МУ 2.1.5.720-98 Обоснование гигиенических нормативов химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования
1. Методические указания подготовлены под руководством д. м. н. Г. Н. Красовского и д. м. н. З. И. Жолдаковой коллективом авторов: к. м. н. Н. А. Егоровой, д. м. н. З. И. Жолдаковой, к. м. н. О. О. Синициной, к. х. н. Н. В. Харчевиковой (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН).
2. Утверждены и введены в действие Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 15 октября 1998 года.
Главный государственный санитарный врач Российской Федерации
15 октября 1998 г.
Дата введения: с момента утверждения
2.1.5 ВОДООТВЕДЕНИЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ, САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДОЕМОВ
Обоснование гигиенических нормативов химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно бытового водопользования
Методические указания
Введение
Настоящие методические указания являются вторым, переработанным и дополненным изданием «Методических указаний по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов» и подготовлены взамен указанного документа, который был издан в 1976 г. и не переиздавался. За этот период накоплены новые данные о взаимодействии веществ и организма, веществ и водной среды, в таких аспектах как:
· закономерности развития токсического процесса «доза-время-эффект»;
· количественные зависимости «химическая структура - токсичность»;
· соотношение общетоксических и специфических, в т. ч. отдаленных эффектов;
· особенности проявления материальной и функциональной кумуляции от режима воздействия;
· зависимость стабильности и трансформации веществ от влияния физических, химических и биологических факторов;
· количественные соотношения между пороговыми дозами и концентрациями веществ по трем признакам вредности: органолептическому, общесанитарному, и токсикологическому.
Обобщение этих материалов нашло отражение в новых критериях, принципах и методах нормирования, на основании которых::
· разработана гигиеническая классификация опасности веществ, загрязняющих воду;
· обоснованы методы изучения и новая классификация стабильности и трансформации веществ в воде;
· создана система методов прогноза токсичности и опасности веществ; определены значимость, условия и ограничения использования результатов экспресс экспериментов для расчета параметров хронической токсичности;
· систематизированы критерии установления пороговой дозы в подостром эксперименте ( Пдпэк или Limsubac ) и при хроническом воздействии (ПДхр. или Limchr );
· установлены дифференцированные коэффициенты перехода от ПДхр. к МНД;
- предложен алгоритм оценки способности веществ к кумуляции;
· усовершенствованы методы изучения способности веществ вызывать специфические, в т. ч. отдаленные эффекты;
· уточнены методы определения пороговых концентраций по органолептическому и общесанитарному признакам вредности ( Пкорг. и Пксан.);
· определены особенности обоснования нормативов в воде в зависимости от области применения веществ;
· введены в законодательство новые виды нормативов - ОДУ и региональные нормативы;
· внедрена концепция комплексного нормирования с учетом ДСД и рекомендовано использовать ДСД при установлении региональных нормативов;
· разработаны методы установления ПДК и ОДУ для смесей постоянного состава;
· созданы отечественные базы данных о токсичности и опасности веществ, получена возможность использования зарубежной информации (в частности, по системе Internet ), что позволяет перейти от получения эмпирических данных к планированию исследований на основе имеющихся данных о близких по свойствам и строению веществах.
Полученные новые данные позволили разработать систему последовательного (этапного) обоснования гигиенических нормативов веществ в водных объектах, которая положена в основу данного методического документа.
Настоящие методические указания предназначены для специалистов учреждений медицинского профиля, аккредитованных на право проведения исследований по обоснованию гигиенических нормативов веществ в воде.
1. Общие положения
В соответствии с законодательством Российской Федерации гигиенические нормативы предназначены для охраны всех видов вод, используемых населением, в том числе поверхностных, подземных водоисточников и водопроводной воды. Предусматриваются следующие виды нормативов:
· предельно допустимые концентрации (ПДК).
· ориентировочные допустимые уровни (ОДУ).
ПДК-максимальная концентрация вещества в воде, в которой вещество при поступлении в организм в течение всей жизни не оказывает прямого или опосредованного влияния на здоровье населения в настоящем и последующих поколениях, а также не ухудшает гигиенические условия водопользования.
