТА

К объектам спорта относятся открытые плоскостные объекты (стадион, каток) и спортивные комплексы. Предусмотрено их размещение на отдельной территории в составе селитебных и рекреационных зон поселения. Спортивные залы в составе спорткомплексов могут размещаться в помещениях, встроенных и пристроенных к многоквартирным домам, но при наличии отдельного входа.

Санитарными правилами регламентирован перечень вспомогательных помещений, обязательных к наличию на объектах спорта. Для открытых плоскостных объектов следует организовать раздельные для мужчин и женщин туалеты, душевые и раздевалки, а кроме того, медицинский пункт, комнату тренеров, и технические помещения для раздельного хранения спортивного и уборочного инвентаря. В случае наличия зрительских трибун и проведения массовых зрелищных спортивных мероприятий должны быть оборудованы биотуалеты для зрителей. Если объект предназначен для самостоятельных физкультурно-оздоровительных занятий, то вспомогательные помещения могут отсутствовать. Для ледового катка дополнительно организуют отапливаемые вестибюли, гардеробные, помещения для отдыха и сушки обуви, а для спорткомплексов - гардеробные и помещения для приготовления дезинфицирующих растворов.

Количество индивидуальных шкафов для хранения личных вещей в раздевалках должно соответствовать максимальному количеству людей, которые одновременно занимаются на объекте. Обязательным является наличие в раздевалках дозаторов с антисептическим раствором для обработки рук, а в санузлах - мыла и бумажных полотенец (или электросушителей).

Несмотря на то что на объектах спорта без плавательных бассейнов, бань, саун и организаций общественного питания программой производственного контроля не предусмотрено проведение лабораторных исследований, в нее должны быть включены: оценка воздушно-теплового режима (микроклимата) и уровней освещенности, контроль эффективности работы приточно-вытяжной вентиляции, организация предварительных и периодических медицинских осмотров и гигиеническое обучение персонала. При наличии в составе спортивных комплексов плавательных бассейнов их гигиеническая оценка проводится в соответствии с требованиями, предъявляемыми к организации работы плавательных бассейнов (глава 4), и программа производственного контроля должна быть дополнена соответствующими мероприятиями по контролю качества воды и воздуха в зоне дыхания пловцов (соответствующие лабораторные исследования).

Отличительной особенностью организации работы объектов спорта является необходимость организации питьевого режима для посетителей. Питьевой режим - это централизованное обеспечение лиц, занимающихся спортом, питьевой водой, отвечающей гигиеническим требованиям, предъявляемым к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Питьевой режим может быть организован в форме стационарных питьевых фонтанчиков или воды, расфасованной в емкости. Во втором случае установки с дозированным розливом воды могут размещаться в раздевалках. Обязательным условием является наличие одноразовых стаканчиков и емкости для их сбора после использования.

Санитарно-гигиенический режим на объектах спорта предусматривает проведение ежедневной влажной уборки с применением моющих, чистящих и дезинфицирующих средств во всех помещениях. Обязательной ежедневной дезинфекции подлежат спортзалы, инвентарь и оборудование (в том числе спортивные маты), туалеты, душевые, раздевалки, медицинский пункт. На ледовых катках и лыжных базах дополнительно следует проводить дезинфекцию одежды и обуви, используемой спортсменами и тренерами. Если для спортивной обуви (коньки, лыжные ботинки) предусмотрено использование одноразовых вкладышей-носков, то дезинфекция осуществляется в конце рабочего дня, при их отсутствии - после каждого использования.

Учитывая физиологические особенности функционирования дыхательной системы лиц, занимающихся спортом, ежегодная проверка эффективности работы систем вентиляции и ежеквартальная их промывка и дезинфекция являются обязательным пунктом программы производственного контроля. При этом на этапе проектирования необходимо решить вопрос об устройстве отдельных вытяжных систем с механическим побуждением и без устройства организованного притока для санузлов, помещений временного хранения грязного белья и отходов, кладовых для дезинфекционных растворов.

Если работа спортивного объекта предусматривает индивидуальные или групповые занятия детских групп, то туалеты, душевые и раздевалки должны быть оборудованы с учетом ростовозрастных особенностей занимающихся лиц. Физкультурно-спортивное оборудование также должно соответствовать контингенту лиц, пользующихся услугами объекта спорта.

39.5. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ БАНЬ И САУН

Баня - организация (исполнитель), оказывающая услуги по очищению и оздоровлению воздействием воды и горячего воздуха, или пара, или теплых поверхностей в специально устроенных и оборудованных парильных или жарких помещениях общего или индивидуального пользования. Сауна - это разновидность бани с парильной в виде камеры сухого жара, где воздух прогревается от печи-каменки, дровяной или электрической и разогрев тела человека до потоотделения осуществляется постепенно при перемещении с нижней полки на верхнюю, где температура воздуха выше.

Бани размещаются в селитебной зоне и могут быть как отдельно стоящими, так и встроенными или встроенно-пристроенными к общественным зданиям. В многоквартирных жилых домах размещение бань запрещено. Допускается размещать в составе бань прачечные, химчистки, бассейны, парикмахерские и салоны красоты, организации общественного питания и пр.

При проектировании бань необходимо учитывать гигиенический принцип поточности, предусматривающий последовательное продвижение посетителей от гардероба к раздевалке, далее к мыльной и парильной. В раздевалках должны быть оборудованы отдельные сидения и вешалки для одежды. Кроме того, при раздевалках размещаются туалеты. Мыльные оборудуются скамьями, изготовленными из материалов, устойчивых к воздействию влаги и дезинфицирующих средств. В мыльных также оборудуются душевые со смесителями и водоразборные краны, количество которых определяется пропускной способностью бани. Количество тазов следует рассчитывать не менее двух на одно помывочное место. Тазы для ног должны иметь соответствующую маркировку. В парильных должны быть предусмотрены полки и сидения. Отделочные материалы, которые используются в парильной, должны быть устойчивы к температуре +20–+160 °С, воздействию влаги, моющих и дезинфицирующих средств.

Санитарно-гигиенический режим работы бань и саун включает проведение текущей уборки в течение рабочего дня, ежедневной уборки и дезинфекции всех помещений бани, еженедельной уборки с обработкой стен, полов, оборудования, инвентаря, светильников.

Программа производственного контроля для бани (сауны) включает лабораторный контроль параметров микроклимата, освещенности и эффективности текущей уборки и дезинфекции помещений по результатам анализов смывов с оборудования и инвентаря на наличие ОКБ и яиц гельминтов.

39.6. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ХИМЧИСТОК

Химическая чистка - это процесс очистки изделий из текстильных материалов с использованием органических растворителей. Химчистки могут размещаться в отдельно стоящих зданиях или в составе комплексных предприятий служб быта, промышленных предприятий. Необходимый размер санитарно-защитной зоны определяется производительностью химчистки и составляет 50–100 м. Кроме того, допускается размещение мини-химчисток в крупных объектах сервисной инфраструктуры: торгово-развлекательных центрах, гостиничных комплексах, гипермаркетах. В этом случае необходимым условием размещения является организация автономной системы вентиляции. При этом пункты приема-выдачи могут размещаться в селитебной зоне как в отдельно стоящем здании, так и в пристроенных, встроенных, встроенно-пристроенных помещениях к зданиям жилого или нежилого назначения.

Планировочные решения производственных помещений химчистки должны соответствовать поточности технологического процесса и не допускать пересечения потоков движения грязных и чистых изделий. Это же требование относится и к пунктам приема-выдачи изделий. В случае соблюдения изоляции потоков допускается осуществлять прием и выдачу изделий в одном помещении.

Особые требования предъявляются к отделочным материалам производственных помещений химчистки. Кроме устойчивости к воздействию влаги, температуры, моющих и дезинфицирующих средств, они должны быть непористыми, чтобы исключить накопление химических веществ, применяемых на производстве.

Санитарно-гигиенический режим в химчистках предусматривает проведение ежедневной влажной уборки помещений с использованием моющих средств и ежемесячной генеральной уборки с обработкой стен, полов, оборудования, инвентаря и светильников с применением моющих и дезинфицирующих средств. Также своевременно следует проводить дезинсекционные и дератизационные мероприятия.

Программа производственного контроля для химчистки должна включать замеры параметров микроклимата помещений и освещенности рабочих мест и лабораторный контроль качества воздушной среды производственных помещений (определение уровней содержания вредных химических веществ в соответствии с составами, используемыми для химической чистки). Кроме того, в программу производственного контроля входит проведение предварительных и периодических медицинских осмотров персонала и гигиеническое обучение.

39.7. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ПРАЧЕЧНЫХ

Прачечная - организация, производящая в соответствии с технологическим процессом стирку и последующие отделку, обработку, сушку и глажение текстильных изделий (белья). Стирка спецодежды, загрязненной радиоактивными веществами, должна осуществляться в отдельных производственных прачечных.

Производственные помещения прачечной располагаются на территории как селитебной, так и промышленной или коммунально-складской зон. Пункты приема-выдачи могут размещаться в пристроенных, встроенных или встроенно-пристроенных помещениях к зданиям общественного назначения и к многоквартирным домам. Перевозка белья от пунктов приема-выдачи осуществляется спецавтотранспортом в закрытых пакетах. В отношении прачечных самообслуживания допускается их размещение в селитебной зоне в отдельно стоящих зданиях или в отдельных помещениях в составе общественных зданий.

Планировка производственных помещений прачечных направлена на обеспечение последовательности технологических операций и разделение потоков чистого и грязного белья. С этой целью в прачечных проектируются два изолированных друг от друга отделения. Производственные помещения прачечной включают цеха для стирки, сушки, глажения, починки и упаковывания стиранных изделий. Площадь каждого цеха зависит от производительности прачечной. Для стирки белья из медицинских организаций следует выделять отдельные изолированные технологические линии. Персонал прачечной следует разделять на тех, кто работает с грязным бельем, и тех, кто работает с чистым бельем. Для каждой группы должны быть оборудованы отдельные гардеробные и душевые.

Отделочные материалы производственных помещений должны обладать устойчивостью к воздействию влаги, температуры, моющих и дезинфицирующих средств.

Санитарно-гигиеническим режимом прачечной предусмотрено проведение ежедневной влажной уборки всех помещений и ежемесячной уборки с обработкой стен, полов, оборудования, светильников и инвентаря с применением дезинфицирующих средств. Для уборки туалетов, основных и вспомогательных помещений следует выделить отдельные комплекты уборочного инвентаря и нанести соответствующую маркировку.

Программа производственного контроля прачечной предусматривает ежеквартальное определение содержания химических веществ в воздушной среде, еженедельное измерение параметров микроклимата производственных помещений (влажность, температура), проведение гигиенического обучения персонала, предварительные и периодические медицинские осмотры.

39.8. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ОБЪЕКТОВ, ОКАЗЫВАЮЩИХ ПАРИКМАХЕРСКИЕ И КОСМЕТОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛУГИ

Салоны красоты, парикмахерские, солярии могут располагаться как в отдельно стоящих, так и во встроенных, пристроенных и встроенно-пристроенных зданиях к многоквартирным жилым домам и зданиям общественного назначения или на нежилых этажах жилых зданий. Кроме того, допускается оказание ряда услуг в отдельных помещениях в составе торговых центов, гостиниц, спорткомплексов.

Услуги солярия могут быть оказаны в автоматическом режиме или с участием оператора. В последнем случае кроме помещения с кабинами солярия должна быть предусмотрена отдельная зона оператора с пультом дистанционного управления, которая может совмещаться с зоной приема посетителей в случае оказания каких-либо других услуг, кроме солярия. Если кабины солярия не предусматривают собственную систему вентиляции, то помещение, в котором они расположены, должно быть оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией с механическим побуждением, обеспечивающей 3-кратный воздухообмен. В соответствии с инструкцией следует периодически проводить очистку вентиляционных отверстий и замену ламп солярия. С целью профилактики распространения инфекционных (в том числе грибковых) заболеваний при использовании солярия вертикального типа необходимо предусмотреть одноразовые тапочки или полотенца для пола кабины и после каждого сеанса проводить обработку дезинфицирующими средствами всех поверхностей кабины солярия, с которыми контактировал посетитель.

Кроме помещений (залов и кабинетов) для оказания услуг в парикмахерских необходимо предусмотреть гардеробные для посетителей и персонала; подсобные кладовые для хранения чистого и грязного белья, парфюмерно-косметических средств; туалеты; помещения для персонала (комната для приема пищи); помещения для хранения инвентаря, мусора, остриженных волос. Площадь залов и кабинетов зависит от количества рабочих мест. Допускается на одном рабочем месте последовательно осуществлять оказание услуг маникюра и педикюра. Все отделочные материалы, а также мебель на рабочих местах должны быть устойчивы к воздействию моющих и дезинфицирующих средств.

Важнейшее значение при оказании косметических услуг и прочих манипуляций, сопровождающихся риском повреждения кожных покровов и слизистых (пирсинг, татуаж, пилинг, скраб-пилинг), имеет организация дезинфекционно-стерилизационного режима. Все инструменты, используемые для подобных манипуляций, должны быть стерильными, а после каждого посетителя их необходимо промыть в проточной воде, просушить, обработать дезинфицирующим раствором в концентрациях, применяемых при вирусных гепатитах, а затем провести предстерилизационную очистку и стерилизацию. Кроме того, дезинфекции подлежат расчески, щетки, ножницы для стрижки волос, съемные ножи электробритв, лезвия опасных бритв, подушки и ванночки для ног при оказании услуг педикюра, ванночки для рук при оказании услуг маникюра, электроды к косметическому оборудованию. Для дезинфекции, предстерилизационной очистки и стерилизации применяются как физические, так и химические методы. Бактериологический контроль стерилизационного оборудования осуществляется непосредственно после установки и в процессе эксплуатации (2 раза в год). С помощью химических индикаторов осуществляется контроль каждого цикла стерилизации.

Немаловажное значение имеет разделение чистого и грязного белья. Белье подлежит замене после каждого посетителя. Использованное белье складируется в помещении для грязного белья и в дальнейшем отправляется в стирку (в прачечную или на месте при наличии соответствующего оборудования) или утилизируется (если использовалось одноразовое белье). Стирка рабочей одежды и использованного белья должна быть организована раздельно.

Санитарно-гигиенический режим парикмахерской подразумевает проведение влажной уборки помещений с использованием моющих и дезинфицирующих средств 2 раза в день и еженедельной генеральной уборки с обработкой дезинфицирующими препаратами стен, пола, плинтусов, дверей, окон, мебели и оборудования. Для уборки туалетов, основных и вспомогательных помещений должны быть предусмотрены отдельные комплекты уборочного инвентаря, которые маркируются в соответствии с предназначением.

При составлении программы производственного контроля для парикмахерской следует учитывать опасные факторы, которые могут оказать неблагоприятное влияние на здоровье посетителей парикмахерской и способствовать распространению инфекционных и неинфекционных заболеваний. Таким фактором является качество обработки инструментов, от которых зависит возможность передачи возбудителей инфекционных и паразитарных заболеваний. С этой целью рекомендуется ежеквартальный контроль за качеством воздушной среды закрытых помещений, который включает исследование воздуха на бактериальную обсемененность в косметических кабинетах и кабинетах маникюра и педикюра и исследование воздуха рабочей зоны на содержание вредных химических веществ в соответствии с перечнем химических материалов и составов, используемых для химической завивки и окраски волос и маникюра (ацетон, перекись водорода, этилацетат, изопропанол и т.д.). Контроль качества обработки инструментов предполагает ежемесячный контроль качества дезинфекции, предстерилизационной очистки и стерилизации. Для оценки условий труда проводится контроль за параметрами микроклимата производственных помещений (скорость движения воздуха, влажность, температура) и освещенности рабочих мест. Кроме того, в программе производственного контроля указывается перечень специалистов, которым необходимо проходить предварительные и периодические медицинские осмотры и гигиеническое обучение.

