Гігієнічне нормування несприятливих чинників навколишнього середовища потрібне для контролю за якістю середовища і для створення оптимальних гігієнічних умов праці та побуту людей, тому є одним із найвідповідальніших завдань гігієни.
Вивчення та обґрунтування оздоровчих заходів з благоустрою населених місць, що вимагає чіткої регламентації чинників навколишнього середовища, стосується насамперед наукового обґрунтування гігієнічних нормативів повітря населених пунктів і виробничих приміщень, води і продуктів харчування, будівельних матеріалів, предметів одягу, взуття і матеріалів для їхнього виготовлення. Ці нормативи є юридичною підставою санітарного контролю.
Гігієна як наука, базуючись на виявлених закономірностях, науково обґрунтовує оптимальні і гранично припустимі параметри чинників довкілля, які служать основою для опрацювання гігієнічних нормативів, правил і заходів, що передбачають використання позитивного і запобігання несприятливому впливові навколишнього середовища на здоров'я.
Гігієнічним нормативом називають чітко визначений діапазон параметрів чинника навколишнього середовища, який є оптимальним або безпечним з точки зору збереження нормальної життєдіяльності і здоров'я людини, людської популяції і майбутніх поколінь.
Теорія гігієнічного нормування ґрунтується на таких принципах (Є.Г. Гончарук і співавт., 1995):
1. Принцип першочерговості медичних показань, коли беруть до уваги тільки особливості впливу шкідливого чинника на організм людини і санітарні умови життя.
2. Принцип диференціації біологічних відповідей, коли враховується спектр можливих реакцій організму за видами біологічних відповідей на вплив одного чинника, тобто гігієнічний норматив встановлюють з урахуванням найчутливіших груп населення, і він має бути нижчим за їхні захисно-пристосувальні реакції.
3. Принцип поділу об'єктів санітарної безпеки, коли гігієнічні нормативи встановлюють окремо для кожного об'єкта.
4. Принцип урахування всіх можливих несприятливих впливів, коли для кожного об'єкта або чинника навколишнього середовища, для якого встановлюється норматив, ураховуються всі можливі види несприятливого впливу на середовище і організм людини.
5. Принцип пороговості, що враховує межі пристосування організму.
6. Принцип залежності ефекту від концентрації (дози) і часу, що ґрунтується на засадах математичного опису, закономірностей впливу чинників залежно від концентрації (дози) і часу.
7. Принцип лабораторного експерименту, коли дослідження для визначення порога впливу чинника проводять у лабораторних умовах.
8. Принцип агравації, коли проводять відбір найвпливовіших на організм людини чинників навколишнього середовища.
9. Принцип відносності гранично припустимих концентрацій (ГПК), що передбачає перегляд ГПК.
З появою поняття екології людини було запропоновано методологічні основи інтегрованого гігієнічного та екологічного нормування якості навколишнього середовища і середовища безпосереднього проживання людей.
Оскільки гігієнічні нормативи орієнтовані лише на людину і не завжди гарантують безпеку інших об'єктів живої природи, зокрема рослин і тварин, тобто екосистем у цілому, вкрай потрібною є екологічна регламентація екологічного середовища. Таким чином, гігієнічне нормування є частиною екологічного нормування, і тому сучасне гігієнічне нормування має доповнюватись екологічним нормуванням. Однак саме екологічних нормативів поки що немає, і вони потребують подальшого опрацювання. В екологічному нормуванні пропонується використання методу біоіндикації, тобто виявлення та визначення антропогенних навантажень, що мають біологічне значення, на основі реакцій на них живих організмів. З огляду на те, що для гігієнічного нормування використовують експериментальні дослідження на тваринах, імовірно, можна буде опрацювати принцип єдиного еколого-гігієнічного нормування.
Шкідливий вплив хімічних речовин на організм людини, а також інших живих істот вивчає окрема галузь науки, що називається токсикологією.
У гігієнічному нормуванні найважливішим є те, що параметри чинника, який підлягає нормуванню, не повинні зумовлювати несприятливих функціональних зрушень в організмі, віддалених шкідливих наслідків, а також негативно впливати на розвиток, самопочуття і працездатність людини, на санітарні умови життя.
Гігієнічне нормування передбачає визначення ГПК шкідливих хімічних домішок у повітрі, воді, ґрунті, харчових продуктах тощо.
Для фізичних чинників антропогенного походження воно передбачає ви¬значення гранично припустимих рівнів і доз.
Окремо визначають оптимальні і припустимі параметри мікроклімату, освітлення, сонячного випромінювання тощо, а також оптимальний і припустимий склад добового харчового раціону та питної води.
Таким чином, гігієнічне нормування охоплює як чинники антропогенного походження, що виявляють несприятливий вплив на організм людини, так і природні, що є вкрай потрібними для її життєдіяльності.
