МУ 2.1.5.720-98

Обоснование гигиенических нормативов химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (взамен СанПиН 1296-75).
часть 1
часть 2
часть 3
часть 4

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

МУ 2.1.5.720—98

1. Методические указания подготовлены под руководством д.м.н. Г. Н. Красовского и д.м.н. 3. И. Жолдаковой коллективом авторов: к. м. н. Н. А. Егоровой, д.м.н. 3. 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.

Введение

Настоящие методические указания являются вторым переработанным и дополненным изданием «Методических указаний по разработке и научному обоснованию предельно допустимых концентрации 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 водоохранных 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;
- изучение биотрансформации;
- 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-эпидемиологичёской 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 и опасности 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 (табл. 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 DL50 /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.

Таблица 3.1

Классификация опасности веществ при этапном обосновании ПДК (ОДУ)
веществ в воде

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 DL50 , 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 ориентирами 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 соединений;
• 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 или 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 экспресс-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 (ПКорг.) и общесанитарному (ПКсан.), признакам вредности независимо от степени опасности данного вещества или структурно близких соединений.
Оценивается
стабильность и трансформация вещества 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
токсикологических 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 (МВД) 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. Возможен 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 репрезентативного 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 кожнорезорбтивном действии близка или на более низком уровне, чем при пероральном введении вещества);
• основные отдаленные эффекты:
- гонадотоксический - в конце подострого опыта по функциональным показателям;
- эмбриотоксический - если он может ожидаться по литературным данным или по структурной аналогии;
- мутагенный - в опытах на лабораторных животных (например, по микроядерному тесту);
• кумулятивные свойства;
• 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 ПДпэк 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:
• кожно-резорбтивного действия;
• мутагенного эффекта;
• 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.
Четырех стадий схемы достаточно для надежного обоснования ПДК большинства веществ 1—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:
• аллергенного;
• отдаленного нейротоксического;
• эмбриотоксического;
• тератогенного.
Эта стадия включает пожизненные опыты, изучение развивающегося потомства 1-го и 2-го поколений 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.
Таблица 3.2

Схема обоснования ПДК веществ в воде

4. Физико-химическая и производственно-технологическая
характеристики вещества

Для определения объема, условий и задач исследований должны использоваться:
4.1. Физико-химическая характеристика вещества, в т. ч.:
4.1.1. Химическое название по номенклатуре IUPAC и номер по CAS, синонимы химического и товарного названий, эмпирическая и структурная формулы, сведения об агрегатном состоянии;
4.1.2. Чистота представленного образца. Недопустимо изучение веществ без паспортных данных - перечня примесей с указанием их количества. Данные используются для определения возможности нормировать заявленное вещество как самостоятельное химическое соединение или как смесь постоянного состава.
4.1.3. Обязательное наличие ГОСТа или ТУ на химический состав для смесей постоянного состава. При отсутствии ГОСТа или ТУ или других доказательств постоянства состава смесь нормированию не подлежит.
4.1.4. Вероятность трансформации вещества в разных условиях:
• под влиянием природных и антропогенных факторов, в т. ч. методов очистки;
• при хранении (при температуре 20 °С);
• при гидролизе или взаимодействии с хлором в водных растворах (при разных температурах и рН =6,0—9,0).
А также сведения о возможных продуктах трансформации; способность вещества к полимеризации.
4.1.5. Показатели, необходимые для определения безопасных условий работы: горючесть, температура воспламенения, взрывоопасность, пределы взрываемости (объемные проценты в воздухе), температура плавления, упругость паров (при t = 20 °С и D = 760 мм рт. ст.).
4.1.6. Показатели, которые одновременно могут использоваться для определения условий эксперимента и прогноза токсичности веществ:
• молекулярная масса;
• удельная масса;
• растворимость в воде в мг/л (при t = 20 °С), смешиваемость;
• константы диссоциации в воде (при t = 20 ° С);
• коэффициент распределения в системе октанол/вода;
• дипольный момент.
К некоторым справочным данным следует относиться критически. Например, вещества, оцениваемые, согласно справочникам, как нерастворимые или труднорастворимые, по гигиеническим критериям являются достаточно хорошо растворимыми, ибо способны образовывать растворы с концентрациями, измеряемыми в мг/л или долях мг/л.
4.2. Производственно-технологическая характеристика для определения вида норматива, целесообразности единого нормирования на основе допустимой суточной дозы (ДСД) и т. п., которая включает:
4.2.1. Назначение вещества (область, формы, способы применения).
4.2.2. Общую характеристику технологического процесса получения вещества (использования в технологии), вероятность и причины попадания в сточные воды; условия отведения сточных вод и применяемые (проектируемые) способы их очистки.
4.2.3. Стадия технологической разработки к моменту исследования (лабораторная установка, опытная партия, промышленное производство - проектируемое, действующее), производство отечественное или зарубежное.
4.2.4. Объем (существующий и планируемый) производства и/или использования.
4.2.5. Характеристика водного объекта-приемника (расход воды, вероятность поступления в воду исследуемого химического соединения и других загрязняющих веществ из других источников).
4.2.6. Возможность поступления исследуемого вещества в другие объекты окружающей среды - атмосферный воздух, почву (ориентировочный валовый сброс).

5. Оценка стабильности и трансформации веществ в водной среде

Цель исследования стабильности и трансформации - выявление образования продуктов трансформации, уточнение класса опасности и величины норматива вещества в воде.
часть 1
часть 2
часть 3
часть 4