39.9. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ ОБЪЕКТОВ, ПРЕДОСТАВЛЯЮЩИХ ГОСТИНИЧНЫЕ УСЛУГИ

Основные санитарно-эпидемиологические требования к гостиницам и хостелам в целом повторяют санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям (раздел 5). Но, несмотря на это, гостиницы запрещается размещать в жилых помещениях. Исключение составляют помещения нежилого назначения в составе жилых домов. Планировочные решения гостиниц и хостелов должны исключать размещение номеров в подземных и цокольных этажах, а также в помещениях, расположенных над подземной автостоянкой. Кроме этого, санузлы и душевые не должны размещаться над жилыми комнатами, а мусоропроводы и электрощитовые помещения не должны к ним примыкать.

В мусороприемных камерах должны проводиться регулярная уборка и ежемесячная дезинфекция, а крышки загрузочных люков мусоропроводов, расположенные на лестничных клетках, должны быть закрыты.

Большое значение в целях профилактики возникновения и распространения инфекционных заболеваний в гостиницах и хостелах имеет правильная организация санитарно-гигиенического режима. Заселенные номера следует убирать ежедневно и после выезда проживающих, незаселенные номера - еженедельно, места общего пользования (холлы, коридоры и пр.) - ежемесячно. Также ежедневной обработке дезинфицирующими средствами должны подвергаться санузлы и ванны общего пользования, для которых должен быть предусмотрен отдельный промаркированный уборочный инвентарь, хранение которого должно быть организовано отдельно от остального уборочного инвентаря. Хранение моющих, чистящих, дезинфицирующих средств и рабочих растворов должно быть организовано в недоступном для проживающих месте. Следует организовать раздельное хранение чистого и грязного белья (за исключением гостиниц с номерным фондом 50 номеров и менее). Чистое белье должно храниться на стеллажах с покрытием, устойчивым к воздействию дезинфицирующих средств. Грязное белье следует хранить в отдельных закрытых промаркированных контейнерах. Если непосредственно в гостинице не организованы условия для стирки белья, то допускается стирка в прачечной. Кроме того, следует предусмотреть условия для дезинфекции мягкого инвентаря - матрасов, наматрасников, подушек, одеял - или проводить обработку на договорных условиях в организациях, имеющих дезинфекционные камеры. Смену постельного белья и полотенец целесообразно проводить перед каждым вселением проживающих, но не реже 1 и 2 раз в неделю соответственно.

В рамках производственного контроля в гостиницах, как правило, не требуется выполнение лабораторно-инструментальных исследований. Основными разделами программы являются организация гигиенического обучения, предварительных и периодических медицинских осмотров персонала, контроль параметров микроклимата и освещенности, эффективности работы вентиляции. При наличии в составе гостиницы плавательного бассейна, спортзала, организации общественного питания, бани и т.п. программу производственного контроля необходимо дополнить соответствующими разделами по контролю дополнительных факторов риска распространения инфекционных и неинфекционных заболеваний, связанных с получением данных услуг.

39.10. ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАБОТЕ ОРГАНИЗАЦИЙ СОЦИАЛЬНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Организации социального обслуживания размещаются на территории жилой застройки и за пределами санитарно-защитных зон промышленных предприятий. В составе участка организации социального обслуживания должны быть организованы зоны для отдыха, физкультурно-оздоровительных занятий и хозяйственно-бытовой деятельности. Кроме того, на территории организации социального обслуживания необходимо оборудовать площадку для установки мусоросборников, которая должна иметь ограждение и твердое покрытие. Если в организациях социального обслуживания не предусмотрено проживание, то такие учреждения могут размещаться не только в отдельно стоящих зданиях, но и во встроенных, пристроенных или встроенно-пристроенных в многоквартирные дома помещениях с обязательным наличием изолированного от жилой части дома входа.

Если в организации социального обслуживания предусмотрено проживание, то в составе обязательно должны быть выделены помещения для приема лиц пожилого возраста, лиц с ограниченными возможностями здоровья и инвалидов; помещения для их проживания, питания, медицинского обслуживания, социальной адаптации; хозяйственные и санитарно-бытовые помещения для работников организации социального обслуживания. В целях предотвращения распространения инфекционных и паразитарных заболеваний все поступающие в организацию должны иметь результаты обследования на туберкулез, группу возбудителей кишечных инфекций, яйца гельминтов, дифтерию, ИППП, справку о профилактических прививках и об отсутствии контактов с инфекционными больными в течение 21 дня до поступления в организацию по уходу с обеспечением проживания. А непосредственно при поступлении проводится медицинский осмотр, в том числе на наличие педикулеза и чесотки.

Жилые помещения в организациях социального обслуживания организуются по типу жилых ячеек или жилых групп. В случае организации по типу жилых групп спальни и места общего пользования (санузлы, душевые, кухни) связаны коридорами. Для групп численностью не более 6 человек, проживающих в соседних комнатах, организуется общая рекреационная зона (гостиная). Кроме того, отдельно оборудуются помещения для размещения уличной одежды и обуви. При организации по типу жилых ячеек для группы численностью не более 6 человек организуются общая гостиная, кухня, столовая, прихожая и санузел. Все помещения должны быть оборудованы с учетом возможностей лиц, использующих специальные средства для передвижения. В комнатах постоянного проживания и пребывания следует разместить приборы по обеззараживанию воздуха.

В составе организации социального обслуживания необходимо предусмотреть медицинский пункт с изолятором не менее чем на 2 койки. Рядом с изолятором должен размещаться медицинский кабинет.

Отделочные материалы всех помещений должны быть устойчивы к проведению влажной уборки с использованием моющих и дезинфицирующих средств. В каждой спальне размещаются кровати, стулья, тумбочки, шкафы для хранения одежды, обуви, белья, количество которых не должно быть меньше числа спальных мест в комнате. Если в комнатах есть мягкая мебель, то необходимо наличие не менее 2 комплектов съемных чехлов на нее. Постельные принадлежности должны подвергаться дезинфекции в специальной камере по мере загрязнения, по эпидемическим показаниям и в случае смерти или выписки проживающих. Для стрики постельного белья, полотенец и личных вещей в организации социального обслуживания оборудуется прачечная, в которой могут быть размещены бытовые стиральные машины. При отсутствии отдельных помещений для прачечных стиральные машины устанавливаются в санузлах или санитарно-бытовых помещениях. В санузлах должны быть предусмотрены следующие зоны: умывальная (с раковинами, вешалками для полотенец и полками для умывальных принадлежностей), зона унитазов, душевая (с душевыми установками, вешалками, полками, скамьями, ковриками с ребристой поверхностью).

Поддержание санитарно-гигиенического режима предполагает ежедневную уборку всех помещений с применением моющих средств. Санузлы, буфетные, столовые, вестибюли, коридоры, гостиные должны ежедневно обрабатываться не только моющими, но и дезинфицирующими средствами. Ежемесячно проводится генеральная уборка с чисткой чехлов мягкой мебели, ковровых покрытий, вентиляционных решеток, оконных стекол (по мере их загрязнения).

В программу производственного контроля организаций социального обслуживания обязательно следует включать лабораторно-инструментальные исследования параметров микроклимата, уровней освещенности и качества питьевой воды. При наличии в составе медицинского пункта физиотерапевтического кабинета дополнительно проводятся измерения уровней электромагнитного излучения.

Приложение. Санитарно-токсикологическая характеристика приоритетных химических компонентов загрязнения среды обитания человека

Присутствие вредных веществ в воде водных объектов может быть обусловлено природными причинами. Вода, обладая свойствами универсального растворителя, постоянно несет большое количество самых различных ионов, состав и соотношение которых определяются условиями формирования воды источника, составом водовмещающих пород. Большое влияние на состав природных вод, как поверхностных, так и подземных, оказывает и техногенный фактор - поступление в водные объекты промышленных сточных вод, поверхностный и подземный (природный и дренажный) сток с сельскохозяйственных полей, эксфильтрация с территорий промышленных отвалов, накопителей промышленных стоков и пр., а также остаточных количеств реагентов водоподготовки. Неорганические вещества могут присутствовать в воде в двух формах: взвешенные и растворенные. Последние, как правило, содержатся в ионной форме, реже - в виде коллоидов.

Состав атмосферного воздуха поселений в значительной степени отличается от состава природного воздуха необжитых человеком пространств за счет самых разнообразных по химической природе и агрегатному состоянию веществ антропогенного и техногенного происхождения. Обязательная в современных условиях многокомпонентность состава воздуха поселений и жилищ ставит вопрос: можно ли относить воздух территории поселений к элементам природной среды или следует считать его частью искусственной среды обитания, к которой в целом относятся поселение и жилище? Возможно, этот вопрос звучит риторически, но, к сожалению, с каждым десятилетием истории человечества его актуальность все возрастает. Вместе с тем увеличивается и необходимость гигиенического обоснования допустимой степени такого изменения состава воздуха и его контроля.

Вещества антропогенного происхождения, присутствующие в воздухе поселений и жилищ, как правило, метаболиты человеческого организма, изверженные им как ненужные для существования. Следовательно, присутствие их во вдыхаемом воздухе нежелательно. Вещества техногенного происхождения более чем на 90% представляют собой не до конца окисленные соединения серы, азота и углерода и в силу этого обладают большой химической, а следовательно, и биологической активностью. Высокая биологическая активность иных техногенных компонентов воздуха поселений и жилищ обусловлена их другими физико-химическими свойствами.

Компоненты загрязнения часто присутствуют в воздухе в газообразном состоянии, однако они могут иметь и вид аэрозолей (взвешенных частиц) и туманов.

Техногенные химические загрязнения почвы образуются за счет выпадения аэрозоля из загрязненного воздуха, кислотных дождей, веществ, привносимых в почву с инфильтрационными водами площадок полигонов захоронения ТПО, а также остаточных количеств пестицидов и агрохимикатов, целенаправленно вносимых человеком в почву.

Антропогенные химические загрязнения почвы - трансформированные (в различной степени минерализованные) изверженные человеком продукты метаболизма, мигрирующие из примитивных выгребов, из мест захоронения осадков очистных сооружений хозяйственно-фекальной канализации, привносимые в почву с инфильтрационными водами площадок полигонов захоронения ТКО.

Далее представлена токсиколого-гигиеническая характеристика отдельных веществ, а также характерных групп веществ в алфавитном порядке.

Алюминий - один из самых распространенных элементов (8% массы земной коры). Высокие концентрации алюминия в природной воде встречаются нечасто и зависят от многих факторов (рН, наличие и концентрация комплексообразователей, редокс-потенциал системы, сброс промышленных сточных вод). Его концентрации в подземных водах колеблются от 0 до 240 мг/л, в поверхностных - от 0 до 10 мг/л. В значительной части источников водоснабжения алюминий содержится в концентрациях порядка миллиграммов - десятых долей миллиграмма в 1 л. Соединения алюминия широко используются в качестве коагулянта при водоподготовке.

Источников поступления алюминия в организм много (запыленный воздух, дезодоранты, пищевые продукты, лекарственные препараты и пр.); с питьевой водой поступает не более 5% от общего количества. Из введенных в желудочно-кишечный тракт растворимых соединений алюминия (нитраты, сульфаты, хлориды) в кровь всасывается лишь около 5% алюминия. Остальной алюминий связывается в кишечнике с фосфатами пищевых продуктов и в таком виде всасывается медленно, а часть введенного вещества гидролизуется до малорастворимого гидроксида Al(OH)₃ , который, не всасываясь, выводится с калом. Избыточному накоплению алюминия в организме препятствует механизм его выделения. В обычных условиях с мочой может выделяться 10–15 мг элемента в сутки. При увеличении экзогенного поступления алюминия у людей, не имеющих патологии почек, выделяется 200–500 мг в сутки этого вещества.

Гигиеническое нормирование алюминия в питьевой воде связано с применением его соединений в качестве коагулянта при водоподготовке; остаточные концентрации в питьевой воде, в виде плохо растворимого гидроксида алюминия, при этом могут колебаться в зависимости от соблюдения технологического регламента процесса водоподготовки и обусловливать повышенный уровень мутности воды. ПДК алюминия в питьевой воде - 0,2 мг/л, лимитирующий показатель - органолептический (мутность); класс опасности - 3.

Аммиак (NH₃) - бесцветный газ с острым запахом. В воздухе (он) быстро превращается в углекислый аммоний или поглощается парами воды с образованием гидроксида аммония ( NH₄ OH). Применяется в производствах азотной кислоты, минеральных удобрений, соды, в органическом синтезе; используется в холодильных установках. В воздушную среду поступает с выбросами промышленных предприятий, от комплексов по содержанию и откорму крупного рогатого скота; в небольших количествах образуется в помещениях жилых и общественных зданий (антропотоксин).

В высоких концентрациях (при авариях) вызывает сильное раздражение дыхательных путей, слезотечение и боль в глазах, приступы кашля, головокружение, рвоту. В условиях производства при концентрации 0,1 мг/л у рабочих отмечаются раздражение носоглотки и глаз, хронические риниты и бронхиты, снижение или потеря обоняния.

В воздухе жилища NH₃ содержится в значительно меньших концентрациях, но в сочетании с другими веществами, в том числе являющимися продуктами жизнедеятельности человека. Роль NH₃ в комбинированном действии на человека веществ, присутствующих в воздухе жилища, неизвестна. Предполагается, что присутствие NH₃ во вдыхаемом воздухе способствует развитию хронических бронхитов. В воде аммиак встречается в виде ионов (NH₃ )^– или гидроксида аммония NH₄ (OH). Уровни аммиака в природных подземных и поверхностных водах обычно ниже 0,2 мг/л, однако анаэробные подземные воды могут содержать аммиак в концентрациях порядка единиц миллиграмм в 1 л. Антропогенным источником загрязнения воды аммиаком служат места обезвреживания ТКО, накопители стоков животноводческих предприятий; возможно загрязнение воды аммиаком за счет цементно-известкового покрытия трубопроводов.

Токсический эффект аммиака может проявиться только при воздействии дозы более 200 мг/кг массы тела.

Гигиенические нормативы аммиака в атмосферном воздухе поселений: ПДК_мр - 0,2 мг/м³ , ПДК_сс - 0,04 мг/м³ ; лимитирующий показатель вредности - рефлекторно-резорбтивный. ПДК в воде аммиака и аммоний-иона (по азоту) - 1,5 мг/л по органолептическому признаку (запах); класс опасности - 4. При обосновании, по постановлению Главного государственного санитарного врача территории, ПДК в питьевой воде может быть повышена до 2,0 мг/л.

Асбест - общее название для волокнистой формы 6 различных природных минералов класса силикатов. Один из этих минералов - хризотил-асбест. Остальные 5 принадлежат к группе амфиболов - амозит (коричневый асбест), крокидолит (синий асбест), антофиллит (серый асбест), тремолит и актинолит. Асбест хризотиловый и амфиболовый различаются между собой по своим свойствам, в том числе и токсическим. Амфибол более активен, чем хризотил, благодаря большей стойкости последнего в биологических средах.