Під час нормування шкідливих речовин їх ГПК визначають за таким шкідливим показником, який характеризується найменшою пороговою концентрацією і називається лімітувальним.
Порогом шкідливої дії вважається мінімальна кількість речовини в об'єкті навколишнього середовища, під впливом якої в організмі виникають зміни, що виходять за межі фізіологічних пристосувальних реакцій, іншими словами, розвивається патологія.
Отже, нормовані ГПК повинні бути нижчими від порога шкідливої дії речовини.
Оскільки експерименти проводять на тваринах, виникає потреба переносити отримані дані на людину. Такі розрахунки результатів дослідів на тваринах проводять із застосуванням коефіцієнтів запасу або коефіцієнтів екстраполяції з метою гарантування безпечності нормативів. Обґрунтовану в експерименті концентрацію знижують у 10—100 разів, залежно від рівня токсичності і кумулятивної дії речовини.
Схема обґрунтування гігієнічного нормативу шкідливої речовини має кілька етапів. Насамперед вивчають фізико-хімічні властивості речовини, методи її кількісного визначення, вплив речовини на людину, шляхи потрапляння її в організм і перетворення в різноманітних середовищах.
Далі вже вивчають безпосередню дію речовини на організм. Спочатку проводять гострий експеримент на тваринах з метою визначення смертельної дози, порогів гострої та вибіркової дій зон гострої і специфічної дій, а також коефіцієнта можливості інгаляційного отруєння.
На наступному етапі, яким є підгострий дослід, визначають коефіцієнт кумуляції та механізм дії речовини. Коефіцієнтом кумуляції називають співвідношення сумарної концентрації речовини, котра спричинює певний ефект, коли вводять незначну дозу, до концентрації, ефект якої такий самий, як і внаслідок одноразового введення.
Хронічний дослід є наступним етапом і основним експериментом. Він триває від чотирьох до шести місяців і більше. Мета його — визначення порога хронічної загальнотоксичної дії, якою є мінімальна концентрація, що зумовлює початкові несприятливі зміни в організмі за тривалої дії. Крім того, цей експеримент дає змогу визначити зону хронічної дії, поріг віддаленої біологічної дії, тобто мінімальну концентрацію, що здатна спричинити специфічний або віддалений ефект за тривалої дії речовини на рівнях, нижчих від порога хронічної загальнотоксичної дії, зону біологічної дії та коефіцієнт запасу.
У стадії вивчення перебуває теорія біологічної еквівалентності для обґрунтування сумарної дії різноманітних чинників із виходом на нормування максимально припустимого навантаження. Це максимально припустима інтенсивність впливу на людину всієї сукупності чинників середовища (Г.І. Сидоренко, 1986).
Одночасно з визначенням ГПК шкідливих речовин вказується клас небезпеки речовини. На стадії дослідницьких розробок, опрацювань та вивчення нових речовин можна застосувати тимчасові гігієнічні нормативи, якими є орієнтовно безпечні рівні дії (ОБРД).
Стосовно мутагенної і канцерогенної дії іонізувальної радіації Міжнародний комітет радіаційного захисту затвердив відповідну концепцію. її суть у тому, що для речовин, які зумовлюють мутагенну і канцерогенну дію, порогових доз зовсім не існує. Будь-яка доза, що потрапляє в організм, збільшує ризик виникнення пухлини.
Однак проблему безпороговості дії канцерогенів до кінця не вивчено. На думку деяких учених, існують і порогові, і безпорогові бластомогенні впливи, а тому слід нормувати сильні хімічні канцерогени з позиції безпороговості, слабкі ж — шляхом експериментального визначення порога в умовах, адекватних тим, в яких використовують цю речовину. Н.Я. Янишева (2001) вважає, що можна в експериментальних умовах досягнути такого рівня канцерогену, коли пухлини у тварин виникають не частіше, ніж у разі контролю. Наприклад, канцерогенний ризик від дії перорального припустимого добового надходження бензпірену на населення не перевищує 2 * 10-6, що є припустимим.
Розглянемо особливості гігієнічного нормування основних чинників навколишнього середовища — повітря, води, грунту і харчових продуктів.
Головним питанням проблеми охорони атмосферного повітря є гігієнічне нормування атмосферних забруднень, яке полягає в науковому обґрунтуванні ГПК шкідливих речовин у повітрі. Враховуючи різний ступінь впливу шкідливих речовин на організм, В.А. Рязанов (1961) сформулював методологічні основи гігієнічного нормування і критерії шкідливості атмосферних забруднень.
