Гигиеническое нормирование содержания тяжелых металлов в объектах окружающей среды

Гигиеническое нормирование содержания тяжелых металлов в объектах окружающей среды

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального заведения

Кафедра Безопасность жизнедеятельности

Курсовая работа

по дисциплине «Введение в специальность»

на тему:

“ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ“

Уфа - 2007

Оглавление

Введение

1 Принципы гигиенического нормирования и санитарно-гигиеническая характеристика тяжелых металлов

1.1 Нормирования качества окружающей среды

1.2 Санитарно-гигиеническая характеристика тяжелых металлов

1.2.1 Соединения меди

1.2.2 Соединения цинка

1.2.3 Соединения свинца

1.2.4 Соединения мышьяка

1.2.5 Соединения хрома

1.2.6 Соединения марганца

1.2.7 Соединения железа

1.2.8 Соединения кобальта

1.2.9 Соединения никеля

2 Гигиеническое нормирование содержания тяжелых металлов в объектах окружающей среды

2.1 Воздух

2.2 Вода

2.3 Почва

2.4 Пищевые продукты

2.5 Корма для сельскохозяйственных животных

Выводы

Литература

Приложение. Краткий словарь экологических терминов

РЕФЕРАТ

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ, ЗАГРЯЗНЕНИЕ, ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА, ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (ПДК), ЗДОРОВЬЕ, ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ, ВОДА, ВОЗДУХ, ПОЧВА, ПИЩЕВЫЕ ПРОДУКТЫ, КОРМА ДЛЯ ЖИВОТНЫХ

В курсовой работе рассмотрены принципы гигиенического нормирования некоторых тяжелых металлов (значения ПДК) в объектах окружающей среды и приведена санитарно-гигиеническая характеристика соединений меди, цинка, свинца, мышьяка, хрома, марганца, железа, кобальта и никеля.

Проанализированы значения ПДК в воздухе, воде, почве, пищевых продуктах и кормах для сельскохозяйственных животных.

Курсовая работа на 43 страницах, табл. 15, библиогр. 27, приложение 1

Введение

В последние годы из общего числа экотоксикантов выделены вещества, которые в малых дозах оказывают сильное индуцирующее или ингибирующее действие на ферменты - так называемые суперэкотоксиканты. В их числе - хлорированые диоксины и дибензофураны, полигалогенированные бифенилы, бензантрацены, нитрозоамины, нафтилнированные бифенилы, бензантрацены, нитрозоамины, нафтиламины, радионуклиды, хлор- и фосфорорганические пестициды и тяжелые металлы, являющиеся потенциальными мутагенами и канцерогенами.

Наряду с индуцирующим и ингибирующим действием суперэкотоксиканты могут вызывать у человека и животных резкое повышение чувствительности к окружающим ксенобиотикам и некоторым веществам природного происхождения.

Человек подвергается воздействию суперэкотоксикантоа при дыхании, с продуктами питания, с водой, в которой они кумулируются из почвы и гидросферы. Для них характерно ещё одно свойство - высочайшая подвижность в биосфере.

Указанные характеристики суперэкотоксикантов определяют комплексный характер их воздействия на человека и живые организмы, которое может вызывать мутагенный и канцерогенный эффект, а также привести к подавлению клеточного иммунитета, поражению внутренних органов и истощению организма.

В настоящее время предложены следующие подходы к ограничению загрязнения природной среды [1]:

- ограничения, основанные на обязательном соблюдении норм качества окружающей среды, т.е. санитарно-гигиенических требований (ПДК, ОДК и др.)

- ограничения, основанные на установлении предельных выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду (ПДВ, ПДС и т.п.):

- ограничения, связанные с выбором и соблюдением экономического оптимума при анализе затрат и ущерба;

- ограничения на базе всестороннего анализа природной среды.

Очевидно, что наилучшим подходом является последний. Однако он связан с большими сложностями, и в настоящее время чаще всего используются два первых.