Асбест считается канцерогеном для людей при ингаляционном пути поступления. Вспышка асбестобусловленных онкологических заболеваний (мезотелиомы) в Европе, США и Австралии в 50–60-е гг. ХХ в. была вызвана обширным применением в этих странах в основном амфиболовых групп асбеста. В настоящее время добыча и использование амфиболового асбеста запрещены во всем мире.

В питьевую воду асбест может попадать в результате отслаивания волокон с поверхности асбестоцементных труб распределительной сети. Убедительных данных об опасности для здоровья человека хризотилового асбеста при пероральном поступлении нет.

С поверхности эксплуатируемых асбестоцементных листов под действием погодных факторов волокна хризотил-асбеста практически не могут выделиться; при обработке плит абразивным инструментом или при монтажных-демонтажных и погрузочных работах пыль по своему составу и структуре не имеет первоначальных свойств асбеста, это уже не волокна хризотил-асбеста.

Этиопатология связанных с асбестом заболеваний. Длинные тонкие волокна асбеста, оседающие преимущественно в разветвлениях дыхательных путей, накапливаются и действуют как индукторы канцерогенного процесса посредством повреждения хромосом. Способность вдыхаемых волокон асбеста проникать в более глубокие отделы легких зависит от размера; уровень проникновения волокон диаметром 5 мкм и меньше составляет более 80%, но задерживается их менее 10–20%. Волокна, осевшие вне главных дыхательных путей, поглощаются альвеолярными макрофагами. Покрытые оболочкой волокна могут присутствовать в легких в течение долгого времени и обнаруживаться в мокроте или бронхоальвеолярном лаваже через 30 лет после последнего воздействия.

Эксперименты на животных показывают, что к первичным реакциям, обусловленным задержанием асбеста в легких, относятся воспалительная реакция с накоплением лейкоцитов и последующим макрофаговым альвеолитом, а также быстрое увеличение числа альвеолярных, эпителиальных, внутритканевых и эндотелиальных клеток. Активность фиброгенеза определяют как размеры волокон, так и их химические свойства, и эти характеристики совместно с поверхностными свойствами считаются важными для онкогенеза. Длинные тонкие волокна более активны, чем короткие, хотя активность последних нельзя сбрасывать со счетов. В 30-е гг. ХХ в. появились многочисленные сообщения из США, Великобритании и Германии о случаях рака легкого у лиц, работа которых была связана с асбестом, причем большая их часть также имела асбестоз различной степени тяжести. К 1980 г. эта связь была признана причинной. В 1955 г. при изучении причин смерти 102 работников фабрики по производству асбестовой ткани в Великобритании аутопсия выявила рак легкого у 18 человек, 15 из которых также были больны асбестозом.

В группу связанных с асбестом заболеваний включают хронический бронхит и ХОБЛ, которые могут быть диагностированы клинически, а также эмфизему легких.

Акролеин (акриловый альдегид, СН₂ =СНСНО) - бесцветная жидкость с резким запахом. В атмосферный воздух поступает с выбросами производств органического синтеза и полимерных материалов. Компонент отходящих газов автотранспорта придает им специфический запах. Появляется в воздухе кухни при жарении мясных продуктов. Акролеин относится к веществам рефлекторно-резорбтивного действия, раздражает слизистые оболочки и обладает общетоксическим действием на организм человека.

Хорошо изучен патогенез интоксикации и описаны клинические проявления, возникающие при хроническом воздействии акролеина на рабочих в условиях производства. При вдыхании сравнительно небольших концентраций (0,6–2,0 мг/м³ ) возникают чувство першения и царапанья в горле, кашель, умеренное раздражение конъюнктивы глаз и слизистой носа. Пороговая концентрация по рефлекторному действию - 0,05 мг/м³ . ПДК в воздухе рабочей зоны установлена на уровне 0,2 мг/м³ класс опасности - 2.

В литературе отсутствуют сведения об уровнях содержания акролеина в атмосферном воздухе и влиянии его на здоровье населения. Норматив этого вещества установлен в 2 размерностях: ПДК_мр - 0,03 мг/м³ , ПДК_сс - 0,01 мг/м³ . Близость величин концентраций акролеина по рефлекторному и общетоксическому (резорбтивному) действию, постоянное присутствие как компонента отходящих газов автотранспорта в атмосферном воздухе городов, большое число людей, ежедневно подвергающихся его воздействию, позволяют отнести акролеин к потенциально опасным веществам для здоровья населения, прежде всего жителей городов.

Барий. В природных водах барий содержится в количестве 0,001–0,01 мг/л, редко 0,1 мг/л. В геотермальных соленых водах может встречаться до 10 мг/л бария. Он может поступать в источники водоснабжения со сточными водами металлургической, машиностроительной, фармацевтической промышленности, производства бумаги, пластических материалов.

В воде хорошо растворимы хлористый и азотнокислый барий, а также его гидроксиды. Растворимые соединения бария хорошо всасываются и могут кумулироваться в костной ткани. Барий - высокотоксичное вещество, способное вызывать отдаленные неблагоприятные последствия: гонадотоксический, эмбриотоксический и мутагенный эффекты в весьма низких дозах. Способность бария к кумуляции в организме усугубляет его опасность для здоровья. ПДК бария в воде - 0,7 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 2.

Бенз(а)пирен (БП). Широко известен как безусловный, местный и системный канцероген для человека, наиболее сильный, чем другие канцерогенные ПАУ. Органами-мишенями для него служат органы дыхания, кожа и желудок.

В воздухе БП находится в адсорбированном состоянии на частицах пыли, в воде - на поверхности взвешенных частиц.

Канцерогенная опасность для человека воды, загрязненной БП, невелика. При реальном содержании этого вещества в неочищенной воде умеренно загрязненных источников водоснабжения в промышленных областях доза потребления его человеком с питьевой водой по крайней мере на три порядка меньше, чем поглощаемая с обычным пищевым рационом. Однако БП считается признанным индикатором присутствия в воде других ПАУ, и с этой позиции представляется целесообразным включение его в программу контроля качества воды водных объектов при их выборе в качестве источников питьевого водоснабжения. По некоторым данным, канцерогенная активность реальных сочетаний ПАУ на 68–79% обусловлена БП.

Бензол (С₆ Н₆ ) - бесцветная летучая жидкость с ароматическим запахом. В атмосферный воздух поступает с выбросами предприятий нефтяной, нефтехимической и коксохимической промышленности, предприятий, использующих бензол в технологических процессах, а также с отработавшими газами автотранспорта. Постоянное присутствие бензола в атмосферном воздухе городов и промышленных центров определяется многочисленностью его источников, как стационарных, так и мобильных. Подсчитано, что только от стационарных источников в воздух ежегодно поступает до 20 тыс. т бензола. В атмосферном воздухе большинства городов России его концентрация не превышает 20–80 мкг/м³ . ПДК_мр - 0,3 мг/м³ , ПДК_сс - 0,1 мг/м³ ; лимитирующий показатель вредности - резорбтивный.

Бензол - яд для кроветворной системы, вызывающий изменения красной и белой крови (апластическая анемия, лейкопения). Обладает выраженным канцерогенным действием, приводит к развитию лейкозов. По классификации Международного агентства по классификации рака (МАИР) относится к 1-й группе, т.е. к веществам, безусловно канцерогенным для человека. Помимо канцерогенного действия, бензол оказывает влияние на репродуктивную функцию организма, обладает сенсибилизирующим и аллергенным действием, поражает центральную нервную систему.

Широкий спектр биологического действия бензола позволил отнести его к высокоопасным веществам (2-й класс опасности).

В воду бензол может попадать с промышленными сточными водами или из атмосферных загрязнений. Предельно допустимая концентрация этого вещества в воде утверждена на уровне 0,001 мг/л по санитарно-токсикологическому показателю; класс опасности - 1.

Бериллий известен как высокотоксичный и кумулятивный клеточный яд, в основном при ингаляционном поступлении вещества. Он может проникать во все органы, клетки и органеллы, повреждает клеточные мембраны, способен вызывать широкий спектр отдаленных эффектов неблагоприятного действия. Доказаны цитотоксический, сенсибилизирующий, эмбриотоксический и канцерогенный эффекты бериллия.

Концентрации бериллия в подземных водах горно-складчатых областей (Урал) в десятки и сотни раз превышают предельно допустимые, а поверхностные воды загрязняются этим веществом при поступлении в них сточных вод таких современных отраслей промышленности, как космическая и авиационная, ядерная энергетика, производство люминесцентных ламп, кинескопов. Эти обстоятельства обусловливают актуальность проблемы гигиенического нормирования и контроля бериллия в воде. Бериллий плохо всасывается при поступлении с водой, так как в кислом содержимом желудка образуются нерастворимые соединения. ПДК бериллия в воде - 0,0002 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 1.

Белково-витаминный концентрат - см. Взвешенные вещества.

Биоаэрозоли - см. Взвешенные вещества.

Бор. Высокие концентрации бора наблюдаются в сильно минерализованных подземных водах и морской воде. Известны биогеохимические провинции, для которых характерны повышенные уровни бора в почве, растениях, воде поверхностных источников водоснабжения (степные районы Омской, Новосибирской областей, Алтайского края). На этих территориях питьевая вода - основной источник поступления бора в организм человека.

В эксперименте и в натурных условиях при поступлении в организм высоких концентраций бора с питьевой водой наблюдались серьезные расстройства функций половой сферы у представителей обоих полов, а также выраженный эмбриотоксический эффект. Это вещество хорошо всасывается в желудочно-кишечном тракте, но выводится медленно. С учетом высокой опасности присутствия биологически эффективных концентраций бора в питьевой воде, наличия на территории страны биогеохимических провинций бор должен быть включен в программу расширенных исследований при выборе источника питьевого водоснабжения, а при его наличии в источнике - в Рабочую программу производственного контроля питьевой воды. ПДК бора в воде - 0,5 мг/л по санитарно-токсикологическому показателю вредности; класс опасности - 2.

Взвешенные вещества

Взвешенные вещества в воде источников водоснабжения . Гигиеническое значение взвешенных веществ в воде не ограничивается их влиянием на органолептические свойства (мутность). Дело в том, что присутствующие в исходной воде вирусы, имеющие весьма малый размер (диаметр порядка 10^–9 –10^–8 м), под влиянием электростатических сил сорбируются на мелких глинистых частицах (диаметр порядка 10^–5 м) и вместе с ними переносятся с током воды. При поступлении в организм с взвешенными частицами вирусы десорбируются и вступают во взаимодействие с внутренней средой организма - начинают проявлять свою роль инфекционного агента. Кроме того, глинистые частицы сорбируют ионы растворенных веществ, вступая с ними в ряде случаев в ионообменные реакции.

Таким образом, питьевая вода, не удовлетворяющая гигиеническому нормативу по показателю мутности, не может считаться эпидемиологически безопасной и химически безвредной. Сказанным объясняются высокие гигиенические требования к содержанию взвешенных веществ в питьевой воде.

Взвешенные вещества в атмосферном воздухе (по терминологии ВОЗ - взвешенные частицы ). Это собирательное название компонентов антропогенного и природного происхождения, присутствующих в атмосферном воздухе в виде частиц пыли, золы, сажи, аэрозолей металлов и их оксидов, пыльцы цветущих деревьев и трав. Такое разнообразие компонентов взвешенных веществ, имеющих различные происхождение, механизмы биологического действия и степень распространенности в атмосферном воздухе поселений, требует дифференцированного подхода к их рассмотрению. При этом основной критерий опасности- гигиеническая значимость тех или иных частиц, т.е. их способность оказывать неблагоприятное влияние на здоровье и условия жизни населения. Характер отложения частиц, взвешенных в атмосферном воздухе, в органах дыхательной системы зависит от их формы, плотности и размера, а также динамики воздушного потока. Отложившиеся на стенках тракта верхних дыхательных путей нерастворимые частицы чаще всего фагоцитируются и переносятся в интерстициальную ткань или в лимфатическую систему. Растворимые частицы растворяются в слизистом отделяемом трахеи и бронхов и выводятся слизисто-реснитчатым аппаратом вместе с мокротой. Наиболее опасной для здоровья фракцией считается фракция размером менее 10 мк (РМ₁₀ ), которая проходит с вдыхаемым воздухом до альвеол, минуя защитные барьеры верхних дыхательных путей. И поэтому при контроле чистоты атмосферного воздуха поселений и жилища целесообразно проводить не только определение общего содержания пыли, но и ее фракционный анализ. К сожалению, это обстоятельство не нашло отражения в гигиеническом нормативе пыли.

В 50-е гг. ХХ в. был утвержден гигиенический норматив содержания в атмосферном воздухе так называемой нетоксичной пыли (ПДК_мр - 0,5 мг/м³ , ПДК_сс - 0,15 мг/м³ ). В последующих исследованиях было показано, что вредность и опасность пыли для здоровья человека зависят от содержания в ней тех или иных специфических компонентов, обусловленного источником ее поступления в атмосферный воздух. Наибольшее гигиеническое значение в составе пыли, содержащейся в городском воздухе и воздухе жилища, представляют продукты сгорания топлива (зола и сажа) и биоаэрозоли, о которых речь пойдет ниже. В настоящее время ПДК пыли в атмосферном воздухе поселений дифференцированы в зависимости от содержания специфического компонента – оксида кремния.

Зола и сажа. Эти частицы поступают в атмосферный воздух при сжигании угля, мазута, моторных и других видов топлива, присутствуют в атмосферном воздухе подавляющего большинства городов и промышленных центров. Они могут иметь различные формы и размеры. Частицы золы содержат в своем составе ряд тяжелых металлов и элементов, в том числе кадмий, бериллий, никель, цезий, мышьяк, ванадий, которые по классификации МАИР относятся к высококанцерогенным веществам групп 1 и 2А. Они же обладают более высокой радиоактивностью по сравнению с исходным топливом, содержащим такие природные радионуклиды, как радий, торий и ⁴⁰ К. Поскольку по сравнению с объемом сжигаемого топлива золы образуется многократно меньше, происходит концентрация в ней как металлов, так и радионуклидов.

В силу того что зола и диоксид серы образуются и содержатся одновременно в выбросах предприятий, сжигающих, например, каменный уголь, происходит сорбция диоксида серы частицами золы, который проникает с ними в нижние отделы легких. Из-за разницы парциального давления диоксид серы в альвеолах освобождается и повреждает биологические мембраны клеток легочной ткани, формирующие альвеолярно-капиллярный барьер. Подобный механизм токсического действия аналогичен механизму действия NO₂ , чем, возможно, и объясняется потенцирование эффекта при комбинированном действии этих компонентов.

Сажа, частицы которой постоянно присутствуют в атмосферном воздухе городов, имеет сложный состав и содержит десятки веществ различных химических классов. В ее состав входят ПАУ, многие из которых канцерогенны, например БП; ангидриды, в частности гидроксилфлуарены, которые, не являясь сами канцерогенными веществами, усиливают действие даже слабых канцерогенов. В саже также содержатся карбоксиальдегиды, кетоны, хиноны, нитрополиароматические углеводороды и другие вещества, формирующие ее канцерогенный потенциал.

В эпидемиологических исследованиях среди населения установлено, что в районах с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха компонентами сажи показатели заболеваемости и смертности заметно выше по сравнению с районами, имеющими низкие уровни загрязнения атмосферного воздуха этими компонентами. Преобладают заболевания дыхательной системы: острые и хронические фарингиты, бронхиты, бронхиальная астма, злокачественные новообразования. Регистрируется повышенный уровень и других системных заболеваний, в частности системы крови; расстройства репродуктивной функции; задержка физического, нервно-психического и полового развития детей и подростков.

