Расчет класса опасности отходов вручную: собираем первичные показатели опасности

Напомним, что в апрельском номере журнала мы рассказывали о том, какие материалы и инструменты могут понадобиться специалисту для проведения расчета класса опасности отхода вручную — без использования специализированных программ. Статья из майского номера была посвящена общему алгоритму расчета. В июньской статье мы выясняли, какие компоненты отхода могут вызвать затруднения при поиске показателей опасности и как преодолеть эти трудности. В настоящей статье мы будем заниматься сбором первичных показателей опасности для компонентов отхода.

Сейчас трудно себе представить экологическую организацию, в которой нет доступа в Интернет и возможности получить токсикологические и гигиенические документы, в т.ч. и их обновления, в электронном виде. Однако некоторое время назад Интернет был в диковинку. Электронные документы не имели такого распространения, как сейчас, поэтому в процессе поисков показателей опасности приходилось сканировать бумажные документы. Да, тяжелые были времена! Сейчас же наша с вами задача решается намного меньшими усилиями: без проблем можно найти источники информации в электронном виде, поиск в которых производится нажатием всего нескольких клавиш. Таким образом, поиск показателей опасности для отходов ускорился в разы.

Давайте попробуем собрать показатели опасности для компонентов конкретного отхода, причем мы не будем использовать какой-либо «идеальный» протокол анализа отхода, а возьмем протокол из статьи, опубликованной в июньском номере журнала[1], ведь именно с такими протоколами вы с большой долей вероятности столкнетесь на практике.

Пропускаем все «безопасные» компоненты — «Влажность», «Растительные остатки», «Почва», т.к. все они являются компонентами живой и неживой природы, а природа не может быть опасна сама для себя. Во всяком случае, данное положение является верным, пока действуют Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды, утвержденные Приказом МПР РФ от 15.06.2001 № 511 (далее — Критерии), п. 13 которых допускает присутствие в отходах практически неопасных компонентов.

Компонент «Гравий» также попадает в данную группу, т.к. представляет собой камни небольшого размера. В то же время в рассматриваемом протоколе не указан такой распространенный компонент, как «Диоксид кремния». Поэтому давайте представим, что вместо гравия в нашем протоколе данный компонент присутствует, и начнем сбор показателей опасности для него. Если концентрация этого компонента в отходе достаточно большая, его нельзя расценивать как безопасный компонент. Отметим, что поиск первичных показателей опасности для диоксида кремния вызывает определенные сложности.

НА ЗАМЕТКУ

Компоненты отходов, содержащих кремний в концентрациях, не превышающих его содержание в основных типах почв, относятся к практически неопасным в соответствии с п. 13 Критериев. Содержание кремния в почвах достигает 33 %[2].

Итак, для начала приготовим опросный лист  для сбора первичных показателей опасности:

Этот опросный лист поможет нам собрать все показатели опасности выбранного компонента отхода и посчитать коэффициенты, необходимые для расчета класса опасности отходов. Можно составить такой лист в MS Word или MS Excel — как вам удобнее. С нашей точки зрения, удобнее в MS Excel, потому что в этом случае можно будет автоматизировать расчет коэффициентов X_i, Z_i, W_i.

ЗАПОЛНЯЕМ ОПРОСНЫЙ ЛИСТ

В строке «Вещество» пишем «Диоксид кремния». Имейте в виду, что у названий некоторых веществ (особенно органических) есть много синонимов: в разных токсикологических или гигиенических справочниках и документах одно и то же вещество может быть приведено под разными наименованиями. Например, если не знать, что «аэросил» — это то же самое, что и «диоксид кремния», поиск показателей опасности для данного компонента будет очень затруднен. Таким образом, добавляем в ячейку с наименованием вещества синонимичные названия «аэросил» и «асил».

Теперь приступим к сбору показателей опасности.

ПДК_п (ОДК) и класс опасности в почве

Документы, используя которые мы будем определять показатели опасности, были собраны ранее[3]. Открываем каждый документ, содержащий сведения о ПДК и ОДК в почвах (любой из этих показателей нам подойдет), и с помощью встроенного поиска ищем в тексте упоминание названий «диоксид кремния», «аэросил» или «асил». И ничего не находим. Хорошо это или плохо? На самом деле в соответствии с табл. 2 Критериев отсутствие класса опасности компонента в почвах — это уже показатель опасности: если для какого-либо компонента класс опасности в почвах не установлен, для него устанавливается 4 степень опасности.