Подход, основанный на санитарно-гигиенических требованиях к качеству окружающей среды, являются основным в России и большинстве стран мира.

Настоящая курсовая работа посвящена санитарно-гигиенической характеристике некоторых тяжелых металлов и нормированию содержания тяжелых в различных объектах окружающей среды.

Экологический аспект. При осуществлении любого вида человеческой деятельности неизбежно привнесение в окружающую среду различных загрязняющих веществ. Нормирование содержания токсичных тяжелых металлов в объектах окружающей среды позволяет целенаправленно совершенствовать технологию производства и снижать их негативное воздействие на здоровье человека.

Экономический аспект. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами приводит к деградации почвы, водоемов, причем все возрастающая степень загрязнения может оказаться необратимой. Применение гигиенических нормативов снижает степень загрязнения объектов окружающей среды и открывает возможность использования экономичных новых технологий использования природных ресурсов.

Социально-политический аспект. Экономический рост в РФ характеризуется ведущей ролью научно-технического прогресса. Система гигиенического нормирования направлена на необходимость создания новых безопасных в экологическом плане технологий. Это обеспечивает РФ создание новых процессов, которые хорошо вписываются в современную международную экономику и обеспечивают признание России как мирового лидера.

Концепция устойчивого развития. Выполнение постоянно совершенствующихся нормативов содержания тяжелых металлов в объектах окружающей среды, сохранение чистоты воздушной и водной среды, обеспечивают России устойчивое развитие, научно-технический прогресс и здоровье нации на протяжении всей жизни, как настоящего, так и будущих поколений.

1 Принципы гигиенического нормирования и санитарно-гигиеническая характеристика тяжелых металлов

В 2002 году был принят закон РФ «Об охране окружающей среды» (№7-ФЗ от 10.01.2002). Согласно этому закону под природой понимается природная среда как объективная реальность, существующая независимо от человека как следствие эволюционного развития материального мира и состоящая из естественных экосистем. Под окружающей средой в юридическом смысле понимается часть природной среды, преобразованная антропогенной деятельностью. Природа и окружающая среда создают окружающую природную среду, внутри которой живет и действует человек.

Объекты охраны окружающей природной среды согласно Закону делятся на природные объекты, природные ресурсы и природные комплексы.

Природные объекты - это земля, недра, воды, леса, животный мир и воздух.

Земля в юридическом значении - это плодородный слой почвы. Земельный фонд РФ составляет свыше 1707 млн га. Головным актом по охране земельного фонда является Земельный кодекс РФ.

Недрами называется часть земной коры, расположенная ниже почвенного слоя до глубин, доступных для геологического изучения, освоения и добычи полезных ископаемых. В 1990 г. Россия добывала 17% нефти, 25% газа, 15% угля и 14% железной руды от объема полезных ископаемых, добываемых в мире. Регулирует отношения по использованию и охране недр головной закон РФ «О недрах».

Воды в законодательстве определяются как ограниченный природный ресурс: реки, озера, моря, океаны, подземные источники, ледники. Охрана природных вод регулируется Водным кодексом РФ.

Леса - это совокупность древесной, кустарниковой и травянистой растительности на землях лесного фонда. Они выполняют многообразные экологические, культурно-оздоровительные и экономические функции: почвозащитные, климатообразующие, водоохранные, рекреационные, лечебные, эстетические; поставляют древесину, травы, техническое сырье; служат кормовыми угодьями. Охране лесов посвящены Основы лесного законодательства РФ.

Животный мир - все животные организмы: от низших до высших. Федеральный закон РФ «О животном мире» предусматривает пять основных требований: сохранение видового разнообразия, охрана среды обитания и условий размножения, сохранение целостности сообществ, рациональное использование и регулирование численности.

Атмосферный воздух - это, по существу, среда, которая окружает человека.

Природные ресурсы - источники потребления природы человеком. Относительно ресурсов используется термин рациональное природопользование. Ресурсы делят на исчерпаемые и неисчерпаемые, возобновляемые и невозобновляемые.