Биоаэрозоли. Под биоаэрозолями (БА) понимают комплекс компонентов, содержащихся в воздухе помещений жилых и общественных зданий. Основная их масса образуется внутри помещений, и только небольшая часть поступает с наружным воздухом. БА представлены в основном пылью домашней утвари, перхотью человека, экскрементами насекомых, спорами и мицелиями грибов, а также пыльцой цветущих деревьев и растений. Большинство БА имеют неинфекционную природу и выступают сильными бытовыми аллергенами, среди которых главную роль играет домашняя пыль. Наиболее активное действующее начало домашней пыли - микроскопические домашние клещи и их испражнения.

Аллергия к домашней пыли и клещам проявляется в виде бронхиальной астмы, атопического дерматита, аллергического ринита и конъюнктивита. По данным ряда авторов, число случаев таких заболеваний колеблется в различных районах в пределах 45–85% от общего количества аллергических заболеваний. Аллергизация людей клещевыми аллергенами может происходить не только в жилище, но и в помещениях общественных зданий, в частности в ЛПО.

Сильный аллерген - пыльца цветущих растений. Вспышки аллергических заболеваний, вызванных ею (поллинозов), носят сезонный характер и значительно чаще встречаются среди городских жителей, сенсибилизированных в большей степени по сравнению с сельским населением в силу присутствия в атмосферном воздухе городов химических веществ, снижающих иммунный статус организма человека.

Белково-витаминный концентрат (БВК, кормовой белок) - продукт микробиологического синтеза на основе парафинов нефти, гидролизатов растительного сырья, отходов целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности. В качестве микроорганизмов-продуцентов используются дрожжеподобные грибы из рода Candida . Кроме белка, БВК содержит полисахариды, аминокислоты, витамины и другие биологически активные вещества.

Основные факторы вредности - мелкодисперсная пыль белка (до 90% составляют частицы мельче 5 мкм) и грибы-продуценты рода Candida , которые относятся к классу чрезвычайно опасных промышленных штаммов микроорганизмов. У рабочих производственных цехов, имевших контакт с БВК и живой культурой грибов-продуцентов, наблюдались приступообразный кашель, кожный зуд и шелушение кожи, явления дерматита в области кистей и предплечий, кожно-аллергические реакции замедленного типа, обсемененность слизистой рта, носоглотки и кишечника грибами рода Candida .

В атмосферный воздух БВК поступает с газовоздушными выбросами от сушильных агрегатов. Несмотря на высокую эффективность очистки (98,6–99,7%), концентрация БВК в выбросах предприятий колеблется от 0,5 до 0,9 мг/м³ (ПДК_сс - 0,001 мг/м³ по белку; лимитирующий признак вредности - резорбтивный). На расстоянии 1 км от источника выброса концентрация белка в атмосферном воздухе нередко превышает ПДК_сс , а в отдельных пробах следы белка обнаруживались на расстоянии до 5 км.

Эпидемиологическими исследованиями в районах размещения предприятий по производству БВК установлено снижение общей резистентности населения к инфекционным агентам, существенный рост числа неспецифических заболеваний легких, заболеваемости бронхоаллергозами, бронхиальной астмой и другими аллергическими заболеваниями. У части населения установлена гиперчувствительность к белку и грибам-продуцентам, а в 2–5% случаев со слизистой верхних дыхательных путей высевались микроорганизмы, идентичные технологическим штаммам.

О важных компонентах городской пыли: асбесте и диоксиде кремния - см. Асбест и Кремний.

Геосмин. Это продукт жизнедеятельности почвенных бактерий рода стрептомициновых, а также синезеленых водорослей. Геосмин в переводе с греческого означает "запах земли". Его запах описывают как землистый, затхлый, болотистый. Геосмин весьма распространен в природе. Иногда его концентрация в воде резко повышается. Этому способствует, например, массовая гибель бактерий и водорослей, приводящая к высвобождению накопленного геосмина. Являясь соединением токсически безопасным, он придает воде довольно неприятный затхлый запах. Озонирование и фильтрация через активированный уголь помогают справиться с проблемой. Затхлый запах некоторых донных пресноводных рыб тоже может быть обусловлен геосмином, накопленном в мышечной ткани. Его разрушению способствует кислая среда.

Диоксид кремния - см. Кремний.

Диоксид серы (сернистый газ, сернистый ангидрид, SO₂ ) - бесцветный газ, обладающий острым, раздражающим запахом. Пороговая концентрация SO₂ по запаху для большинства людей находится в пределах 1–3 мг/м³ . В водной фазе образует сернистую кислоту (Н₂ SO₃ ), которая легко окисляется кислородом воздуха до серной кислоты (Н₂ SO₄ ). В газовой фазе каталитически или фотохимически диоксид серы может реагировать с другими веществами, присутствующими в атмосферном воздухе с образованием триоксида серы (SO₃ ), (Н₂ SO₄ ) и сульфатов. Как высокореактивный газ, он реагирует с парами воды, присутствующими в атмосферном воздухе, с образованием Н₂ SO₄ , которая находится в форме аэрозоля и при определенных условиях выпадает в составе кислотных дождей.

Диоксид серы - наиболее распространенное загрязняющее атмосферный воздух вещество. Его годовая эмиссия в атмосферный воздух по России достигает многих миллионов тонн. Основной источник загрязнения SO₂ - предприятия теплоэнергетики (ТЭС, ГРЭС, котельные промышленных предприятий и жилищно-коммунального хозяйства). Существенную роль играют и выбросы автотранспорта.

На европейской части России значительная доля загрязнений воздуха диоксидом серы обусловлена трансграничным переносом из регионов Западной Европы (до 12%).

В исследованиях на животных и человеке показано, что до 90% ингалированного SO₂ всасывается в верхних дыхательных путях. Проникая в кровоток, SO₂ распределяется по многим органам и тканям организма, метаболизируется и выводится с мочой. Подобным механизмом токсического действия SO₂ объясняется широкий спектр биологических ответов организма человека на его воздействие. В исследованиях на добровольцах при кратковременном (10–30 мин) воздействии в сравнительно невысоких концентрациях (от 1,1 до 2,9 мг/м³ ) отмечались снижение дыхательного объема (увеличивалась сопротивляемость дыхательных путей), увеличение частоты дыхания, снижение величины форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ).

В исследованиях на волонтерах, выполненных рядом отечественных и зарубежных авторов, было изучено комбинированное действие SO₂ и других химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух: СО, NO₂ , NH₃ , фенола, никеля, аэрозолей серной кислоты и др. - и установлен эффект простой суммации действия смеси.

Имеются многочисленные данные эпидемиологических исследований влияния на здоровье как взрослого, так и детского населения реальных (часто встречающихся) концентраций SO₂ в атмосферном воздухе. Их анализ свидетельствует о более высокой распространенности респираторных заболеваний как неинфекционной, так и инфекционной природы среди населения, проживающего в условиях загрязненного SO₂ атмосферного воздуха. С высокой частотой диагностировались хронические риниты, фарингиты, хронические бронхиты (нередко с астматическими компонентами), воспаление слухового прохода и евстахиевой трубы, а также заболеваемость острыми респираторными вирусными инфекциями, в частности гриппом.

Гигиенические нормативы диоксида серы в атмосферном воздухе поселений: ПДК_мр - 0,5 мг/м³ , ПДК_сс - 0,05 мг/м³ ; лимитирующий показатель вредности - рефлекторно-резорбтивный.

Железо. В природных подземных водах встречается, как правило, в регионах месторождений; в водной среде присутствует чаще всего в форме гидрокарбоната или сульфида железа (II). В силу гидрохимических закономерностей в подземных водах железо часто встречается вместе с марганцем в различных соотношениях.

В воде поверхностных источников водоснабжения железо может содержаться в концентрациях до 8–10 мг/л, как правило, в виде комплексов с гуминовыми соединениями (воды болотного происхождения). В питьевую воду железо может поступать, кроме того, при использовании железосодержащих коагулянтов, а также в результате коррозии труб системы распределения воды.

В организме железо активно участвует в окислительно-восстановительных процессах, иммунобиологических реакциях, являясь составной частью ряда ферментов. У взрослого человека 60–70% железа входит в состав гемоглобина. Наличие в организме механизма регуляции баланса железа не позволяет проявиться его токсическим свойствам в реальных условиях. Однако повышенное содержание железа в питьевой воде нежелательно по ряду причин, не связанных напрямую со здоровьем. В подземном водоносном горизонте, в анаэробных условиях, гидроксид железа (II) находится в растворенном состоянии, вода обладает высокой прозрачностью и не имеет цвета. После подъема такой воды на воздух начинается окисление гидроксида железа (II) кислородом воздуха до гидроксида железа (III), который нерастворим в воде и начинает выпадать в осадок в виде хлопьев. Такая вода неприятна на вкус, имеет бурый цвет, образует конкреции в трубах, затрудняющие ток воды и повреждающие водопроводную арматуру. Эти обрастания вторично ухудшают органолептические свойства воды за счет слизеобразования, присущего железобактериям. Последнее обстоятельство создает условия для реактивации патогенных бактерий, развитие которых подавлено при обеззараживании воды.

Методы обезжелезивания подземных вод основываются на окислении двухвалентного железа аэрацией или кислородом с последующим отстаиванием и фильтрацией воды. Для удаления железа из воды поверхностных источников метод аэрации непригоден; разрушение комплексных соединений этого элемента осуществляют методом коагуляции. На коммунальных питьевых водопроводах небольших поселений приходится мириться с повышенным природным содержанием в воде железа и марганца, несмотря на бытовые неудобства для водопотребителей. Это объясняется тем, что после установок по обезжелезиванию необходимо проводить обеззараживание воды, которое не требуется, как правило, при эксплуатации межпластовых, защищенных от микробного загрязнения вод, подающихся потребителям без обработки. При обезжелезивании воды используются две установки для ее обработки, что резко снижает санитарную надежность системы водоподготовки. ПДК железа в воде - 0,3 мг/л по органолептическому показателю вредности, класс опасности - 3.

Кадмий - высокотоксичный элемент. Опасность загрязнения кадмием среды обитания человека, включая пищевые продукты, возникла лишь в конце XIX в., когда начался техногенно обусловленный процесс концентрации кадмия в природной среде обитания человека, особенно проявившийся во второй половине XX в. в связи с развитием электронной промышленности и производства люминофоров. Кадмий используется в атомной и ракетной технике, производстве щелочных аккумуляторов, входит в состав полимеров (в качестве стабилизатора), специальных сплавов и антикоррозионных покрытий, используемых в пищевой промышленности и водопроводной практике.

В природных средах встречается, как правило, в невысоких концентрациях, не вызывающих биологических эффектов. В нормальных геохимических условиях содержание кадмия в природных водах не превышает 0,05–1,00 мкг/л, а в техногенных кадмиевых геохимических провинциях достигает 10 мкг/л. Источником более высоких концентраций (несколько десятков микрограмм на 1 л) кадмия в воде водных объектов служат неочищенные стоки промышленных предприятий. За рубежом применение металлических труб и резервуаров с гальваническим покрытием и некачественных пластмассовых труб для подачи и хранения воды в ряде случаев сопровождалось повышением уровня кадмия в воде до 0,2–4 мг/л (ПДК кадмия в воде - 0,001 мг/л). В водоемах кадмий сорбируется взвешенными частицами и с ними оседает на дно. При повышении рН воды кадмий снова переходит в воду.

В воздушную среду кадмий поступает с выбросами производств черных и цветных металлов, фосфорных удобрений, цемента, полимерных материалов, а также при сжигании ископаемых топлив и осадков промышленных сточных вод. Отсутствие централизованной системы переработки люминесцентных ламп приводит к захоронению их в составе ТКО и загрязнению кадмием почвы и грунтовых вод. Годовая эмиссия кадмия в атмосферный воздух России, по разным оценкам, составляет от 6 до 10 т в год. В сельскохозяйственных районах вдали от промышленных предприятий его концентрация в атмосферном воздухе не превышает 0,0001 мг/м³ .

Даже при низких уровнях загрязнения среды обитания кадмием существует реальная угроза неблагоприятного воздействия на население в силу высокой биологической активности и кумулятивности этого элемента. Независимо от пути поступления в организм кадмий способен нарушать репродуктивную функцию, вызывать дисфункцию почечных канальцев (нефротоксическое действие) и, как следствие, остеомаляцию, обладает канцерогенным действием (группа 2А по классификации МАИР). Имеются указания о гонадотоксическом действии кадмия.

Считается, что ингаляционный путь поступления кадмия в организм человека в условиях поселений - доминирующий. При пероральном поступлении этот элемент в основном накапливается в печени и почках, при ингаляционном поступлении - сначала в легких и печени, а потом - в почках как основном депо.

Скорость поглощения и распределения кадмия в организме при ингаляционном пути поступления в 15–20 раз выше, чем при пероральном. В то же время после прекращения экспозиции скорость снижения его содержания во внутренних органах при ингаляционном поступлении в 1,5–2 раза ниже, чем при пероральном, что свидетельствует о большей опасности поступления кадмия через органы дыхания. На задержку этого элемента в организме оказывает влияние возраст: у детей и подростков степень его накопления в 5 раз выше, чем у взрослых.

Токсичность низких доз кадмия, поступающих с водой (порядка десятков микрограмм на 1 л), проявляется в тяжелом поражении почек и связанной с этим гипертонической болезнью.

ПДК кадмия в воде - 0,001 мг/л, лимитирующий показатель вредности санитарно-токсикологический, класс опасности - 2; в атмосферном воздухе ПДК_сс - 0,0003 мг/м³ ; лимитирующий показатель вредности - резорбтивный; класс опасности - 1.

Кремний. Содержание кремния в земной коре - 27,6%. Его присутствие в воде источника водоснабжения и в питьевой воде столь же постоянно и неотвратимо, как и "главных ионов" природной воды: кальция, магния, хлоридов и т.д. Кроме питьевой воды, источником поступления кремния в организм человека через желудочно-кишечный тракт служат многие пищевые продукты.

Кремний необходим для нормального роста и развития организма млекопитающих, формирования хряща, кости и соединительной ткани в целом; он принимает участие в ряде важных метаболических процессов, выполняя функцию структурного компонента. Содержание кремния в крови здорового человека колеблется в широких пределах - от 31,4 до 66,1 мг% на золу. Cодержание кремния в волосах - от 15 до 360 мг на 100 г. Широкий диапазон содержания элемента как в активной среде организма (крови), так и в пассивной, депонирующей ткани (в волосах) практически здоровых людей - косвенное свидетельство его малоактивной роли в метаболических процессах.

Организм располагает механизмами саморегуляции присутствия кремния во внутренней среде: ограниченное всасывание в желудочно-кишечном тракте, транзитный пропуск невсосавшегося через кишечник, выведение кремния через почки в виде растворимых силикатов.

Эффекты взаимодействия кремния с организмом теплокровных зависят от путей поступления. Патологических состояний (болезней, синдромов) при поступлении кремния в организм человека пероральным путем не описано. Большинство публикаций, посвященных участию кремния в метаболических процессах, основано на результатах экспериментальных работ с различными, неадекватными для данной темы способами введения вещества (внутривенное, внутрибрюшинное, ингаляционное) и с высокими, нереальными в быту дозами. Однако и в этих публикациях нет фактов активного участия кремния в каких-либо ферментных реакциях, ярко выраженных конкурентных отношениях и пр.