ОДУ - ориентировочный допустимый уровень химического вещества в воде - временный гигиенический норматив, разрабатываемый на основе расчетных и экспресс - экспериментальных методов прогноза токсичности, и применяемый только на стадии предупредительного санитарного надзора за проектируемыми или строящимися предприятиями, реконструируемыми очистными сооружениями.
Значимость ПДК и ОДУ в системе водно-санитарного законодательства определяется тем, что:
· соблюдение этих нормативов создает благоприятные условия водопользования, обеспечивая безопасность воды для здоровья населения;
· наличие нормативов позволяет рассчитать нормы ПДС и использовать их при предупредительном и текущем санитарном надзоре;
· сопоставление реальных уровней содержания веществ в воде с их ПДК или ОДУ дает возможность судить, в какой мере вредны и при каких условиях могут быть безвредными промышленные и другие загрязнения, а также оценить эффективность водо-охранных мероприятий;
· гигиенические нормативы необходимы при выборе приоритетных показателей загрязнения воды;
· сертификация материалов, реагентов, оборудования, технологий, используемых в системах водоснабжения и очистке сточных вод проводится с использованием гигиенических нормативов мигрирующих в воду веществ.
1.1. В настоящем документе приведены методы обоснования гигиенических нормативов отдельных или объединенных технологией производства (например, целлюлозно-бумажной, нефтехимической промышленности, цветной, черной металлургии и т.п.) химических соединений, как с учетом общих закономерностей токсичности и опасности, так и особенностей нормирования групп веществ однонаправленного применения (ПАВ, средств бытовой химии, красителей, лекарственных средств, реагентов, применяемых в водоподготовке) и препаратов постоянного смешанного состава.
1.2. Общие критерии и принципы разработки гигиенических нормативов:
· использование системы последовательного обоснования нормативов веществ как основы планирования исследований;
· переход от эмпирического получения данных по единой стандартной схеме нормирования к различным по сложности схемам исследований и оценки результатов в зависимости от свойств и особенностей токсического действия нормируемого химического соединения;
· обязательное использование методов прогноза токсичности и опасности веществ для планирования экспериментов и верификации полученных результатов;
· комплексное изучение неспецифических и специфических реакций организма на интоксикацию с учетом предполагаемого или известного механизма действия вещества (и/или близких по структуре веществ);
· изучение стабильности и оценка относительной опасности исходного вещества и продуктов трансформации, как одного из ведущих критериев вредности;
- использование результатов эпидемиологических исследований для коррекции величин ПДК и принятия решения о необходимости обоснования региональных нормативов;
· в перспективе, по мере накопления соответствующих данных:
- учет «судьбы» вещества в окружающей среде;
- транссредовые переходы, накопление в объектах окружающей среды, биоаккумуляция и накопление в трофических цепях - для разработки рекомендаций о необходимости регионального нормирования на основе допустимой суточной дозы (ДСД);
- применение альтернативных методов оценки токсичности и опасности веществ;
- оценка иммунотоксического действия веществ и др.
2. Нормативные ссылки
2.1. Закон Российской Федерации « О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 19 апреля 1991 года.
2.2. Положение о государственном санитарно-эпидемиологическом нормировании, утвержденное постановлением Правительства Российской Федерации от 5 июня 1994 года № 665 с изменениями и дополнениями от 30 июня 1998 года № 680.
2.3. Положение о Государственной санитарно-эпидемиологической службе Российской Федерации, утвержденное постановлением Правительства Российской Федерации от 30 июня 1998 года № 680.
3. Схема последовательного (этапного) обоснования нормативов веществ в воде
Особенность гигиенического нормирования химических веществ в воде заключается в том, что при установлении ПДК учитывается несколько признаков вредности: органолептический, токсикологический и общесанитарный. Минимальная из двух (или трех) величин рекомендуется как ПДК с указанием лимитирующего признака вредности.
Оптимальный объем экспериментов следует определять в зависимости от токсичности конкретного вещества.