В одном природном объекте может быть сосредоточено несколько видов природных ресурсов. Например, лес - совокупность многих ресурсов: древесины, смол, другого технического сырья, животных и растительных пищевых продуктов, кислорода. Поэтому рациональное использование природных ресурсов помогает и охране природных объектов в целом.

Природные комплексы - территории, на которых функционирует несколько природных объектов, находящихся под охраной закона. К ним относятся и особо охраняемые территории: заповедники, заказники, национальные парки, лесопарки, редкие ландшафты.

Человек - составная часть природы, что делает его непосредственным и главным объектом охраны. Человек рассматривается и как субъект воздействия на окружающую природную среду, несущий ответственность за последствия своей деятельности, и как объект такого воздействия, наделенный соответствующими правами и гарантиями.

Центральная идея Закона «Об охране окружающей среды» - это нормирование качества окружающей среды.

1.1 Нормирование качества окружающей среды [2,3,7]

Нормативы лежат в основе измерения баланса экологических и экономических интересов человека. Закон определяет меру разумного сочетания интересов - это предельно допустимые уровни антропогенных воздействий, превышение которых создает опасность для природной среды и здоровья человека.

Нормативы качества природной среды являются основой для определения правомерности поведения субъектов экологических правоотношений, определяют степень эффективности выполнения экологических и правовых предписаний, экономику природоохранной деятельности. Конечная цель нормирования - обеспечение научно обоснованного сочетания экономических и экологических интересов - своего рода компромисс между экономикой и экологией.

Нормативы качества окружающей среды должны отражать требования к ней различных потребителей и обеспечивать сохранение экологического равновесия в природных экосистемах в пределах их саморегуляции.

Норматив становится юридически обязательным с момента утверждения его компетентными органами: Госкомсанэпиднадзором РФ и Министерством природных ресурсов РФ. Разработка нормативов ведется в трех основных направлениях: 1) гигиеническое нормирование качества окружающей среды, 2) экологическое нормирование допустимых нагрузок на экосистему и 3) регламентация объемов загрязнений, поступающих в окружающую природную среду.

Нормирование качества окружающей среды - это деятельность по установлению нормативов предельно допустимых воздействий человека не природу. Под действием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящая изменения в природную среду. Наиболее распространенным видом отрицательного воздействия является загрязнение, причиняющее вред здоровью и жизни человека, растительному и животному миру и экосистемам. Воздействие человека проявляется также в истощении ресурсов, уничтожении природных экосистем, нарушении стандартов на качество продукции вследствие превышения нагрузок на окружающую среду.

Гигиенические нормативы устанавливаются в интересах охраны здоровья человека и сохранения генетического фонда некоторых видов растительного и животного мира. Это наиболее разработанная система норм. Гигиеническое нормирование охватывает также производственную и жилищно-бытовую сферы жизни человека. Установленные и утвержденные нормативы обязательны на всей территории РФ.

Для питьевой воды предельно допустимые концентрации (ПДК) некоторых вредных веществ были утверждены еще в 1939 г. В настоящее время число установленных ПДК для водных объектов различного назначения приблизилось к 2000.

Для атмосферного воздуха в 1951 г были введены ПДК по 10 веществам, теперь их уже около 500.

Для почвы ПДК вредных веществ впервые установлены в 1980 г; сейчас нормативов более 100. Существуют также ПДК вредных веществ для рыбохозяйственных водоемов, для воздуха в зоне лесных массивов, для вод, используемых при орошении.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) - это такие концентрации вредных веществ, которые практически не оказывают влияния на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.