Выдвинутая в 70-е гг. ХIХ в. профессором В.Л. Сусликовым гипотеза об этиологической роли кремния, содержащегося в питьевой воде, в высоком уровне заболеваемости инфарктом миокарда и уролитиазом и в широком спектре различий в уровнях показателей разных видов метаболизма среди практически здорового населения, проживающего в описанных биогеохимических провинциях, не может считаться доказанной в силу методологических погрешностей в трактовке экспериментальных данных и статистических исследований.

В обширной литературе, посвященной обоснованию роли водного фактора в этиологии уролитиаза, инфаркта миокарда и других распространенных неинфекционных болезней, а также оценке влияния на здоровье населения минерального состава питьевой воды, других данных о патогенетической роли кремния (кроме публикаций В. Л. Сусликова и его учеников) нет.

Для кремния установлен 2-й класс опасности (при его наличии в питьевой воде). Критерием для этого послужило отношение пороговой концентрации хронического воздействия к пороговой концентрации по органолептическому признаку (первый критерий). Представляется, что этот критерий, очень важный для многих веществ, для кремния малоактуален, поскольку сигнального значения (важного для первого критерия) пороговая концентрация силиката натрия в воде на уровне 1000 мг/л, да еще по привкусу, не имеет, а пороговая концентрация по токсикологическому признаку дана формально (см. выше). В то же время по следующим двум критериям [второму - абсолютная величина пороговой дозы по санитарно-токсикологическому признаку (ПДхр.), и третьему - соотношение DL50/ПДхр.] силикаты уверенно попадают в 4-й класс. Основания для изучения отдаленных последствий (четвертый критерий) контакта человека с кремнием - элементом, занимающим второе место по распространенности в земной коре и присутствующим в тканях многих органов человека, отсутствуют. Пятый критерий (стабильность вещества) относительно природных силикатов (ионы или коллоиды) также не может быть использован по существу; для гигиены воды имеет значение не "химическая" стабильность кремния в воде как химического элемента, а биологическая доступность форм его присутствия в воде, которая неуправляемо изменяется под влиянием многих факторов водной среды.

При анализе таблицы классификации опасности веществ возникает вопрос о правомерности отнесения кремния к высокоопасным веществам при поступлении через рот, поскольку кремний не проявил токсичности в остром опыте, кумулятивных свойств в условиях подострого токсикологического эксперимента, специфических эффектов в пятимесячном хроническом эксперименте при ежедневном введении дозы 65 мг/кг.

В соответствии с отечественными гигиеническими нормативами ПДК кремния в воде устанавливается на уровне 25 мг/л (при жесткости воды до 2,5 мг-экв/л) и 20 мг/л (при жесткости воды более 2,5 мг-экв/л) по санитарно-токсикологическому показателю вредности, класс опасности - 2.

Таким образом, норматив предельно допустимого содержания кремния (Si или SiO₃ ^– ) в воде, приведенный в отечественном санитарном законодательстве, не имеет достаточного экспериментального обоснования и не должен распространяться на соединения кремния природного происхождения, постоянно присутствующие в природных водах.

Ингаляционное поступление. В атмосферном воздухе кремний присутствует в виде диоксида кремния (SiO₂ ). Как компонент, загрязняющий атмосферный воздух поселений, в чистом виде он практически не встречается, но содержится в составе различных неорганических производственных пылей, поступающих в атмосферный воздух от соответствующих производств. Количество диоксида кремния в производственной пыли колеблется в широком диапазоне и зависит от вида производства и используемых материалов. Содержание SiО₂ в пыли абразивного производства достигает 95%, шамотно-диабасового - более 70%, производства цемента - от 70 до 20%, фарфоро-фаянсового производства - до 35%.

Пыль, содержащая SiO₂ , поступает в атмосферный воздух также от предприятий по добыче и переработке руд, природных материалов, используемых на предприятиях строительной индустрии, с выбросами металлургических комбинатов. Характерная черта большинства источников поступления производственной пыли в атмосферный воздух - неорганизованность выбросов, что затрудняет, а порой делает невозможным использование санитарно-технических мероприятий для защиты атмосферного воздуха от данного вида загрязнения. Учитывая многочисленность подобного рода производств, распространенность на территории России, их следует рассматривать как значимый источник загрязнения диоксидом кремния атмосферного воздуха поселений.

Широко известна нозологическая единица силикоз - пылевое хроническое заболевание легких, связанное с вдыханием пыли, содержащей диоксид кремния, и вызывающее развитие узелкового фиброза ткани легкого. При силикозе, для которого пыль диоксида кремния выступает безусловным этиологическим агентом, его повреждающее действие реализуется механическим путем, и даже при накоплении диоксида кремния (тоже в виде твердых частиц) в силикотических узелках легочной ткани и лимфатических узлах корня легкого химического воздействия не отмечается.

В условиях загрязнения атмосферного воздуха, содержащей SiO₂ пылью в концентрациях, превышающих среднесуточные ПДК, по ориентировочным расчетам, в различных районах страны проживает около 20 млн человек. У населения таких районов регистрируется бóльшая частота случаев заболевания органов дыхания по сравнению с "чистыми" районами. Но в условиях одновременного загрязнения атмосферного воздуха другими компонентами (SO₂ , NO₂ ), способствующими развитию заболеваний органов дыхания, установить вклад производственной пыли, содержащей диоксид кремния, в заболеваемость населения - задача зачастую неразрешимая. Вместе с тем в литературе имеются немногочисленные сообщения, что у части населения, включая детское, проживающего в непосредственной близости от предприятий по добыче и переработке ископаемых с высоким содержанием SiO₂ и не связанного с работой на этих предприятиях, наблюдались признаки заболевания, по своим клиническим проявлениям (одышка, сухой кашель, ослабленное дыхание, хронические риниты и бронхиты) и рентгенологической картине в легких, похожего на первичную стадию профессионального силикоза.

ПДК_сс для неорганических пылей в атмосферном воздухе установлена в зависимости от процентного содержания в них SiO₂ : более 70% - 0,05 мг/м³ , от 70 до 20% - 0,1 мг/м³ , менее 20% - 0,15 мг/м³ .

Марганец. Содержание марганца в подземных водах, не связанных с месторождениями, достигает 0,7 мг/л, связанных с месторождениями - до 300 мг/л и выше. В поверхностных водах наблюдаются концентрации марганца до 8 мг/л, чаще всего за счет поступления с производственными сточными водами.

Биологи относят марганец к эссенциальным микроэлементам, поскольку он входит в состав многих ферментов, гормонов и витаминов, влияющих на процессы роста, размножения, кроветворения и иммунитета. Всасывание марганца, поступающего в организм с питьевой водой, незначительно вследствие гидролиза катионов марганца и образования малорастворимых солей. По данным ВОЗ, содержание марганца в питьевой воде до 0,5 мг/л не приводит к нарушению здоровья человека. Однако его присутствие в таких концентрациях может быть неприемлемым для водопотребителей, поскольку вода приобретает металлический привкус и окрашивает ткани при стирке. Отечественный норматив марганца в воде установлен на уровне 0,1 мг/л по органолептическому признаку (окрашивание); класс опасности - 3.

Медь. Медь и ее соединения широко распространены в окружающей среде и поэтому часто обнаруживаются в природных водах. Концентрации меди в природных водах обычно составляют десятые доли миллиграмма на 1 л, в питьевой воде могут увеличиваться за счет вымывания из материалов труб и арматуры. Химические свойства меди в воде зависят от значения рН воды, концентрации в ней карбонатов, хлоридов и сульфатов.

Медь - необходимый элемент метаболизма человека, она играет большую роль в образовании эритроцитов, высвобождении тканевого железа и в развитии скелета, центральной нервной системы и соединительной ткани. Проявления хронического токсического действия соединений меди, поступающих с питьевой водой, маловероятны из-за гомеостатического механизма ее регулирования, а также рвотного действия при высоких концентрациях.

Медь придает воде неприятный вяжущий привкус в низких концентрациях, что лимитирует ее содержание в питьевой воде. Это обстоятельство необходимо учитывать в технологии производства напитков, а также при выборе источника водоснабжения для производства бутилированной питьевой воды. ПДК меди в воде - 1,0 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредости, класс опасности - 3.

Молибден - необходимый для организма элемент, но расстройства здоровья при его недостатке в рационе описаны только у домашних животных. Его избыток может вызывать нарушения обмена пуриновых оснований, которые выражаются в полиартралгиях и артрозах (молибденовая подагра).

Содержание молибдена в подземных и поверхностных водах обычно на уровне тысячных и сотых долей миллиграмма на 1 л, однако известны геохимические провинции, например в Томской области, где концентрации молибдена в воде достигают десятых долей миллиграмма в 1 л. В районах промышленной добычи молибдена, в загрязненных сточными водами поверхностных водных объектах отмечалась концентрация молибдена до 1 мг/л. Следует отметить, что биологическая активность этого элемента в водах с высоким содержанием сульфатов ниже, так как последние способствуют выведению молибдена с мочой, так как последние способствуют выведению молибдена с мочой. ПДК молибдена в воде - 0,07 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 3.

Мышьяк. В середине XIX в. среди населения одного из городов Силезии появились массовые заболевания, получившие название копытной болезни из-за характерных наростов-мозолей на коже стоп. В дальнейшем было выявлено, что это явилось следствием хронического отравления колодезной водой, содержащей высокие концентрации мышьяка. У людей, потреблявших питьевую воду с высоким содержанием мышьяка, встречались также различные формы поражения кровеносных сосудов. Известны случаи интоксикации мышьяком в результате потребления для питьевых целей воды из законсервированной шахты по добыче мышьяковистой руды. МАИР считает доказанной роль мышьяка, содержащегося в воде, в возникновении опухолевых заболеваний человека. По оценкам экспертов ВОЗ, воздействие в течение всей жизни мышьяка, поступающего с водой в концентрации 0,2 мг/л, дает риск развития рака кожи у 5% потребителей такой воды.

Содержание мышьяка в пресных поверхностных и подземных водах, как правило, невысоко, но на территориях биогеохимических провинций, связанных с залеганием полиметаллических руд, может превышать 1 мг/л. Формы, в которых мышьяк находится в водах с реакцией рН, близкой к нейтральной, различны: это могут быть мышьяковистая кислота в молекулярной форме, анионы мышьяковой кислоты, комплексные соединения с органическим веществом. Специальные исследования показали одинаковую степень опасности для здоровья воды, содержащей указанные формы мышьяка.

В отходах промышленности (гидрохимические процессы цветной металлургии, зола ТЭЦ, работающих на угле), идущих в отвалы, могут быть высокие концентрации мышьяка, представляющие реальную опасность загрязнения грунтовых и межпластовых вод.

ПДК мышьяка в воде - 0,01 мг/л; признак вредности - санитарно-токсикологический; класс опасности - 1.

Никель. В природных водах никель содержится в концентрациях порядка сотых и тысячных долей миллиграмма на 1 л, повышаясь в районах месторождения никелевых руд до единиц миллиграмма на 1 л. Этот элемент может поступать со сточными водами металлообрабатывающей и химической промышленности, концентрация никеля в которых составляет 0,01–274 мг/л. Сернокислый, хлористый и азотнокислый никель хорошо растворяются в воде. В программе глобального экологического мониторинга, принятой ООН в 1980 г., никель упомянут как одно из наиболее опасных загрязняющих веществ окружающей среды. В последней четверти XX в. наблюдалось резкое возрастание выброса никеля в атмосферу, связанное в основном со сжиганием каменного угля. На протяжении года в биологическую миграцию вовлекаются сотни тысяч тонн никеля. Это приводит к повышению его концентрации в воде источников водоснабжения, что влечет за собой необходимость контроля его содержания в питьевой воде.

Жизненная необходимость (эссенциальность) никеля была показана в 70-е гг. XX в., но никельдефицитные патологические состояния у человека не описаны. При избыточном поступлении никеля в организм поражаются тонкие биохимические процессы на клеточном и субклеточном уровнях. При длительном контакте с аэрозолями этого элемента у рабочих развивается рак легкого и желудка; при поступлении никеля через желудочно-кишечный тракт канцерогенный эффект не описан. ПДК никеля в воде - 0,02 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 2.

Нитраты и нитриты. В середине XX в. в США были описаны два смертельных случая токсического цианоза среди детей раннего возраста в результате использования для разведения молочных смесей колодезной воды, содержащей высокие концентрации нитратов. Причиной смерти было накопление в крови метгемоглобина - деривата гемоглобина, неспособного к переносу кислорода из крови в ткани. В дальнейшем это заболевание получило название водно-нитратной метгемоглобинемии, которое не совсем точно отражает патогенетический механизм метгемоглобинообразования. Метгемоглобин образуется в результате связывания оксигемоглобина не с нитратами, а с нитритами, появляющимися за счет восстановления нитратов в кишечнике человека. Восстановительная среда в кишечнике наблюдается у людей, страдающих дисбактериозом, нарушениями ферментной активности кишечника.

Считается, что основной источник поступления нитратов в организм человека - растительные продукты питания. Однако следует учитывать, что нитраты воды в 1,5 раза токсичнее нитратов, содержащихся в овощах. При повышенном содержании этих соединений в воде ее роль в нагрузке организма нитратами будет ведущей.

В последние два десятилетия большое внимание привлекает проблема канцерогенной опасности, связанной с присутствием в воде нитратов и нитритов. Сами эти соединения канцерогенным действием, по-видимому, не обладают, но в 1967 г. впервые была экспериментально показана возможность образования канцерогенных N-нитрозосоединений из нитрита натрия и вторичных легконитрозируемых аминов в желудочном соке человека. Многочисленные работы, опубликованные в последующем, не только подтвердили способность нитритов и нитратов участвовать в синтезе N-нитрозаминов, но и выявили их способность снижать резистентность организма к воздействию других бластомогенных и мутагенных агентов.

Уровень нитратов в воде, с которого увеличивается потенциальная канцерогенная опасность для населения, пока не установлен, но специалисты ВОЗ считают, что признанный в мире норматив содержания этих соединений в воде, безопасный в отношении метгемоглобинемии (10 мг/л по азоту или 45 мг/л по NO ₃), не опасен и по признаку канцерогенности.

Нитраты и нитриты в воде могут быть природного и антропогенного происхождения. Соединения природного происхождения не достигают, как правило, концентраций, опасных для здоровья. Они служат санитарными показателями, отражающими динамику процессов естественного самоочищения водных объектов от органического природного загрязнения. Основной источник нитратов антропогенного происхождения - минеральные азотные удобрения на всех этапах их жизненного цикла - от производства до применения. Следующий по важности источник - жидкие отходы индустриальных животноводческих комплексов. Изначально в процессе их образования азот находится в составе органических комплексов, однако при вынужденном длительном хранении жидкий навоз минерализуется до нитратов, концентрации которых могут быть очень высокими. Изложенное позволяет сделать вывод о том, что проблема нитратного загрязнения окружающей среды, в том числе и воды, в настоящее время одинаково актуальна как для развитых, так и для развивающихся стран. ПДК нитратов в воде - 45 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 3.

Ртуть - серебристый жидкий металл, легко испаряется, образуя пары. Она широко распространена во всех элементах окружающей среды в силу высокой летучести паров металла, но гигиеническое значение имеют локальные очаги антропогенного загрязнения, к сожалению, встречающиеся часто как на урбанизированных территориях, так и в сельской местности.