Методической основой определения оптимального объема исследований служит схема последовательного (этапного) нормирования. Она позволяет последовательно использовать комплекс расчетных и экспресс - экспериментальных (ускоренных) и углубленных экспериментальных приемов и определить, исходя из класса опасности вещества, стадию, на которой научное обоснование ПДК вещества в воде может быть завершено.
3.1. Составной частью схемы является классификация опасности веществ, загрязняющих воду.
В классификации веществ используется несколько критериев ( таб. 3.1).
3.1.1. Основной критерий-соотношение между признаками вредности. Если пороговые концентрации по органолептическому (Пкорг.) или общесанитарному (Пксан.) признаку вредности существенно ниже, чем ПКхр. по токсикологическому признаку вредности, вещество рассматривается как мало опасное (4-й класс) или умеренно опасное (3-й класс).
3.1.2. Второй критерий - абсолютная величина ПКхр. - применяется только для веществ, которые предполагается нормировать по токсикологическому признаку вредности: чем ниже величина ПКхр., тем опаснее вещество.
3.1.3. Третий критерий - соотношение DL 50 /ПДхр.- является количественным критерием кумулятивных свойств веществ. Используется для уточнения 1-3 классов опасности, установленных согласно п. 3.1.1 и с учетом положения, согласно которому вещество тем более опасно, чем более выражена его способность к кумуляции.
3.1.4. Четвертый критерий - способность веществ вызывать отдаленные эффекты - обусловлен тем, что отдаленные эффекты следует рассматривать как более опасное, по сравнению с общетоксическим, действие. По этому критерию оцениваются вещества при уточнении 1-3 классов опасности.
Классификация опасности веществ при этапном обосновании ПДК (ОДУ) веществ в воде
оценки опасности веществ
Первый (чрезвычайно опасные)
3.1.5. Пятый критерий - стабильность вещества. С учетом стабильности, относительной токсичности и опасности вещества и продуктов его трансформации могут быть изменены класс опасности, величина норматива и рекомендации к методам контроля.
3.2. Схема последовательного обоснования ПДК веществ состоит из шести стадий, представленных в табл. 3.2.
Широкое использование расчетных методов прогноза параметров токсичности на каждой стадии исследований служит для правильного планирования экспериментов на последующих стадиях и может рассматриваться как дополнительный критерий надежности при разработке ПДК.
Определение и уточнение класса опасности на всех стадиях гигиенической оценки вещества позволяет сделать заключение о том, достаточен ли объем полученной на данной стадии информации для надежного обоснования ПДК (или ОДУ) или необходим переход к следующей стадии методической схемы.
3.2.1. Первая стадия - «принятие предварительного решения» - предусматривает:
· анализ литературы, информационных баз о физико-химических свойствах, биологической и фармакологической активности нормируемого и близких по структуре соединений;
· изучение технологии производства и схем применения вещества;
· расчет DL 50, ПДхр. (ПКхр.), МНД (МНК) по физико-химическим и известным токсикометрическим параметрам, по ПДК в других объектах окружающей среды, по аналогии [ 1];
· в том случае, когда у вещества есть хорошо изученные структурные аналоги - сравнительную оценку его токсичности и соединений генетически родственного ряда на тест-объектах.
Это позволяет получить информацию об основных характеристиках, служащих ориентирам при определении объема дальнейших исследований по схеме последовательного обоснования норматива вещества в воде, включая;
· степень изученности вещества, его принадлежность к уже хорошо изученному или совершенно новому классу химических содинений;
· выраженность и механизм токсического действия;
· способность вызывать отдаленные эффекты;
· наличие утвержденных ПДК в других средах, а также допустимые уровни содержания вещества в объектах окружающей среды, установленные в других странах;
· пути поступления в окружающую среду;
· химические свойства вещества, агрегатное состояние, наличие для него ГОСТа ил ТУ.