Методологической основой для разработки санитарно-гигиенических стандартов послужили методы, используемые в медицинской и ветеринарной токсикологии. Токсикант - ядовитое, вредное для здоровья вещество. Для оценки токсичности веществ проводятся опыты на животных с последующей экстраполяцией экспериментальных данных на человека. Количество вредного вещества, поступившего в организм, отнесенного к массе тела (мг/кг), называется дозой. Количество веществ, отнесенных к единице объема или массы воздуха (мг/м3), воды (мг/л), или почвы (мг/кг), называется концентрацией. Смертельные дозы и концентрации называются соответственно летальными дозой (ЛД) и концентрацией (ЛК). Доза, вызывающая гибель 50% подопытных организмов, обозначается как ЛД . В зависимости от степени токсичности ядовитых веществ выделяют 4 класса опасности (наиболее опасен 1-й класс). Воздействуя на организм, вредные вещества вызывают острые и хронические заболевания: острые возникают после однократного воздействия и могут приводить к смертельному исходу, хронические развиваются в результате систематического воздействия доз, не приводящих к острому отравлению. Хронические заболевания часто вызывают соединения свинца, марганца, пары ртути. Некоторые вещества, например, синильная кислота или цианистый калий вызывают только острые отравления.

Для большинства веществ устанавливают две пороговые: минимальную при остром отравлении (ПДКмин.остр) и минимальную при хроническом отравлении (ПДКмин.хрон).

Однако необходимо учитывать, что одни и те же концентрации вредных веществ по-разному воздействуют на организмы в зависимости от того, где они находятся: в воздухе, воде или почве. Поэтому ПДК вредных веществ в разных средах могут сильно различаться.

1.2 Санитарно - гигиеническая характеристика тяжелых металлов [4, 5]

Многие тяжелые металлы проявляют высокую токсичность в следовых количествах и концентрируются в живых организмах. В отличие от органических загрязняющих веществ, подвергающихся в природной среде процессам разложения, металлы способны лишь перераспределяться между природными средами. По чувствительности к ним животных и человека металлы можно расположить в следующий ряд:

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Техногенная доля меди и цинка в атмосфере составляет примерно 75%, кадмия и ртути - 50% , никеля - 30%, кобальта - 10%. Наиболее высокая эмиссия в атмосферу характерна для свинца. По различным оценкам она составляет от 50 до 80%. Главными антропогенными источниками поступления тяжелых металлов в объекты биосферы являются предприятия по добыче и производству цветных металлов и сплавов, нефтепереработка, автомобильный транспорт и химическая промышленность. Ниже приведены сведения о негативном воздействии соединений некоторых тяжелых металлов на организм человека. Дополнительные сведения о токсичности металлов содержатся в работе [6]

1.2.1 Соединения меди

Основными неорганическими соединениями меди являются: оксид, хлорид, оксохлорид, нитрат, гидроксокарбонаты, сульфат и гидроксосульфат меди. Широко применяются в народном хозяйстве ацетат и оксоацетат меди.

Токсическое действие меди и ее неорганических соединений.

Медь содержится в организме в основном в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в процессах кроветворения. Во вредном действии избытка меди в организме предполагают реакцию её с SH-группами ферментов. С колебаниями содержания меди в сыворотке и коже связывают появление депигментации кожи. Соединения меди, вступая в реакцию с белками тканей, оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта.

Попадание сульфата или ацетата меди в желудок человека вызывает тошноту, рвоту, боли в животе, понос, быстрое появление гемоглобина в плазме крови и моче. Процесс может вызвать желтуху, анемию, снижение резистентности эритроцитов. Возможна также сульфгемоглобинемия, билирубинемия (до 2,6 - 7 мг %) вплоть до смерти при явлениях острой почечной недостаточности. Описан острый гастроэнтерит при потреблении воды, содержащей медь (44 мг/л). При попадании внутрь 0,2 - 0,5 г солей меди вызывают рвоту, 1 - 2 г - тяжелые, а иногда и смертельные отравления.