Фоновые концентрации ртути в атмосферном воздухе 0,8–1,2 нг/м³ . Основной природный источник ее поступления в атмосферный воздух - естественный процесс испарения из земной коры (до 125 тыс. т в год). Антропогенные источники играют существенно меньшую роль в общей эмиссии ртути в атмосферный воздух, но являются ведущими в плане воздействия на здоровье человека. В зоне влияния промышленных предприятий, производящих или потребляющих ртуть, ее концентрация в атмосферном воздухе может достигать 1400 нг/м³ .

Источники антропогенного загрязнения атмосферного воздуха ртутью - ТЭЦ, заводы цветной металлургии, целлюлозно-бумажные, цементные заводы. Имеет значение поступление в воздух ртути, связанное с применением ртутьсодержащих сельскохозяйственных фунгицидов. Из атмосферного воздуха пары и аэрозоли соединений ртути попадают в водные объекты в результате седиментации и с осадками. В незагрязненных водных объектах концентрация ртути колеблется от 0,01 до 0,5 мкг/л, в реках, загрязненных сточными водами, она может составлять сотни и тысячи микрограммов на 1 л.

Миграция и распределение ртути в природной среде осуществляется в виде круговорота двух типов. Первый, глобальный по своим масштабам, включает атмосферный перенос ее паров от наземных источников в Мировой океан. Второй - локальный и основан на процессах метилирования неорганической ртути, поступающей из техногенных источников. Наиболее значим процесс ее метилирования в водной среде, приводящий к накоплению метилртути в рыбе и других морепродуктах, потребление которых вызывает интоксикации различной степени тяжести.

Присутствующие в приземном слое атмосферного воздуха пары ртути сорбируются частицами аэрозоля, почвой, зелеными насаждениями и коробками зданий.

Суточное поступление ртути в организм человека, как правило, не превышает 20 мкг. Уровень поглощения организмом этого элемента зависит от пути поступления и формы ее соединений. Вдыхаемые пары ртути на 80% задерживаются в организме. Поглощение ее неорганических форм, поступающих с пищей, не превышает 7% от общей поступающей дозы. Метилртуть, напротив, практически полностью всасывается в желудочно-кишечном тракте. Независимо от формы ртуть преимущественно накапливается в почках, тканях головного мозга и волосах. Волосы - хороший диагностический биосубстрат, использующийся в эпидемиологических исследованиях населения. Считается, что содержание ртути в волосах детей не должно превышать 0,9–1,0 мкг/г.

Ртуть не выполняет никакой физиологической функции в организме человека. Она высокотоксична и кумулятивна. В основе патогенеза хронической ртутной интоксикации малыми дозами лежит высокое сродство ртути с сульфгидрильными группами многих ферментов, а также нарушения клеточных мембран. Эти нарушения универсальных биохимических механизмов и структур находят свое выражение в тех или иных синдромах, зависящих от индивидуальных особенностей организма.

Патогенез и клинические проявления интоксикации органическими соединениями ртути принципиально отличаются от интоксикации неорганической ртутью. Для неорганических соединений этого элемента характерны поражения почек и печени, органические соединения отличаются нейротоксичностью, эмбриотоксичностью. В силу этого гигиенические нормативы для неорганической ртути и ее алкилпроизводных различны, что необходимо учитывать при организации лабораторного контроля качества воды.

С питьевой водой в обычных условиях поступает не более 15% поглощенной организмом ртути. Неорганическая ртуть в природных водах способна к метилированию. Считается, что в источнике водоснабжения, загрязненном неорганическими соединениями этого элемента, метилированная в результате естественных процессов (более токсичная) ртуть составляет 0,1% от валового загрязнения. Из этого следует, что вода, содержащая неорганическую ртуть на уровне гигиенического норматива, будет безопасна и в отношении алкилртути.

Неорганические соединения ртути задерживаются при коагуляции и отстаивании на сооружениях водопровода. По литературным данным, питьевая вода, подготовленная традиционными методами из воды источника, в котором отмечалась высокая концентрация ртути, содержала не опасные для здоровья человека концентрации этого элемента.

ПДК в воде неорганических соединений ртути - 0,0005 мг/л; лимитирующий показатель - санитарно-токсикологический; класс опасности - 1.

ПДК_сс неорганических соединений ртути (в пересчете на Hg) в атмосферном воздухе 0,0003 мг/м³ ; лимитирующий показатель - резорбтивный; класс опасности - 1.

Свинец. В странах Западной Европы известны случаи тяжелых отравлений свинцом при употреблении водопроводной воды. Высокие концентрации свинца в воде (0,6–2,0 мг/л) были обусловлены применением свинцовых труб и резервуаров в системах водопровода. В нашей стране использование свинца в водопроводной практике запрещено.

В настоящее время ни в производственных, ни в бытовых условиях не наблюдается тяжелых свинцовых отравлений, сопровождающихся кишечной коликой, истощением и приводящих к смерти. Однако, обладая крайне высокой способностью к кумуляции в костях, свинец способен вызывать нарушения эритропоэза, поражать нервную систему, почки, приводить к раннему атеросклерозу. При концентрации в питьевой воде 0,1 мг/л организмом кумулируется 50% поглощенного свинца и его содержание в крови составляет 0,025 мг/л. Такое содержание свинца в крови считается предельным, так как при небольшом его превышении наблюдаются нарушения процесса образования эритроцитов. Результаты этих и других исследований послужили основанием для установления ПДК свинца в воде на уровне 0,01 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 2. Особенно важен контроль содержания свинца в пищевом сырье и воде, используемых в индустрии детского питания. Дело в том, что детским организмом свинец усваивается в 3–4 раза интенсивнее, чем взрослым.

Содержание свинца в подземных водах, как правило, не превышает современный норматив, но в районах залежей полиметаллических руд, особенно в мягких водах и водах с низким значением рН, могут создаваться опасные концентрации свинца.

В незагрязненных озерных и речных водах природное содержание свинца не превышает 0,01 мг/л, однако может повышаться при поступлении промышленных сточных вод. Значительное количество свинца (от 50 до 90%) задерживается на очистных сооружениях водопровода при использовании обычных методов водоподготовки.

Селен - необходимый микроэлемент для организма человека; он является участником многих биохимических процессов, синтеза специфических белков. Входит в состав глютатионпероксидазы - фермента, способного в синергизме с витамином Е к нейтрализации свободных радикалов. При высоком содержании селена в питьевой воде нарушаются формирование эмали зубов, кальциевый обмен, страдают функции печени.

Селен часто присутствует в подземных водах, но фоновые концентрации его, как правило, не превышают допустимых (ПДК селена в воде - 0,01 мг/л; лимитирующий признак - санитарно-токсикологический; класс опасности - 2). Однако известны геохимические провинции (Тува, Южный Урал), где в воде обнаруживались концентрации селена до 0,4 мг/л.

Сероводород (дигидросульфид, H₂ S) - бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц. В значительных концентрациях присутствует в атмосферном воздухе районов нефтяных и газовых месторождений, предприятий по переработке сырой нефти. Побочный продукт при коксовании угля, очистке серосодержащих масел, производстве сероуглерода, вискозного шелка и в ряде других производств. Продуцируется бактериями в процессе распада растительного и животного белка, в частности на очистных сооружениях канализации городских сточных вод, на площадках навозохранилищ животноводческих комплексов.

Сероводород - раздражающий и удушающий газ. Порог восприятия запаха H₂ S варьирует в широком диапазоне и в зависимости от индивидуальной чувствительности составляет от 0,0008 до 0,2 мг/м³ . Вместе с тем наблюдается привыкание к запаху сероводорода вследствие торможения ольфакторных рецепторов и человек перестает замечать его присутствие в воздухе даже в значительных концентрациях. Отсутствие предупреждающего сигнала может привести к развитию хронических интоксикаций различной степени выраженности как у промышленных рабочих, так и среди населения.

Наиболее ранними признаками воздействия H₂ S являются тошнота, головные боли, нарушение сна, раздражение слизистых верхних дыхательных путей и бронхов. Наряду с этими признаками у части населения могут наблюдаться вегетососудистые расстройства, воспаление слизистой оболочки глаз (покраснение и отечность конъюктивы), расстройства желудочно-кишечного тракта. Считается, что хроническое воздействие H₂ S в низких концентрациях способно вызывать легочные изменения, аналогичные изменениям при воздействии таких веществ, как SO₂ и NO₂ .

В подземных водах сероводород может образовываться при трансформации сульфида железа - компонента горных пород; вода приобретает запах тухлых яиц. Запах может появляться и в застоявшейся питьевой воде в распределительной сети в результате истощения растворенного кислорода и последующего восстановления сульфата под воздействием сульфидредуцирующих бактерий. Получение с питьевой водой дозы сероводорода, опасной для здоровья, маловероятно.

ПДК сероводорода в питьевой воде - 0,05 мг/л по органолептическому показателю вредности; класс опасности - 4. ПДК_мр сероводорода в атмосферном воздухе поселений - 0,008 мг/м³ по рефлекторному показателю вредности.

Сероуглерод (CS₂ ) - бесцветная жидкость, обладающая запахом, похожим на запах хлороформа. Технический продукт имеет крайне неприятный гнилостный запах. Испаряется при комнатной температуре. В наибольших масштабах CS₂ используется в производстве вискозного шелка, а также при синтезе ускорителей вулканизации каучука, флоритирующих реагентов, в качестве растворителя в целом ряде производств.

В основном известен как промышленный яд, действующий на человека в условиях производства. Однако, по данным ряда публикаций, его годовая эмиссия в атмосферный воздух России составляет от 30 до 50 тыс. т, что позволяет отнести CS₂ к достаточно распространенным веществам, загрязняющим атмосферный воздух поселений, находящихся в зоне влияния производств вискозного шелка. В условиях воздействия повышенных концентраций CS₂ проживает до 5,1 млн человек.

Литературные данные о влиянии на здоровье сероуглерода немногочисленны и противоречивы. Он представляет собой яд системного действия, высокотоксичный и кумулятивный. Обладая высоким сродством ко всем органам и тканям, CS₂ характеризуется сложным механизмом токсического действия, включающим ингибирование активности некоторых ферментов; хелатный эффект воздействия его метаболитов на важнейшие микроэлементы организма; нарушение метаболизма катехоламинов и витаминов, в частности витамина В₆ и никотиновой кислоты; нарушение липидного обмена; токсическое воздействие на печень вследствие разрушения цитохрома Р-450.

Политропностью токсического действия CS₂ обусловлен синдромальный характер ответа организма человека на его воздействие. При хронической интоксикации у человека могут наблюдаться раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз; психоэмоциональные нарушения: подавленность, эмоциональная неустойчивость, бессонница, нарушения сердечно-сосудистой системы: повышение артериального давления, атеросклеротические изменения сосудов, вегетативная дистония. Часто наблюдаются:

эндокринные расстройства - нарушение функции щитовидной железы, снижение активности коры надпочечников, расстройство менструального цикла;
желудочно-кишечные расстройства - упорные запоры, метеоризм, гастрит, энтерит, язва двенадцатиперстной кишки;
расстройства зрения – уменьшение остроты, нарушение аккомодации, ослабление роговичного рефлекса конъюнктивы, точечные воспалительные инфильтраты роговицы;
анемия - снижение числа эритроцитов, содержания гемоглобина, понижение цветного показателя крови.

Лица молодого возраста и женщины более чувствительны к действию сероуглерода.

ПДК_мр сероуглерода - 0,03 мг/м³ , ПДК_сс - 0,005 мг/м³ ; лимитирующий показатель - рефлекторно-резорбтивный.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) получили широкое распространение как в быту, так и в промышленности. Их большие количества по завершении технологического процесса сбрасываются со сточными водами. Несмотря на гигиенические и экологические требования при их синтезе об отборе для внедрения в производство только способных к биоразложению (так называемых мягких СПАВ), сточные воды и после очистки содержат значительные количества этих соединений, и поверхностные источники водоснабжения оказались повсеместно ими загрязнены. Главное потребительское свойство СПАВ - поверхностная активность - позволяет им мигрировать через горные породы, представляющие собой водоупоры, что может привести к загрязнению СПАВ подземных горизонтов, считающихся надежно защищенными.

Будучи сами малотоксичными, СПАВ при поступлении в организм способствуют проникновению через биологические мембраны малорастворимых соединений, либо высокотоксичных (металлоорганические соединения), либо канцерогенных (ПАУ, производные бензола). Однако основной признак неблагоприятного воздействия СПАВ на питьевую воду - это изменение органолептических свойств, в первую очередь пенообразование, придание воде привкуса. Наличие СПАВ в воде водного объекта приводит к интенсивному развитию микрофлоры, что нарушает санитарный режим водного объекта.

Стронций. В местностях, где для питьевых целей используется вода глубоких подземных горизонтов с повышенным содержанием стронция, при массовых медицинских обследованиях детей выявлены нарушения развития костной ткани, проявляющиеся в задержке развития зубов, позднем заращении родничка, снижении процента детей с гармоничным физическим развитием. Отмеченная патология - отражение известного из биохимии факта конкурентных отношений стронция и кальция при распределении в организме.

Аналогичные данные были получены в санитарно-токсикологическом эксперименте. Результаты натурных и экспериментальных исследований послужили основанием для предложения отечественного норматива содержания стабильного стронция в питьевой воде - 7,0 мг/л; лимитирующий признак - санитарно-токсикологический; класс опасности - 2. Подземные воды, обогащенные стронцием, распространены на территории ряда областей европейской части России, в Прикаспии и Якутии. Особенно высокие концентрации (выше 7 мг/л) обнаружены в подземных водах Смоленской, Тверской областей, Среднем Поволжье, Астраханской и Московской областей. Содержание стронция в речной воде, как правило, составляет десятые доли миллиграмма на 1 л и лишь на некоторых территориях возрастает до нескольких миллиграммов на 1 л.

Фенол (оксибензол, карболовая кислота, С₆ Н₅ ОН) - бесцветные легкоиспаряющиеся кристаллы со специфическим запахом. Порог восприятия запаха - 4 мкг/м³ . Источники поступления фенола в атмосферный воздух - коксохимические и металлургические комбинаты, производство фенолформальдегидных смол, мебельные и кожевенные производства. В воздух жилых и общественных зданий фенол поступает из полимерных строительных материалов, в частности используемых для герметизации панельных швов, покрытий полов и мебели.

Ежегодное поступление фенола в атмосферный воздух по России оценивается в 2,5–7,5 тыс. т. Концентрации фенола, часто превышающие гигиенические нормативы в атмосферном воздухе, наблюдаются преимущественно в городах с металлургическими и коксохимическими производствами. Запах фенола от этих источников ощущается на расстоянии до 3 км и более. По ориентировочным расчетам, на территориях с концентрациями фенола, превышающими гигиенические нормативы, проживает более 9 млн человек.

Фенол обладает как рефлекторным, так и резорбтивным действием. Присутствующий в воздухе фенол вызывает раздражение дыхательных путей, головокружение, головную боль, одышку, сердцебиение, нарушение сна; возможны аллергические проявления. Предположительно он участвует в развитии у человека так называемого синдрома больных зданий, для которого характерны проявления расстройства здоровья, нередко возникающие при хронической интоксикации фенолом.

ПДК_мр фенола в атмосферном воздухе - 0,007 мг/м³ ; показатель вредности - рефлекторный. ПДК в воде - 0,001 мг/л; лимитирующий показатель - органолептический (запах); класс опасности - 4.