Так как класс опасности в почвах установлен для ограниченного количества компонентов отходов, для большинства компонентов мы не сможем найти информацию о классе опасности, поэтому степень опасности по этому показателю для них будет равняться «4».

В опросном листе в строке «ПДК_п (ОДК), мг/кг» ставим прочерки, а в строке «Класс опасности в почве» пишем «Не установлен» и ставим для этого показателя 4 балла. Желательно также указать источник информации о наличии/отсутствии класса опасности в почвах для компонента. Рекомендуем ссылаться на МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» или ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения» — в этих документах приводятся идентичные данные о классе опасности веществ в почвах.

НА ЗАМЕТКУ

Есть два варианта составления перечня источников информации о первичных компонентах отходов и, соответственно, их нумерации — для всей базы компонентов или для каждого компонента отдельно.

Если вы ведете отдельную нумерацию источников информации для каждого компонента отхода, то внизу опросного листа следует указать документ, на основании которого был указан текущий показатель опасности, а в таблице опросного листа — порядковый номер источника. Делается это для того, чтобы при проверке расчета класса опасности отхода эксперт мог открыть указанный вами документ и найти в нем данные о компоненте отхода. Если же при расчете класса опасности для всех отходов ведется единый перечень источников информации (этот способ реализован, например, в компьютерных программах для расчета класса опасности), то следует просто указать в таблице порядковый номер документа.

НА ЗАМЕТКУ

Для поиска компонентов отхода в электронных документах удобно использовать специализированные программы, такие как diskMETA (рис. 1) и более новые. С помощью этих программ можно проиндексировать папку с документами на своем компьютере и искать нужный компонент сразу во всех документах из папки. Это позволит одновременно находить все показатели опасности для данного компонента.

ПДК_в и класс опасности в воде хозяйственно-питьевого использования

Таким же образом ищем информацию о ПДК и классе опасности в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования в соответствующих источниках (не забывайте о регулярном обновлении документов!).

Данных о ПДК диоксида кремния в воде нет, но есть информация о ПДК и классе опасности непосредственно для кремния: ПДК_в — 10 мг/дм³, класс опасности — 2 (ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»; далее — ГН 2.1.5.1315-03). Можно ли вместо диоксида кремния принимать показатели опасности непосредственно по кремнию? Это нужно решать в каждой конкретной ситуации в зависимости от состава отходов. В рассматриваемом случае мы примем показатели опасности в воде по кремнию, но при этом сделаем в опросном листе примечание «Принято по кремнию». Кроме того, не забываем указывать источник информации.

ПДК_р.х. и класс опасности в воде водоемов рыбохозяйственного использования

В действующих в настоящее время нормативах качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативах предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах рыбохозяйственного значения, утвержденных Приказом Росрыболовства от 18.01.2010 № 20, приведены данные о компоненте «Белая сажа», который является модифицированной двуокисью кремния: ПДК_р.х. — 0,25 мг/дм³, класс опасности — 4. В рассматриваемом случае, полагаем, можно воспользоваться этим показателем опасности.

Отметим, что для многих твердых нерастворимых веществ ПДК в воде отсутствует. И это логично, ведь если вещество нерастворимое или малорастворимое, то нет смысла устанавливать для него отдельный показатель ПДК_р.х.. Однако что делать, если именно такой компонент присутствует в исследуемом отходе? Давайте подумаем, каким образом нормировалось бы содержание данного вещества в воде водных объектов, если бы оно поступало в водоем вместе со сточными водами (например, в измельченном виде). Вещество с большой долей вероятности нормировалось бы по взвешенным веществам. Поэтому не будет ничего плохого, если при расчете класса опасности мы будем нормировать нерастворимые вещества по ПДК для взвешенных веществ (конечно, при условии, что для них не установлена отдельная ПДК): ПДК_р.х. для взвешенных веществ — 10 мг/дм³, класс опасности — 4.

Таким образом, в качестве взвешенных веществ можно пронормировать природные минеральные вещества — минералы, горные породы, силикаты, карбонаты и др. Поэтому для всех веществ, нерастворимых в воде и попадающих под характеристику взвешенных веществ, можно принять ПДК_р.х. = 10 мг/дм³ и класс опасности в воде водоемов рыбохозяйственного значения — 4.

Если для компонента мы принимаем показатели опасности по взвешенным веществам, не забываем указать это в опросном листе: ставим примечание «Принято по взвешенным веществам».