Критерії оцінки дії малих концентрацій атмосферних забруднень на організм такі:
1) припустимою може бути визнана така концентрація тієї або іншої речовини в атмосферному повітрі яка не чинить на людину прямої або непрямої, шкідливої чи неприємної дії, не знижує працездатності, не впливає на самопочуття і настрій;
2) звикання до шкідливих речовин має розглядатись як несприятливий момент і доказ неприпустимості концентрації, що вивчається;
3) неприпустимими є такі концентрації шкідливих речовин, що несприятливо впливають на рослинність, клімат місцевості, прозорість атмосфери і побутові умови життя населення.
Враховуючи ці критерії, для обґрунтування ГПК проводять токсикологічні дослідження хімічного забруднювача. Встановлюють максимальну разову ГПК речовин у разі короткочасної дії атмосферних забруднень, а також середньодобову ГПК, що складені з низки проб.
Максимальна разова ГПК шкідливої речовини в повітрі населеної території не повинна зумовлювати в організмі людини рефлекторних, у тому числі субсенсорних, реакцій.
Середньодобова ГПК шкідливої речовини в повітрі населених місць не повинна справляти на людину прямого чи непрямого шкідливого впливу в умовах невизначено тривалого цілодобового вдихання.
Дослідження розпочинають зі встановлення порогової концентрації за запахом. Для цього вивчають наявність нюхових відчуттів. Потім вивчають ступінь подразнювальної дії речовин, а також рефлекторні реакції, що виникають у відповідь на короткочасні вдихання забруднювача, зокрема реакції мозку за даними електроенцефалографії.
Основою для встановлення ГПК є експеримент на тваринах, під час про-ведення якого вивчають резорбтивну дію речовини, в тому числі загальнотоксичний, канцерогенний, мутагенний та інші впливи в умовах цілодобової експозиції для експериментальних тварин протягом 3—4 міс. Результати досліджень на тваринах переносять на людину шляхом екстраполяції.
У містах на організм людини діє безліч різних чинників навколишнього середовища, що зумовлює потребу вивчення комбінованої дії атмосферних забруднень. Коли на організм діє кілька шкідливих речовин, розрахунок їхніх ГПК у повітрі визначають за формулою:
де С1, С2,...С„ — фактичні концентрації шкідливих речовин в атмосферному повітрі: ГПК1, ГПК2,...ГПК„ — гранично припустимі концентрації цих речовин.
Отже, сума відношень фактичних концентрацій речовин до їхніх ГПК, визначених для їхньої ізольованої дії, не повинно перевищувати 1. ГПК шкідливих речовин в атмосферному повітрі є елементом санітарного законодавства: їх використовують у практиці проектування і санітарного нагляду.
За даними Є.Г. Гончарука і співавторів (1995), обґрунтування ГПК хімічних речовин в атмосферному повітрі відбувається у шість етапів:
1. Визначення характеристики хімічної речовини, що вивчається.
2. Визначення параметрів токсикометрїї речовини на експериментальних тваринах, тобто визначення середньої смертельної концентрації (CL50), котра призводить до загибелі 50% тварин унаслідок одноразового інгаляційного отруєння та експозиції 2—4 год і спостереженні протягом 2 тиж, середньої смертельної дози (DL50), яка спричиняє загибель 50% тварин у разі введення речовини в шлунок і подальшого спостереження протягом 2 тиж, порога гострої дії (Limac), тобто мінімальної концентрації речовини, яка спричинює за разової дії протягом 2—4 год вірогідні зміни в організмі, зони гострої дії:
3. Вивчення рефлекторної дії речовини.
4. Вивчення резорбтивної дії речовини в умовах тривалої експозиції.
5. Розрахунок ГПК шкідливих атмосферних забруднень за резорбтивною дією. 6. Перевірка надійності встановлення ГПК у природних умовах.