Формальдегид (муравьиный альдегид, CHOH) - газ с резким раздражающим запахом. Основной источник его поступления в атмосферный воздух поселений - промышленные предприятия, производящие и использующие его в технологических процессах, и отходящие газы автотранспорта. В воде формальдегид образуется при озонировании воды, в результате окисления озоном примесей воды органического происхождения.

Формальдегид относится к веществам, обладающим выраженной токсичностью, вызывает раздражение конъюнктивы глаз и слизистой верхних дыхательных путей, аллергические реакции на коже - экземы, аллергические дерматиты, а также бронхиальную астму и астматические бронхиты, выступает активным сенсибилизатором. Установлено его негативное влияние на менструальный цикл и протекание беременности, на уменьшение послеродовой массы тела детей. Формальдегид - один из наиболее известных мутагенов. По современным представлениям, он относится к веществам, вероятно канцерогенным для человека (по классификации МАИР - группа 2А).

Поскольку формальдегид - вещество, обладающее рефлекторно-резорбтивным действием, его ПДК в атмосферном воздухе установлена в двух размерностях: ПДК_мр - 0,035 мг/м³ и ПДК_сс - 0,003 мг/м³ .

Формальдегид может поступать в воздух помещений жилых и общественных зданий не только с атмосферным воздухом, но и выделяясь из строительных и отделочных материалов на полимерной основе, широко использующихся в настоящее время в практике строительства. Источником поступления этого вещества в воздушную среду помещений жилых и общественных зданий также являются домашняя и офисная мебель, синтетические покрытия полов и стен, в состав которых входят мочевиноформальдегидные и фенолформальдегидные смолы. Небольшие количества формальдегида образуются в процессе горения бытового газа, содержатся в табачном дыме, некоторых аэрозольных косметических средствах (консервант), в дезинфицирующих препаратах. При оценке значения различных источников в формировании "формальдегидной нагрузки" на человека было выявлено, что в реальных условиях квартиры ее обитатели в некоторых случаях могут быть подвергнуты воздействию формальдегида в степени, сопоставимой с промышленной вредностью.

В 1989 г. в качестве временной была предложена ПДК формальдегида в воздухе жилых и общественных зданий на уровне 0,01 мг/м³ (т.е. в 3 раза выше ПДК в атмосферном воздухе!) по возможному канцерогенному действию.

В то же время содержание формальдегида в воздухе жилищ в Дании нормируется на уровне 0,148 мг/м³ , в Нидерландах, Швеции и ФРГ - 0,123 мг/м³ . Как следует из изложенного, проблема санитарной охраны воздуха жилищ от загрязнения формальдегидом остается открытой; кардинальное ее решение - замена полимерных смол, содержащих формальдегид, на менее вредные и опасные субстанции. ПДК формальдегида в воде - 0,05 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 2.

Фотооксиданты (фотохимические окислители) - продукты, образующиеся в результате воздействия солнечной ультрафиолетовой радиации на вещества-предшественники, присутствующие в атмосферном воздухе. Реакции фотоокисления характеризуются сложностью, многоступенчатостью, различной скоростью протекания и до настоящего времени детально не изучены. Наиболее значимые вещества-предшественники - оксиды азота и ряд углеводородов различной степени активности в отношении фотохимических реакций. Основные образующиеся продукты-фотооксиданты - озон (О₃ ), ПАН и ПБН.

Причиной фотохимических превращений в приземном слое атмосферы современных городов служит высокая степень загрязнения воздуха углеводородами и NО₂ , основные источники поступления которых в атмосферный воздух - автотранспорт и различного рода промышленные предприятия. Наиболее активно процесс образования продуктов фотоокисления происходит летом.

В практике контроля содержания фотооксидантов в атмосферном воздухе чаще всего используется метод их суммарного определения как соединений одного класса на основе реакций с йодистым калием.

Фоновые концентрации фотооксидантов в воздухе находятся в пределах 10–80 мкг/м³ . В городах их концентрации могут достигать 800 мкг/м³ . ПАН и ПБН обычно образуются в атмосфере одновременно с О₃ в соотношениях 1:50–1:100, колебания их концентраций следуют за колебаниями концентраций О₃ . Поскольку по характеру биологического действия ПАН и ПБН практически не отличаются от О₃ (Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Фотохимические окислители. ВОЗ, Женева, 1981), далее будет рассмотрен только озон.

Озон (О₃) - бесцветный газ, с запахом свежести в малых концентрациях, сильный окислитель. В производственных условиях озон образуется при газосварочных работах, работе озонаторных установок, фотокопировальных машин и УФ-ламп. Как источники первичной эмиссии О₃ в атмосферу эти источники малозначимы. Практически весь озон, присутствующий в приземном слое атмосферного воздуха поселений, - продукт фотохимических реакций.

В районах, удаленных от источников загрязнения атмосферного воздуха, максимальная часовая концентрация О₃ редко достигает 100 мкг/м³ . В городах с интенсивным движением автотранспорта концентрация озона до 30% дней в году превышает 200 мкг/м³ .

В опытах на волонтерах изучены сенсорные свойства О₃ : порог ощущения запаха (15–40 мкг/м³ ), наименьшая концентрация, вызывающая раздражение глаз (200 мкг/м³ ), нарушение зрительного восприятия (400–1000 мкг/м³ ). В концентрациях свыше 200 мкг/м³ отмечались нарушения функций органов дыхания. При таких же уровнях среди населения наблюдались повышение частоты случаев острых респираторных заболеваний, обострений хронических бронхитов и бронхиальной астмы.

Предположительно озон является мутагеном. При комбинированном действии озона, оксида азота и диоксида серы наблюдалось потенцирующее влияние на функцию легочной вентиляции по сравнению с изолированным действием веществ. В натурных исследованиях на городском населении установлено, что первые неблагоприятные сенсорные эффекты появляются при концентрациях озона порядка 200–500 мкг/м³ , что подтверждается и в опытах на животных. Озон и другие фотооксиданты в суммарных концентрациях 80–160 мкг/м³ нарушают развитие многих растений.

ПДК озона в атмосферном воздухе поселений имеют следующие значения: ПДК_мр - 0,16 мг/м³ , ПДК_сс - 0,03 мг/м³ ; лимитирующий показатель вредности - резорбтивный.

Фтор. Известно влияние избытка фтора в питьевой воде на развитие заболевания - флюороза , один из признаков которого - пятнистость эмали зубов. Последняя, появляясь в период формирования постоянных зубов, остается на всю жизнь; при глубоком поражении эмаль теряет прочность и разрушается. Но это только внешнее проявление болезни. Одновременно избыточное поступление фтора вызывает нарушения окостенения скелета у детей, изменения в мышце сердца и в деятельности нервной системы.

Недостаток фтора в рационе способствует развитию кариеса зубов - широко распространенного заболевания, основной причины потери зубов в юношеском и зрелом возрасте. Причин кариеса много: недостаток кальция в пищевом рационе, ослабление иммунного статуса организма, плохой уход за зубами и пр. Однако отмечено, что он значительно чаще встречается у населения, пользующегося водой с низкой концентрацией фтора.

Кроме влияния на развитие и функцию зубочелюстной системы фтор играет большую роль в регуляции минерального обмена скелета. В раннем возрасте он способствует процессу минерализации костей, а в пожилом уменьшает степень возрастной деминерализации костной ткани.

Несмотря на присутствие фтора в составе некоторых продуктов питания (чай, морепродукты), основное его количество, необходимое для жизнедеятельности организма, поступает с питьевой водой. В этом отличие фтора от остальных (порядка двух десятков) эссенциальных (необходимых) для организма человека микроэлементов. Большая пораженность населения кариесом зубов наблюдается при содержании фтор-иона в питьевой воде ниже 0,5 мг/л. Частота кариеса уменьшается по мере возрастания его концентрации до 1 мг/л. При возрастании концентрации фтора до 1,5–2,0 мг/л наблюдается крапчатость эмали зубов (первый признак флюороза) у 15–20% населения. У людей, потребляющих воду с концентрацией фтора более 3–6 мг/л, отмечается не только поражение зубов, но и деформирующие формы флюороза скелета. Принято, что содержание фтора в питьевой воде на уровне 1 мг/л безопасно и в то же время достаточно для проявления противокариозного эффекта (оптимальная концентрация). Таким образом, для фтора характерен узкий диапазон биологически значимых доз.

Степень биологической активности фтора зависит не только от его концентрации, но и от формы существования в воде. Наибольшей активностью обладает фтор-ион, фтор же комплексных соединений малодоступен для организма. Это обстоятельство учитывается при гигиенической оценке питьевой воды и должно приниматься во внимание при организации лабораторного контроля качества питьевой воды.

Для профилактики развития кариеса у населения, пользующегося водой с низким содержанием фтора, предложено проводить фторирование питьевой воды. Вопрос о его необходимости должен решаться в каждом случае отдельно с учетом содержания фтора в атмосферном воздухе, пищевом рационе населения и пораженности детей кариесом.

С 70-х гг. XX в. на страницах специальных журналов ведется дискуссия о возможном влиянии фтора питьевой воды на онкологическую заболеваемость населения. Поводом для дискуссии послужили данные о повышенной онкологической заболеваемости у рабочих, имеющих производственный контакт с фтором (горнодобывающая промышленность, производство алюминия), а также экспериментальные данные о канцерогенной активности фторида и сульфата бериллия, наблюдавшейся в опытах на крысах. Во всех случаях поступление фтора в организм осуществлялось ингаляционным путем. Прямые исследования влияния фтора воды на онкологическую заболеваемость населения не дали положительного ответа. Это позволило экспертам МАИР сделать вывод, что данные, на основании которых предполагается канцерогенная активность фтора воды, недостаточны для окончательного заключения и что необходимы дополнительные исследования по этому вопросу.

Массовое обследование источников водоснабжения России, проведенное в 50–60-е гг. XX в. , позволяет сделать вывод, что в 97% поверхностных и 68% подземных источников природное содержание фтор-иона не превышает 0,5 мг/л, а содержание фтор-иона свыше 1,5 мг/л наблюдается в 13% подземных источников. В настоящее время в связи с возросшим применением минеральных удобрений (суперфосфат), содержащих значительные примеси фторидов, концентрации фтор-иона в поверхностных источниках возросли. Следует учитывать также возможность локального повышения его концентрации в источниках, загрязненных сточными водами алюминиевых, суперфосфатных и криолитовых заводов. Большое количество фтора поступает в организм людей, проживающих в зоне влияния этих предприятий, и с атмосферным воздухом. При оценке обеспеченности организма фтором следует учитывать дополнительное поступление его с фторсодержащими зубными пастами. ПДК фтора в воде установлена с учетом климатического района: I и II - 1,5 мг/л, III - 1,2 мг/л, IV - 0,7 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 2.

Хром широко распространен во всех элементах окружающей среды, но в силу малой растворимости его концентрации в воде природного происхождения не достигают гигиенически значимых величин.

В результате загрязнения промышленными выбросами (сточные воды, твердые отходы) часто обнаруживаются локальные очаги повышенных концентраций хрома в почве и водных объектах. Последние, как поверхностные, так и подземные, могут загрязняться непосредственно (поступление сточных вод) и в результате миграции из мест захоронения твердых отходов. Основные источники загрязнения окружающей среды хромом - гальваническое и кожевенное производство, текстильная промышленность и производство специальных сплавов.

В природных соединениях хром, как правило, представлен трехвалентной формой, отходы промышленности содержат шестивалентный хром. Соединения трехвалентного хрома малорастворимы и плохо всасываются в желудочно-кишечном тракте. Считается, что токсические свойства присущи шестивалентному хрому. Установлено, что хром необходим для организма, однако его механизм физиологического действия не раскрыт. Неблагоприятные эффекты при поступлении этого элемента в организм заключаются в поражении почек и печени. Хром приводит к возникновению язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Известен аллергизирующий эффект этого элемента, связанный с его высокой способностью к комплексообразованию (хромовый дерматит). Доказаны канцерогенный и мутагенный эффекты. ПДК хрома в воде - 0,05 мг/л по санитарно-токсикологическому лимитирующему признаку вредности, класс опасности - 2.

Цианиды. Под цианидами понимают неорганические соединения с ионом СN^– . Органические соединения с циан-ионом называются нитрилами. Цианиды - промежуточные продукты метаболизма организма животных, в том числе и человека.

Техногенными источниками поступления цианидов в окружающую среду служат производства полимеров, кокса, извлечение благородных металлов, гальванопластика, ряд производств органического синтеза.

Циан-ион обладает выраженной реакционной способностью, в результате чего его высокие, токсичные концентрации в воде источников водоснабжения крайне редки и связаны с аварийными ситуациями на промышленных предприятиях. При хлорировании питьевой воды в условиях нейтральной активной реакции и при наличии свободного хлора концентрации цианидов снижаются до очень низких значений.

Норматив цианидов в 1977 г. из стандарта питьевой воды США исключен как практически нецелесообразный из-за их низкого содержания в используемой питьевой воде. В отечественных нормативных документах установлена ПДК цианидов в воде на уровне 0,07 мг/л по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 2.

Цинк. Уровни цинка в поверхностных и грунтовых водах обычно не превышают 0,01 и 0,05 мг/л соответственно, однако его концентрация в водопроводной воде может достигать 2 мг/л за счет вымывания этого микроэлемента из водопроводных труб.

Цинк - незаменимый микроэлемент, поскольку входит в состав жизненно необходимых ферментов и витаминов. Его накопления в организме в обычных условиях не наблюдается. Вода с концентрацией цинка свыше 5 мг/л (соответствует ПДК цинка по санитарно-токсикологическому признаку вредности, класс опасности - 2) имеет вяжущий привкус.

Радиоактивные вещества. Особый вид химического загрязнения среды обитания человека - присутствие в ней (или поступление в нее) радиоактивных веществ.

Влияние природных радионуклидов, содержащихся в питьевой воде, на коллективную дозу облучения населения очень невелико, но локально имеют место случаи значительного облучения за счет радона (одного из газообразных продуктов распада урана), встречающегося в некоторых месторождениях пресных подземных вод.

Количество радионуклидов техногенного происхождения в питьевой воде обычно весьма ограничено благодаря практике осуществления технологических циклов и постоянному надзору за их источниками. Однако опасность ядерной промышленности лежит не только в сфере аварий и катастроф. Тем не менее около 250 радиоактивных изотопов поступают в среду обитания в результате работы ядерных установок. Эти радиоактивные частицы вместе с водой, пылью, пищей и воздухом попадают в организм животных, людей, вызывая раковые заболевания, врожденные дефекты развития, снижение функции иммунной системы, и увеличивают общую заболеваемость населения. Учитывая широкое использование расщепляющихся материалов в различных отраслях производства, нельзя рассчитывать только на контроль радиоактивного загрязнения на самом производстве; необходим радиационный контроль и воды источника питьевого водоснабжения, и атмосферного воздуха. Эти мероприятия осуществляются в рамках радиационно-гигиенического мониторинга на территории зоны наблюдения радиационно-опасного объекта. Скрининговый контроль обязателен и за уровнем альфа- и бета-излучения воды источника централизованной системы питьевого водоснабжения, и за питьевой водой централизованных систем питьевого водоснабжения.

Органические вещества. В воде источников водоснабжения обнаружено несколько тысяч органических веществ самых разных химических классов и групп. Органические соединения природного происхождения (гуминовые вещества, различные амины и др.) в малых концентрациях могут изменять органолептические свойства воды. По этой причине мала вероятность проявления их токсических свойств в питьевой воде централизованных систем питьевого водоснабжения; к тому же они успешно удаляются в процессе водоподготовки.