ПДК_с.с. и класс опасности в атмосферном воздухе

С использованием встроенного поиска ищем в электронных документах, содержащих сведения о ПДК или ОБУВ в атмосферном воздухе, упоминания названий «диоксид кремния», «аэросил» и «асил». В ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» диоксиду кремния уделено несколько строк: в зависимости от процентного содержания в составе компонента ПДК может быть разная. Допустим, что в нашем случае содержание диоксида кремния в отходе более 70 %. Для этой ситуации в документе приводится две ПДК — ПДК_с.с. (ее и нужно использовать при расчете как самую жесткую) и ПДК_м.р.. Таким образом, ПДК_с.с. = 0,05 мг/дм³, а класс опасности в атмосферном воздухе населенных мест — 3. Заносим эти данные в опросный лист и указываем источник информации.

ПДК в продуктах питания

В каких источниках искать ПДК в продуктах питания, мы уже выяснили в статье из апрельского номера журнала. ПДК_пп установлена для небольшой группы веществ: в основном это тяжелые металлы, пестициды и антибиотики, т.к. они применяются в сельском хозяйстве и животноводстве и могут попасть в продукты питания. Отметим, что для одного и того же вещества может быть указана разная ПДК в зависимости от вида продукта питания.

Диоксид кремния в продуктах питания не нормируется, следовательно, ПДКпп для него нет, поэтому в соответствующей строке опросного листа мы ставим прочерки.

lg (S/ПДК_в)

Данный показатель рассчитывается очень просто: растворимость вещества необходимо разделить на ПДК в воде и взять десятичный логарифм частного. Только проконтролируйте, чтобы растворимость была в единицах «мг/л». Для расчета потребуется калькулятор или MS Excel. Сведения о растворимости можно найти в томе II Справочника химика[4], ПДК — в ГН 2.1.5.1315-03. Если все источники информации были подготовлены заранее, поиск этих показателей не займет много времени.

Что касается нашего примера, то диоксид кремния в воде не растворяется, поэтому в соответствии с Критериями для нерастворимых веществ в строке «lg (S, мг/л / ПДКв, мг/л)» ставим «0».

Если рассматриваемый вами компонент отхода растворяется в воде, не забудьте указать источник информации, из которого вы брали данные о растворимости.

Lg (С_нас/ПДК_р.з.) и Lg (C_нас/ПДК_с.с.)

lg (С_нас/ПДК_р.з.) — логарифм насыщающей концентрации, поделенной на ПДК в воздухе рабочей зоны, а lg (C_нас/ПДК_с.с.) — логарифм насыщающей концентрации, поделенной на ПДК в воздухе населенных мест. Данные показатели похожи на предыдущий, только в них оценивается отношение летучести компонента к ПДК. Летучесть компонентов, в т.ч. и твердых веществ, можно рассчитать по формулам, приведенным в томе I Справочника химика[5] и других справочниках. Для веществ, твердых в нормальных условиях, рассчитанная насыщающая концентрация получается очень низкой, поэтому не имеет смысла каждый раз ее пересчитывать. А для жидких и летучих веществ во многих случаях насыщающую концентрацию рассчитывать не требуется, т.к. она приводится в справочниках. Расчет несложный: делим насыщающую концентрацию на нужную ПДК и берем десятичный логарифм частного. Полученное значение вписываем в опросный лист.

Lg K_ow (октанол/вода)

Справочника, в котором бы приводились коэффициенты распределения «октанол/вода» (коэффициенты липофильности) для всех веществ, не существует. Поэтому искать этот показатель придется в разных источниках для каждого конкретного компонента. В первую очередь данный коэффициент нужно искать в паспорте безопасности на какое-либо вещество или спецификации на продукт. Этот коэффициент указывается для многих лекарственных препаратов, поэтому если в качестве компонента отхода выступает лекарственное средство, то скорее всего коэффициент липофильности для него удастся найти в документации на данный препарат.

Второй способ получения коэффициент распределения — расчетный, т.е. данный коэффициент можно рассчитать для конкретного вещества в зависимости от структуры молекулы. Конечно же, вручную проводить такой расчет затруднительно, т.к. он требует углубленного знания химии. В то же время существует ряд программ или онлайн-сервисов, которые позволяют провести такой расчет с наименьшими затратами времени и сил.