Гігієнічне нормування хімічних речовин у воді водойм передбачає встановлення ГПК або орієнтовно припустимих рівнів (ОПР) шкідливих хімічних речовин, вмісту мікроорганізмів, завислих речовин, органічних речовин, рН, температури води водойм за 1 км до найближчого пункту водокористування. При цьому вважається, що ГПК хімічних речовин у воді водойм — це максимальні концентрації, за яких хімічні речовини не впливають шкідливо, прямо або опосередковано на стан здоров'я населення і не погіршують гігієнічних умов водокористування. Визначення ГПК хімічних речовин у воді водних об'єктів проводять за схемою у п'ять етапів. Перший етап включає характеристику речовини, другий — вивчення стабільності хімічної речовини, вплив її на загальний санітарний режим водойм і визначення порогової концентрації за загально-санітарною ознакою шкідливості хімічної речовини у воді, третій — визначення порогової концентрації за органолептичною ознакою шкідливості хімічної речовини у воді, четвертий — встановлення санітарно-токсикологічної ознаки шкідливості хімічної речовини у воді і визначення її максимально недіючої концентрації (МНК) на основі санітарно-токсикологічного експерименту на тваринах з екстраполяцією результатів на людину. Це проводиться з метою вивчення впливу хімічних речовин на здоров'я населення. Причому санітарно-токсикологічна ознака характеризує ступінь небезпеки хімічної речовини для здоров'я людини внаслідок тривалого потрапляння її з питною водою. МНК вважається така, за якої хімічна речовина, що надходить в організм людини протягом тривалого часу з питною водою, не спричинює прямої або віддаленої, тобто алергенної, мутагенної, тератогенної, канцерогенної дії на здоров'я населення. Дослідження проводять за допомогою гострого досліду протягом 14—15 діб, підгострого досліду — протягом 20—30 діб, хронічного санітарно-токсикологічного експерименту — протягом 6—8 міс. П'ятий етап передбачає перевірку експериментальних даних методом спостереження за станом здоров'я населення. ОПР речовин у воді встановлюють шляхом розрахункових і експрес-експериментальних методів прогнозування токсичності.
Гігієнічне нормування хімічних речовин у ґрунті має у своїй основі критерій, котрий припускає можливість надходження додаткових хімічних речовин у ґрунт у кількості, що є безпечною для. здоров'я людей і навколишнього середовища. Нормування передбачає неприпустимість перебільшення дії хімічних речовин вище від адаптаційної можливості найчутливіших груп населення або порога екологічної адаптаційної властивості ґрунту, тобто порога самоочисної здатності його в разі дії на організм людини та навколишнє середовище. Гігієнічне нормування хімічних речовин у ґрунті також передбачає проведення досліджень з метою наукового обґрунтування ГПК екзогенної хімічної речовини у ґрунті на експериментальних моделях у стандартних ґрунтово-кліматичних умовах з перенесенням їх на природний ґрунт та організм людини.
Для гігієнічного нормування хімічних речовин у харчових продуктах визначають ГПК з урахуванням припустимої добової дози (ПДД) або припустимого добового надходження (ПДН). ПДД — це максимальна кількість речовини, щоденне надходження котрої в організм протягом усього життя людини не впливає шкідливо на її здоров'я та здоров'я майбутніх поколінь. ПДН дістають шляхом множення величини ПДД на масу тіла людини, і отримана величина є тією кількістю, котра може потрапити в організм людини протягом доби з їжею.
Шкідливі речовини у харчових продуктах нормують шляхом токсиколого-гігієнічної оцінки регламентованої шкідливої речовини, визначення стійкості речовини під час кулінарного оброблення, вивчення впливу залишкових кількостей шкідливої речовини на органолептичні властивості харчових продуктів, а також шляхом визначення впливу хімічних речовин на біологічну цінність харчових продуктів. Після цього проводять гострий, підгострий та хронічний санітарно-токсикологічні експерименти з метою виведення всіх показників токсичності і встановлюють ГПК шкідливої речовини у харчових продуктах. Завершується нормування вивченням віддалених наслідків, зокрема канцерогенних, мутагенних тощо, і спостереженням за хімічною речовиною в природних умовах з метою підтвердження безпечності її використання.
Виробниче середовище має також свої особливості нормування шкідливих хімічних речовин, що завершується визначенням ГПК і ОБРД.
Гігієнічна оцінка повітря виробничих приміщень полягає у порівнянні фактичних величин концентрації хімічних речовин з величинами ГПК у повітрі робочої зони. Токсичні речовини за ступенем впливу на організм поділяються на такі чотири класи:
І — надзвичайно небезпечні;
II — дуже небезпечні;
III — помірно небезпечні;
IV — мало небезпечні.
ГПК шкідливих речовин у повітрі робочої зони є така концентрація, яка за умови щоденної роботи, крім вихідних днів, упродовж 8 год або за іншої тривалості, що не перевищує 41 год на тиждень, протягом усього робочого стажу не призводить до захворювань або відхилень у стані здоров'я робітників. Це визначають за допомогою сучасних методів досліджень у процесі роботи або у віддалені терміни життя теперішнього і наступного поколінь.
Гігієнічне нормування нової синтезованої хімічної речовини проводять послідовно. Спочатку здійснюють попередню токсикологічну оцінку нової сполуки з визначенням ОБРД. Далі визначають ГПК за повною схемою досліджень на лабораторних тваринах. Потім проводять корекцію ГПК на основі натурних (клініко-статистичних) експериментів протягом перших трьох років функціонування промислового підприємства. Якщо ж вивчають віддалені наслідки дії виробничих отрут — то і в пізніші терміни.
Нормування хімічних речовин в об'єктах навколишнього середовища завжди проводять за спеціальними методичними вказівками.