Несомненно, что органические вещества техногенного происхождения при поступлении в организм с питьевой водой могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье. Аналитический контроль их содержания в питьевой воде затруднен не только ввиду громадного их числа, но и вследствие того, что многие из них весьма неустойчивы и в воде постоянно трансформируются как во времени, так и в пространстве. При осуществлении такого контроля трудно идентифицировать все органические соединения, присутствующие в питьевой воде. К счастью, многие из них обладают выраженными органолептическими свойствами (запах, вкус, окраска, способность к пенообразованию), что служит основой ограничения их содержания, и облегчают контроль в питьевой воде. Примеры таких веществ - СПАВ, в незначительных, нетоксических концентрациях образующие пену, фенолы, придающие воде специфический запах, многие фосфорорганические соединения.

Суммарное содержание органических веществ в воде источника водоснабжения и в питьевой воде косвенно контролируется по показателям БПК и ХПК.

БПК и ХПК - принятые в гигиене, гидрохимии и экологии интегральные показатели, характеризующие содержание в воде нестабильных (неконсервативных) органических веществ, трансформирующихся в водной среде путем гидролиза, химического и биохимического окисления и других процессов.

С помощью этих показателей содержание органических веществ выражается косвенно, через количество кислорода, необходимого для их окисления - биохимического (БПК) или химического (бихроматного) (ХПК).

Прямой аналитический контроль органических веществ в воде должен быть направлен на определение достаточно стабильных (консервативных) веществ, не обладающих выраженными органолептическими свойствами, но представляющих повышенную опасность для здоровья в силу высокой токсичности, кумулятивности или способности вызывать отдаленные (мутагенные - изменяющие наследственные структуры, канцерогенные, эмбриотоксические, гонадотоксические) эффекты, неблагоприятные для здоровья индивидуума или последующих поколений. Важное гигиеническое значение имеют сельскохозяйственные пестициды, ПАУ и ГСС.

Среди тысяч органических веществ природного и техногенного происхождения, присутствующих в атмосферном воздухе, ученые выделяют группу веществ, приоритетных для контроля их присутствия в силу высокой токсичности и стойкости. Эту группу назвали стойкие органические загрязнения - СОЗ (англ. persistent organic pollutants - POP ) Понятие появилось в тексте Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях, сформулированной 23 мая 2001 г. на инициированной ООН Конференции полномочных представителей в Стокгольме.

Конвенция вступила в силу 17 мая 2004 г. при ее ратификации первоначально 128 участниками. Подписавшиеся закрепили обязательства по запрещению производства и использования 9 химических веществ из списка СОЗ, ограничению использования ДДТ для контроля малярии и по разработке программ пресечения ненамеренного образования диоксинов и фуранов. В 2011 г. в список были добавлены следующие 12 соединений.

ДДТ.
Алдрин (пестицид-инсектицид, первоначально инсектицидного действия, оказавшийся токсичным для рыб, птиц и человека).
Ди элдрин (пестицид, производное алдрина; в почве алдрин быстро превращается в диэлдрин, который имеет период полувыведения из почвы 5 лет, в отличие от 1 года для алдрина).
Эндрин (пестицид - инсектицид и дератизатор, высокотоксичен для рыб).
Х лордан (инсектицид против термитов, токсичный для рыб и птиц, воздействует на иммунную систему человека, потенциальный канцероген).
Мирекс (инсектицид против муравьев и термитов, не токсичен для человека, но является потенциальным канцерогеном).
То ксафен (инсектицид против клещей, потенциальный канцероген).
Геп тахлор (инсектицид, против почвенных насекомых; токсичен для птиц, скорее всего привел к уничтожению локальных популяций канадских гусей и американской пустельги в бассейне реки Колумбии, США; потенциальный канцероген).
Полихлорированные ди фенилы (ПХД, группа веществ).
Гексахлор бензол (ГХБ) (пестицид-фунгицид, воздействует на репродуктивную систему).
Полихлордибензоди оксины (ПХДД, группа веществ).
Полихлордибензо фураны (ПХДФ, группа веществ; по структуре очень похожи на диоксины; многие их токсические эффекты совпадают).

К Конвенции имеется три приложения, которые дифференцируют перечень следующим образом:

приложение A (запрещение производства и ликвидация - п. 2–8);
приложение B (ограничение использования - ДДТ);
приложение C (непреднамеренное производство - ГХБ, ПХД и ПХДД/ПХДФ).

После Четвертого съезда сторон Конвенции в мае 2009 г. было принято решение о включении в список еще 9 органических соединений:

альфа-гексахлорциклогексан (в приложение А);
бета-гексахлорциклогексан (в приложение А);
хлордекан (в приложение А);
гексабромбифенил (в приложение А);
гекса- и гептахлорбифениловый эфир (в приложение А);
линдан (в приложение А);
пентахлорбензол (в приложение А и С);
перфтороктановый сульфонат, его соли и соли перфтороктанового сульфонилфторида (в приложение В);
тетрабром- и пентабромдифениловый эфиры (в приложение А).

Самые токсичные соединения представлены в списке C. Они производятся непреднамеренно, являются побочным продуктом совершенно разных производств из различных отраслей.

Основные источники ПХД и ПХДД/ПХДФ:

установки сжигания отходов (конверторы, мусоросортировочные заводы);
цементные печи (по производству цемента, извести, керамической плитки, стекла, кирпича и пр., специальные цементные печи по сжиганию опасных отходов);
целлюлозное производство с хлорными отбеливателями;
различные технологические процессы металлургического производства:
- вторичное производство меди;
- агломерационные установки на предприятиях чугунной и сталелитейной промышленности;
- вторичное производство алюминия;
- вторичное производство цинка;
автотранспорт;
угольные, мазутные и работающие на сырой нефти электростанции;
различные химические производства, стихийные пожары на полигонах ТКО, в ходе производства битума и асфальта и пр.;
производство пластмасс, пластификаторов, пенистых материалов.

Существует международная организация IPEN - International POPs Elimination Network (Межнациональная сеть уничтожения СОЗ), которая проводит различные исследования, разрабатывает и реализует программы международного сотрудничества в области уничтожения СОЗ.

Федеральный закон РФ № 164-ФЗ "О ратификации Стокгольмской конвенции о стойких органических загрязнителях" был подписан президентом России 27 июня 2011 г.

Сельскохозяйственные пестициды . Исходя из целевого назначения пестицидов для них характерна высокая биологическая активность. По химической природе они весьма разнообразны; наиболее часто среди них встречаются хлорорганические и фосфорорганические соединения, карбаматы.

Хлорорганические пестициды первых поколений отличались крайне высокой стабильностью и способностью к биоаккумуляции. Они продолжают циркулировать в природной среде и сейчас. Несмотря на запрещение в середине 60-х гг. XX в. применения ДДТ, до сих пор его продолжают находить в тюленьем жире в Арктике и Антарктике, а также в молоке кормящих женщин, не имевших производственного контакта с пестицидом. Такой же стабильностью обладает и гексахлорциклогексан - действующее начало широко известного инсектицида линдана.

Менее стабильны в водной среде фосфорорганические пестициды, но в связи с высокими дозами их применения, а также с широким ассортиментом соединений возможность загрязнения ими источников водоснабжения весьма высока.

Неблагоприятные эффекты, связанные с постоянным получением с питьевой водой малых доз пестицидов, могут быть различными, но все они, как правило, связаны с нарушением тех или иных ферментных систем. Как следствие, в дальнейшем могут развиваться различные болезни обмена веществ, расстройства функций иммунной системы. Особенно опасен длительный контакт с пестицидами женщин в период беременности и детей. Среди населения, подвергавшегося воздействию пестицидов через питьевую воду, было больше случаев вирусного гепатита, чем среди населения, пользовавшегося водой из благополучного по химическому составу источника. Высокие концентрации пестицидов в воде источника водоснабжения могут влиять на микрофлору воды, изменять устойчивое соотношение между количеством патогенных и санитарно-показательных видов микрофлоры. Это обстоятельство необходимо учитывать при трактовке результатов бактериологического анализа воды и оценке санитарных ситуаций.

Многие пестициды (амины, амиды) способны к нитрозированию. В связи с высокими дозами азотных удобрений при интенсивных агротехнологиях возникает реальная опасность загрязнения источников водоснабжения нитрозосоединениями, канцерогенная опасность которых бесспорна.

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) представляют собой большую группу органических соединений, в молекуле которых присутствуют два или более бензольных кольца. Кроме того, в составе молекулы ПАУ могут быть и неароматические кольца. ПАУ могут синтезироваться некоторыми бактериями, водорослями и высшими растениями, но гигиенически значимые количества этих соединений поступают в окружающую среду как продукты неполного сгорания органического топлива, побочные и промежуточные продукты органического синтеза. Основные источники ПАУ связаны с химическим производством и различными процессами сжигания. Эти соединения загрязняют все объекты окружающей среды. ПАУ малорастворимы в воде, но обладают высокой способностью к сорбции на глинах и других донных осадках, поэтому в воде источника водоснабжения измеренные величины концентраций ПАУ могут быть выше, чем те, которые возможны на основании представления об их растворимости. При воздействии солнечного света с достаточной энергией УФ-излучения ПАУ подвергаются в водной среде фотолизу.

Сведения о хронической токсичности ПАУ при их поступлении в организм немногочисленны. Они могут вызывать различные поражения кожи (и ее сальных желез), костного мозга и лимфатической системы.

В числе ПАУ - соединения, обладающие канцерогенными свойствами; потенциально опасными для человека в этом отношении признаны 14 ПАУ. Наиболее сильным канцерогеном, кроме того, обладающим наибольшей относительной стабильностью по сравнению с другими канцерогенными ПАУ, служит БП.

Большую опасность для здоровья представляют полихлорированные ПАУ - дибензо-n -диоксины (ПХДД), ПХДФ и полихлорбифенилы (ПХБФ). Эти вещества обладают высокой стабильностью в природной среде и чрезвычайно высокой токсичностью. Расчетные среднесмертельные дозы диоксинов для человека измеряются сотыми долями миллиграмма на 1 кг массы тела. При длительном воздействии крайне низких доз они способны вызывать канцерогенный, тератогенный, гонадотоксический и иммуносупрессивный эффекты.

Полихлорированные ПАУ поступают в водные объекты со сточными водами производств хлорфенолов и их производных. ПХБФ используются как добавки к трансформаторным маслам для снижения пожароопасности. Они широко применялись и в других отраслях: как растворители для красок и чернил, в производстве пластмасс. Возможно поступление полихлорированных ПАУ в грунтовые и межпластовые воды в результате миграции в грунтах на территории полигонов захоронения промышленных отходов. Высокая стабильность этих соединений (период полураспада от 1 года до 10 лет в зависимости от местных условий) приводит к их накоплению в объектах природной среды даже при поступлении небольших количеств. ПХДД и ПХДФ обнаруживаются в атмосферном воздухе и почве промышленных городов и их пригородов. Публикации о наличии этих веществ в воде источников единичны, однако в донных отложениях различных водных объектов они обнаруживаются часто.

В организм человека полихлорированные диоксины и дибензофураны поступают в основном с продуктами питания и витающей в атмосферном воздухе пылью. Однако в связи с наблюдающимся процессом их накопления в объектах природной среды в перспективе диоксины и дибензофураны могут появиться в биологически значимых концентрациях в воде источников водоснабжения.

Галогеносодержащие соединения (ГСС) обнаруживаются в питьевой воде городов некоторых стран. Среди них особенно актуальны тригалометаны. Эти вещества появляются в воде в результате загрязнения источников водоснабжения промышленными сточными водами некоторых производств. Однако основная причина их содержания в питьевой воде связана с процессами ее обеззараживания, и прежде всего хлорирования. В ходе хлорирования воды образуются сотни ГСС, качественный и количественный состав которых зависит от исходного содержания в воде предшественников - гуминовых и фульвокислот, хинонов, фенолов и др.

Основываясь на данных о максимальной концентрации ГСС, определявшихся в воде, частоте их обнаружения в питьевой воде и воде источников, степени бластомогенной и мутагенной активности и др., составлен список наиболее значимых с гигиенических позиций ГСС. В группу приоритетных соединений вошли:

хлороформ;
четыреххлористый углерод;
дихлорбромметан;
дибромхлорметан;
трихлорэтилен;
тетрахлорэтилен;
бромоформ;
дихлорметан;
1,1-дихлорэтилен.

ГСС обладают высокой биологической активностью; их воздействие проявляется в отдаленных последствиях - развитии злокачественных опухолей, генетических болезнях и т.п. В эпидемиологических наблюдениях за состоянием здоровья потребителей водопроводной воды, содержащей ГСС, обнаружена повышенная заболеваемость опухолями желудочно-кишечного тракта и мочевого пузыря. Однако этот факт трудно отнести лишь за счет ГСС, так как в той же воде присутствовали и другие вещества, известные как канцерогены. Кроме того, обследованное население испытывало влияние и загрязненного канцерогенами атмосферного воздуха.

В экспериментальных отечественных и зарубежных исследованиях на животных канцерогенный эффект отмечался лишь при дозах ГСС в десятки и сотни тысяч раз выше концентраций, которые реально обнаруживаются в питьевой воде. В подобной ситуации окончательный вывод об опасности содержания ГСС в питьевой воде сделать не представляется возможным. Однако следует прислушаться к мнению ученых о том, что длительное действие даже следовых количеств канцерогенов, содержащихся в питьевой воде, может усилить все возможные неблагоприятные для здоровья эффекты этих соединений.

Стирол (винилбензол, этенилбензол, С₈ Н₈ ) - бесцветная жидкость с едким запахом. Порог ощущения запаха - 70 мкг/м³ . Источники загрязнения атмосферного воздуха - предприятия нефтеперерабатывающей промышленности, производства полистирола и армированных пластиков, искусственного каучука. Стирол присутствует в отработавших газах автотранспорта (до 2,5% от общего количества углеводородов в выбросе), следствием чего является диффузное загрязнение атмосферного воздуха городов этим веществом. Обнаруживается в воздухе помещений жилых и общественных зданий как продукт деструкции полимерных материалов.

В России до 2 млн человек проживает на территориях с повышенным содержанием стирола в атмосферном воздухе. Основной путь поступления стирола в организм человека - ингаляционный. Если суточное поступление стирола с питьевой водой не превышает 0,002 мг, то с атмосферным воздухом - от 0,006 до 0,4 мг, а с воздухом помещений жилых и общественных зданий может достигать 1 мг.

Стирол - яд общетоксического действия. Он оказывает влияние на центральную и периферическую нервные системы, кровеносную и иммунную системы, вызывает поражение печени и почек, нарушает обменные процессы в организме, раздражает слизистые носа, носоглотки и глаз. У рабочих, занятых в производстве стирола и полистирола, отмечены случаи возникновения рака лимфоидной и гемопоэтической тканей, а также лейкозы. Стирол считается потенциальным мутагеном, вызывающим хромосомные нарушения у животных и генетические эффекты в соматических клетках человека.

Стирол быстро метаболизируется микросомами легочных клеток с образованием миндальной кислоты, которая выводится с мочой. Содержание миндальной кислоты в моче используется в качестве экспозиционного теста при воздействии стирола.

Гигиенические нормативы стирола в атмосферном воздухе поселений: ПДК_мр - 0,04 мг/м³ , ПДК_сс - 0,002 мг/м³ ; лимитирующий показатель - рефлекторно-резорбтивный.