Например, для расчета на онлайн-сервисе http://www.molinspiration.com/cgi-bin/properties от пользователя требуется «нарисовать» молекулу вещества средствами сервиса и нажать кнопку для расчета. Коэффициент распределения зависит не только от тех элементов, из которых состоит молекула вещества, но и от структуры молекулы.

Непосредственно для диоксида кремния коэффициент распределения посчитать не получится. Вероятно, для него этот коэффициент неприемлем, поэтому в соответствующей строке ставим прочерки. А вот для многих других компонентов отходов (особенно органических) вполне можно определить коэффициент расчетным методом. Например, для бензола K_ow = 1,937 (рис. 2).

LD₅₀, LC₅₀ и LC₅₀^водн

LD₅₀ — летальная доза, при которой погибают 50 % подопытных животных, LC₅₀ — летальная концентрация, при вдыхании которой погибают 50 % подопытных животных, а LC₅₀^водн — летальная концентрация в воде, при которой погибают 50 % подопытных животных. Данные показатели приводятся в токсикологических справочниках группами. Если не удается найти эти показатели в справочниках, имеет смысл поискать данные о токсичности в паспортах безопасности на продукты или в публикациях в научных журналах. Возможно, исследования токсичности каких-либо веществ проводились недавно и их результаты еще не попали в токсикологические справочники, изданные десятки лет назад. Кроме того, в паспортах безопасности могут содержаться токсикологические параметры веществ из иностранных источников, которые не вошли в справочники, изданные в советские времена.

В справочниках из серии «Вредные химические вещества» под. ред. В.А. Филова и справочнике Н.В. Лазарева[6] информации о токсичности диоксида кремния нет. В альтернативных источниках нам удалось найти следующую информацию по данному вопросу:

• в сертификате безопасности на продукт «Pyrogel®XT» (изоляционный материал на основе аэрогеля), основным компонентом которого является диоксид кремния, указаны токсикологические свойства всех компонентов данного продукта, включая диоксид кремния:

– LC₅₀ (рыбы) > 10 000 мг/л;

– LD₅₀ (перорально) > 5000 мг/кг;

– LC₅₀ (ингаляционно) > 2000 мг/м³;

• согласно статье Т.И. Акафьевой, В.Н. Звездина «Токсиколого-гигиеническая оценка потенциальной опасности для здоровья человека нанодисперсного раствора диоксида кремния», опубликованной в журнале «Вестник Пермского университета» в 2012 г., LD₅₀ для нанодисперсного раствора диоксида кремния составляет 4638 мг/кг, а микродисперсного — более 10 000 мг/кг, что практически совпадает с данными из рассмотренного выше сертификата безопасности;
• в соответствии с сертификатом безопасности на продукт «Aerosil 200» (тонкоизмельченный диоксид кремния):

– LC₅₀ (рыбы) > 10 000 мг/л;

– LD₅₀ (перорально) > 10 000 мг/кг.

БД (биологическая диссимиляция)

Диоксид кремния является неорганическим веществом, нерастворимым в воде, поэтому показатель биологической диссимиляции для него неактуален, следовательно, в соответствующей строке опросного листа ставим прочерки. Для органических соединений коэффициент биологической диссимиляции можно найти в токсикологических справочниках.

Персистентность и биоаккумуляция

Напомним, что персистентность — это трансформация в окружающей среде (в более или менее опасные соединения), а биоаккумуляция — возможность накопления соединения в пищевой цепочке. Эти показатели обычно приводятся в токсикологических справочниках в текстовом виде. Диоксид кремния в окружающей среде не трансформируется, поэтому в строке «Персистентность (трансформация в окружающей среде)» опросного листа пишем «Не трансформируется». Что касается биоаккумуляции, то теоретически накопление диоксида кремния возможно в одном звене — в легких, поэтому в соответствующей строке опросного листа указываем «Накопление в одном звене».

ЛЮБУЕМСЯ РЕЗУЛЬТАТОМ

Итак, опросный лист по диоксиду кремния мы заполнили. Осталось сопоставить значение показателей опасности с табл. 2 Критериев и указать для каждого показателя опасности соответствующий балл. Результат наших трудов вы видите ниже.

Как рассчитать коэффициенты X_i, Z_i и W_i, мы разберемся в следующем номере журнала. А пока аналогичным образом необходимо собрать показатели опасности для остальных компонентов отхода, после чего можно перейти к расчетам.

Для того чтобы облегчить сбор показателей опасности для компонентов отходов, мы подготовили для вас шпаргалку  , в которой приводятся документы, содержащие необходимую информацию о данных показателях.