На основании полученных данных принимаются следующие решения:
· если вещество может поступать в водные объекты при производстве, хранении, транспортировании использовании какой-либо продукции в промышленности, сельском хозяйстве и в быту, мигрировать в воду из контактирующих с ней материалов, оборудования и реагентов, или каким-то другим путем, включая аварийные ситуации, делается заключение о необходимости обоснования ПДК этого вещества в воде;
· если получена достоверная информация, позволяющая дать рекомендации о величине ПДК по аналогии или по действующим зарубежным регламентам, обоснование гигиенического норматива вещества может быть завершено на стадиях ускоренной оценки или эксперсс-эксперимента;
· если по данным литературы вещество относится к особо опасным (например, наркотикам, гормональным препаратам), вызывает выраженные отдаленные эффекты, в частности, канцерогенный, мутагенный, тератогенный, дается рекомендация о запрете на сброс вещества в составе сточных вод.
Далее переходят ко второй стадии исследований и планированию экспериментов с учетом сведений о физико-химических свойствах и особенностях биологической активности вещества.
3.2.2. Вторая стадия - «ускоренная оценка» - начинается с установления пороговых концентраций по органолептическому (ПКсан.), признакам вредности независимо от степени опасности данного вещества или структурно близких соединений.
Оценивается стабильность и трансформация веществ в обычных условиях с учетом естественных процессов открытых водных объектов, при нагревании до температуры кипения и под действием факторов, имеющих место при очистке сточных вод и питьевой воды - хлора, озона, УФИ с применением аналитических, органолептических методов, биотестирования. Определяется класс стабильности вещества по гигиенической классификации ( табл. 5.1). Если по результатам исследований стабильности аналитическими или косвенными методами вещество относится к 3 или 4 классам мало - или нестабильных веществ, последующая оценка опасности исходного соединения и продуктов трансформации проводится в сравнительном плане на основе схемы этапного нормирования. Выявление продуктов трансформации в большей степени, чем исходное вещество, влияющих на качество воды, может служить основанием для химической идентификации и обоснования гигиенических нормативов отдельных, наиболее гигиенически значимых из этих соединений [ 1 ] .
В токсилогических исследованиях определяются параметры острой токсичности - DL 50 , TL 50 и др. при пероральном введении, а при наличии информации о выраженной способности вещества проникать через неповрежденную кожу - параметры острой токсичности для кожно-резорбтивного действия [ 1]. Желательно определение пороговой дозы однократного действия ( Limac ). Полученные данные используются для прогнозирования параметров хронической токсичности вещества - пороговой (ПДхр.) и максимально недействующей (МНД) доз или концентраций (ПКхр., МНК) общетоксического действия в условиях хронического опыта. Величины ПДхр., МНД, ПКхр. и МНК рассчитываются по экспериментально установленным значениям DL 50 , TL 50 и на основе смешанных математических моделей, включающих наряду с токсикометрическими параметрами, физико-химические, биологические константы или элементы зависимостей «структура-активность». Используются также результаты прогнозирования параметров хронической токсичности на предыдущем этапе схемы. Возможет расчет пороговых доз кожно-резорбтивного действия [ 1]. По соотношению расчетных ПКхр. и экспериментально установленных ПКорг. и ПКсан. определяется класс опасности вещества.
Исследования могут быть закончены на этой стадии, если:
· вещество относится к хорошо изученному структурному ряду сходных по механизму действия химических соединений и методы прогноза хронической токсичности основаны на данных репрентативного ряда нормированных в воде веществ;
· по соотношению расчетных параметров хронической токсичности и экспериментально установленных пороговых концентраций по влиянию на органолептические свойства воды и санитарный режим водоемов вещество принадлежит к 4-му классу опасности;
· достоверно известно, что вещество не вызывает отдаленных эффектов;
· вещество легко в течение не более 24 часов гидролизуется с образованием уже нормированных продуктов трансформации.
При соблюдении этих условий возможно установление ПДК для веществ 4-го класса и ОДУ для веществ 3-4 классов опасности.
В остальных случаях переходят к третьей стадии исследований, предварительно определяя в условиях острых опытов видовые, половые и возрастные различия чувствительности животных к веществу.
3.2.3. Третья стадия - «экспресс-эксперимент» - предусматривает проведение подострых и экспресс экспериментальных исследований с последующим прогнозом полученных результатов на более длительные сроки воздействия.