В процессе зачистки медных валов, шлифовке медных шайб, сварке и резке изделий из меди, прокатке медных болванок или чистой медной проволоки, дуговой плавке медного лома в воздух выделяется пыль меди и ее оксиды. В двух последних случаях концентрация меди в воздухе составляет 0,22 - 14 мг/м3. При этом через 1 - 2 ч у работающих появляется раздражение слизистых, сладкий вкус во рту, а спустя несколько часов - головная боль, слабость (особенно в ногах), покраснение зева и конъюнктивы, тошнота, боль в мышцах, иногда рвота и понос, разбитость, озноб, температура 38 - 39 0С. Такая же картина наблюдается при вдыхании пыли карбоната меди, распылении оксида меди (концентрация по меди 0,03 - 0,12 мг/м3), а также в процессе чистки аппаратов от остатков соединений меди. В процессе сухой протравки зерна карбонатом меди (фунгицид содержит также сульфат меди и до 0,005% мышьяка) через несколько часов - сильный озноб, температура 39 0С и выше, проливной пот, общая разбитость, боли в мышцах, головная боль, а также раздражение слизистой глотки и гортани, кашель с зеленой мокротой не только во время лихорадки, но и после нее. Все это обычно сопровождается бронхитом. «Медно-протравная лихорадка» обычно продолжается в течение 3-4 дней. Отличительной особенностью «медно-протравной» и вообще «медной лихорадки» по сравнению с «литейной (цинковой)» является поражение желудочно-кишечного тракта.

В процессе хронической интоксикации медью и ее соединениями возможны функциональные расстройства нервной системы, нарушение функции печени и почек, изъязвление и перфорация носовой перегородки.

В производстве изделий из меди и ее сплавов (3,7 - 9,4 мг/м3) зарегистрированы церебральные ангионеврозы, снижение фагоцитарной активности лейкоцитов, титра лизоцима и бактерицидной способности сыворотки крови. При этом повышается содержание меди в волосах.

В процессе электролитического рафинирования меди, когда ее пыль действует в сочетании с парами серной кислоты и неблагоприятным микроклиматом, у обслуживающего персонала отмечают снижение иммунобиологической реактивности, поражение зубов и слизистой оболочки рта, язвенную болезнь желудка. У сварщиков и резчиков (стаж 1-3 года, концентрация аэрозоля 1,6 - 45 мг/м3) не обнаружено признаков пневмокониоза и хронической интоксикации. Среди работающих с медными порошками при стаже более 5 лет снижается жизненная емкость легких, наблюдается билирубинемия и нарушается функция печени. При этом часть рабочих жалуется на изжогу, боли в области желудка, плохой аппетит и тошноту. У рабочих медных рудников (пыль меди 40 - 70 мг/м3) резко увеличено содержание гемоглобина и числа эритроцитов, содержание меди в сыворотке крови. Кроме того, у них наблюдается усиление сосудисто-бронхиального рисунка, уплотнение корней легких, базальная эмфизема, повышается активность медьоксидазы и уровня сиаловых кислот в крови, воспаление и фиброз десен.

У рабочих, соприкасающихся с соединениями меди, кожа лица и конъюнктива глаз иногда окрашены в зеленовато-желтый или зеленовато-черный цвет, на деснах темно-красная или пурпурно-красная кайма. Медь, ее соли и оксиды раздражают кожу, а пыль раздражает глаза и вызывает изъязвления роговицы. Описаны случаи аллергических дерматитов при контакте с медью и латунью, положительные кожные пробы на медь выявлены почти у половины больных или переболевших дерматитами или экземой, а также у части здоровых рабочих цеха электролиза меди и у металлистов. Известны случаи аллергического дерматита у рабочих, переносивших мешки с сульфатом меди, у работающих с телефонными проводами, а также при воздействии нитрата меди при приеме лекарственного средства, содержащего медь. Ученые-медики связывают выраженные аллергенные свойства меди с высокой способностью проникать через эпидермальный барьер в кожу. О поражении слизистых у рабочих, опрыскивающих виноградники бордосской жидкостью (концентрация аэрозоля в зоне вдыхания 1-130 мг/м3), свидетельствует увеличение в четыре раза числа лейкоцитов на слизистой оболочке носа через 2-3 ч.