В подострых опытах изучаются:
· общетоксический эффект - по специфическим и интегральным показателям (с применением функциональных нагрузок) при ежедневном энтеральном введении вещества для всех веществ и в отдельных случаях, для ограниченного числа веществ, - при поступлении через кожу (только если острая токсичность при кожно-резорбтивном действии близка или на более низком уровне, чем при пероральном введении вещества);
· основные отдаленные эффекты:
- гонадотоксический - в конце подострого опыта по функциональным показателям;
- эмбритоксический - если он может ожидаться по литературным данным или по структурной аналогии;
- мутагенный - в опытах на лабораторных животных (например, по микроядерному тесту);
- процессы накопления веществ в органах и тканях и выведение его и/или метаболитов из организма.
Основная цель подострых опытов - обоснование пороговой дозы подострого эксперимента (ПДпэк) по общетоксическому действию и пороговых доз по отдаленным эффектам.
Результаты исследований используют для прогнозирования пороговой дозы хронического действия (ПДхр.) и МНД на основе зависимости «доза-время-эффект» и расчета соотношения пороговых доз подострого опыта по общетоксическому и отдаленным эффектам ( табл. 10.2 и 11.1).
Если установлено, что ПДКпэк по общетоксическому эффекту значительно ниже (в 10 и более раз) порога отдаленного эффекта, то в условиях хронического опыта отдаленные эффекты можно не изучать.
На стадии экспресс эксперимента проводят химическую идентификацию продуктов трансформации нормируемого вещества, если предыдущие исследования свидетельствуют об их значительно более выраженном, чем у исходного вещества, неблагоприятном влиянии на качество воды. Принимается решение о необходимости отдельных экспериментальных исследований с наиболее гигиенически значимым (и) продуктом (продуктами) трансформации для обоснования его (их) гигиенического норматива.
Объем исследований, предусмотренный тремя стадиями схемы, достаточен для обоснования ПДК веществ 3-4 классов опасности, относящихся к хорошо изученным структурным рядам. Возможно установление ОДУ веществ 2-го класса опасности.
3.2.4. Четвертая стадия - хронический эксперимент» - является необходимым элементом при оценке токсического действия веществ, отнесенных по результатам первых трех стадий исследований к 1-2 классам опасности, особенно в случаях выявления у них отдаленных эффектов, а также для надежного нормирования малоизученных соединений 3-го класса опасности. Включает трехмесячный или, в случае нарастания токсического эффекта во времени, большей продолжительности опыт с ежедневным введением вещества (или продуктов его трансформации) животным и предусматривает экспериментальное определение пороговой и недействующей доз изучаемых соединений с учетом их токсико-динамических свойств и видов биологического действия в соответствии с современным уровнем знаний.
Наряду с изучением общетоксического эффекта проводят исследования:
· гонадотоксического эффекта по функциональным и морфологическим показателям, если на предыдущих стадиях схемы эти виды биологического действия были выявлены в тех же дозах, что и общетоксический эффект.
Четыре стадий схемы достаточно для надежного обоснования ПДК большинства веществ 11-3 классов опасности с учетом коэффициента запаса по основным видам отдаленных эффектов при экстраполяции данных с животных на человека.
3.2.5. Пятая стадия - «специальная» - необходима для чрезвычайно токсичных и высококумулятивных веществ при недостатке информации о характере токсического действия, для веществ 1-го класса опасности, обладающих канцерогенным и атеросклеротическим эффектами, а также для изучения специальных видов биологического действия:
Эта стадия включает пожизненные опыты, изучение развивающегося потомства 1-го и 2-го поколения и т. д.
3.2.6. Шестая стадия - «эпидемиологические исследования» - включается в схему при возможности вычленить влияние данного вещества из всего комплекса воздействующих факторов, и/или рассчитать зависимость «концентрация-риск». Полученные результаты могут служить основанием для корректировки ПДК с учетом влияния на состояние здоровья населения и условий водопользования в районе ниже сброса сточных вод, содержащих изученное вещество. Стадия позволяет уточнить гигиенические рекомендации к условиям сброса сточных вод на основе аналитического контроля за содержанием вещества и/или продуктов трансформации в воде.