С пищей человек ежедневно получает 2-5 г меди, из которых усваивается около 30%. В крови человека циркулирует медь, лабильно - связанная с -глобулином (церулоплазмином, образующимся в печени). До 90% меди откладывается в печени. Выделение же из организма происходит в основном через желудочно-кишечный тракт. У работающих с соединениями меди повышается ее содержание в крови, органах и выделениях. В норме кровь содержит 0,06-0,1 мг меди, а моча - 0,016 - 0,033 мг/л.

При «медной лихорадке» рекомендовано симптоматическое лечение. При отравлениях через рот производят промывание желудка 0,1%-ным раствором К4[Fe(CN)6], внутрь - тот же раствор (1-3 столовые ложки каждые 15 мин) для осаждения и образования малотоксичного плохо растворимого комплекса. Кроме того, дают белковую воду или молоко, 30 г жженой магнезии, солевое слабительное, а при болях в животе - 1 мл 0,1%-ного раствора сульфата атропина под кожу. Больного помещают в теплое помещение.

Определены следующие значения предельно-допустимых концентраций: 1) медь металлическая - 1 мг/м3; 2) среднесменная - 0,5 мг/м3; 3) кремнемедистый сплав - 4 мг/м3; 4) оксида меди - 0,1 мг/м3; 5) для меди с добавкой до 3% графита, 10% олова и 30% никеля - 0,5 мг/м3; 6) для пыли медно-сульфидной руды при содержании свободной менее 10% - 4 мг/м3.

В качестве индивидуальной защиты в атмосфере аэрозолей меди и ее соединений применяют респираторы Ф-62, У-2К, «Астра-2», «Лепесток-200», носят очки ПО-2, ПО-3 и противопылевые очки. Персонал цеха носит пылезащитную спецодежду, и после работы принимает душ. При сварочных работах применяют шланговые противогазы с принудительной подачей чистого воздуха. Основным же мероприятием является предупреждение выделения аэрозолей меди и всех ее соединений.

1.2.2 Соединения цинка

Металлический цинк. У работников цинкового производства преобладают явно выраженные атрофические и субатрофические катары верхних дыхательных путей. Известны также случаи «литейной лихорадки». В процессе хронического воздействия пыли цинка отмечаются желудочно-кишечные расстройства и гипохромная анемия. Рабочие обычно жалуются на раздражительность, бессонницу, снижение памяти, потливость по ночам, шум в ушах и снижение слуха. Рентгенограммы показывают усиление легочного рисунка, наблюдается эмфизема, начальные признаки пневмосклероза. Повышена заболеваемость верхних дыхательных путей, а также распространен кариес зубов.

Оксид цинка. Токсичность оксида цинка объясняют ее каталитической активностью. Попадание мельчайших частиц пыли оксида цинка вызывает заболевание «литейная лихорадка», протекающее по типу инфекционного катара верхних дыхательных путей. Задержка аэрозоли оксида цинка в дыхательных путях колеблется в пределах 41-94%. В процессе отравления оксидом цинка появляется сладковатый вкус во рту, после работы - плохой аппетит, а иногда сильная жажда. Отравленный человек чувствует усталость, стеснение и давящую боль в груди, сонливость, сухой кашель. Этот период, длящийся в зависимости от степени окисления от 1 до 4-5 ч, сменяется резким ознобом, продолжающимся 1,0-1,5 ч. Температура поднимается до 37 - 38 0С (иногда до 40 0С и выше) и держится несколько часов. При этом наблюдается расширение зрачков, гипермия конъюнктивы, глотки и лица. В моче появляются сахар, часто гематопорфин, уробилин, возможно увеличение содержания цинка и меди. Иногда болезненное состояние длится 2-3 дня и дольше. Это зависит от индивидуальности организма больного, а также концентрации паров оксида цинка. Повторные заболевания «литейной лихорадкой» приводят к ослаблению организма и активированию туберкулезного процесса, а также повышению восприимчивости к другим заболеваниям дыхательных органов. У людей, перенесших эту болезнь многократно, появляется малокровие, повышается содержание билирубина в крови, понижается секреторная функция желудка.

Страницы: 1, 2