Нормування антропогенного навантаження на атмосферу

Згідно з законом України «Про охорону атмосферного повітря», для обмеження забруднення та можливості контролю стану повітряного середовища Міністерством охорони здоров'я (МОЗ) встановлюються гранично доступні концентрації забруднюючих атмосферу речовин.

Гранично допустима концентрація(ГДК) - така маса шкідливої речовини в одиниці об'єму (в мг на 1м повітря, 1л рідини чи 1кг твердої речовини) окремих компонентів біосфери, періодичний чи постійний, цілодобовий вплив якої на організм людини, тварин і рослин не викликає відхилень у нормальному їх функціонуванні протягом усього життя нинішнього та майбутніх поколінь.

Нормативами забруднення повітря визначені граничні межі вмісту шкідливих речовин як у виробничій зоні (призначена для розташування промислових підприємств, дослідних виробництв, науково-дослідних інститутів тощо), так і у селітебній зоні (призначена для розташування житлового фонду, громадських будівель і споруд тощо) населених пунктів.

Фонова концентрація - концентрація наявних у повітрі, воді чи ґрунті шкідливих домішок на певний час на певній території

Контроль за якістю біосфери здійснюється зіставленням фонової концентрації з гранично допустимою:

С_ф/ГДК<1.

Загальна кількість хімічних речовин, що надходить у середовище проживання людини перевищила 4 млн. найменувань. Із них понад 40 тис. мають шкідливі для людини властивості. Нормативи ГДК, що затверджуються Міністерством охорони здоров'я України, встановлені для 600 речовин у повітряному середовищі, 200 - у водному та 100 - у ґрунті.

Усі шкідливі речовини за ступенем небезпечної дії на людину поділяються на чотири класи:

I - надзвичайно небезпечні (нікель, ртуть);

II - високо небезпечні (сірководень, діоксид азоту);

III - помірно небезпечні (сажа, цемент);

IV - мало небезпечні (бензин, фенол).

Що шкідливіша речовина, то складніше здійснити захист атмосферного повітря і то нижчий його ГДК.

Для кожної речовини встановлюються максимально разова і середньодобова концентрації.

Максимально разова концентрація - це найвище значення забруднюючих речовин у повітрі, отримане завдяки аналізу багаторазово відібраних проб.

Згідно ГОСТ 17.2.1.04-77, забрудненням атмосфери називається зміна складу атмосфери в результаті наявності в ній домішок.

З позицій екології ГДК шкідливих речовин мають сенс верхньої межі стійкості організму, при перевищенні якого та чи інша речовина (тобто фактор) стає лімітуючим.

Всі забруднюючі шкідливі речовини в токсикології прийнято оцінювати за їх впливом на організм. Найбільш характерними є власне токсичні (резорбтивні) і рефлекторні (органолептичні) впливу.

Рефлекторні реакції можуть проявлятися в формі відчуття запаху, світлової чутливості і т.п. Резорбтивна дія може бути загальнийтоксичними, канцерогенним, мутагенним і ін.

Ці обставини викликали необхідність встановлювати для забруднюючих повітря речовин два види гранично допустимих концентрацій: максимальну разову і середньодобову. Перша вводиться з метою попередження негативних рефлекторних реакцій при короткочасному впливі і позначається ГДК_мр, а друга - для попередження токсичної дії (ГДК_сд).

Поняття ГДКмр використовується при встановленні науково-технічних нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин. Максимальна разова ГДК встановлюється для відвернення рефлекторних реакцій у людини через подразнення органів дихання за короткочасного впливу (до 20 хв.) атмосферних забруднень. Оскільки концентрація забруднень в атмосферному повітрі не є постійною в часі та змінюється залежно від метеорологічних умов, рельєфу місцевості, характеру викиду, разові проби повітря слід відбирати кілька разів на добу впродовж 20-30 хв. В результаті розсіювання шкідливих домішок у повітрі на межі санітарно-захисної зони підприємства концентрація шкідливої речовини в будь-який момент часу не повинна перевищувати ГДК_мр.

Середньодобова концентрація - це середньоарифметичне значення разових концентрацій у пробах атмосферного повітря впродовж 24 годин безперервно або з рівними інтервалами між виборами. Середньодобова ГДК (ГДК_сд) встановлюється для запобігання негативного впливу на людський організм протягом цілодобового використання повітря. ГДК_сд розрахована на всі групи населення і на невизначено довготривалий період впливу, а отже, як наслідок, є найжорсткішим санітарно-гігієнічним нормативом, який встановлює концентрацію шкідливої речовини у повітряному середовищі. Саме величина ГДКсд може служити за "еталон" для оцінки стану повітряного середовища в селітебній зоні. Середньодобова концентрація визначається протягом доби: проби беруться 4 рази або щогодини.

Треба сати н аувазі такі обставини:

По-перше, через нестійкість напрямків вітру домішки можуть бути присутніми або відсутніми в населеному пункті: вітер може бути спрямований від джерела викиду до населеного пункту або в сторону від нього. Тому концентрацій можуть бути вище або нижче ПДКС, с протягом того чи іншого відрізка часу.

По-друге, шкідливі речовини можуть мати як рефлекторним, так і резорбтивного дією на організм. Наприклад, та чи інша речовина може надати рефлекторний вплив при значно нижчій концентрації, ніж резорбтивное. Такі леткі речовини, що володіють різким запахом або подразнюють, наприклад, добре відомий метил-меркаптан.

Так у видихуваному повітрі їдкого речовини під назвою метил-меркаптан (CH₃SH), який є головною причиною відразливого запаху. Справжній поганий запах з рота - це не просто наслідок з'їденого часнику або ранкової сухості в роті. метил-меркаптан виробляють бактерії.

Цей препарат, за словами фахівців, не отруйний. За їх термінології, він відноситься до "нічого поганого пахне" - віддає протухлим часником або цибулею. У великій концентрації він викликає у людини запаморочення та нудоту. Що й сталося з більшістю постраждалих, коли газ потрапив в їхні легені.

- Газівники додають його в пропан, який не має ніякого певного запаху, і те, що ми відчуваємо, коли відбувається витік газу на кухні, це той самий метил меркаптан. Тому зловмисникам не представляло праці його дістати. Це речовина в чистому вигляді надходить на газорозподільні підприємства.

Інші речовини, не володіючи подразнюють (не маючи запаху, кольору), отруйні при низьких концентраціях, т. Е. Отруєння починається раніше, ніж людина здатна відчути присутність цих речовин. Прикладом може служити монооксид вуглецю.

Монооксид вуглецю (CO) зв'язується з гемоглобіном крові міцніше, ніж кисень, утворюючи метгемоглобін. Таким чином, блокується процеси транспортування кисню.

Тому існує таке правило: якщо рефлекторне (подразнюючу) дія токсиканта починається при більш низькій концентрації, т. Е. Раніше, ніж резорбтивное, то ПДКм.р = ПДКс.с Якщо ж при більш низькій концентрації починається токсичну (отруйну) дію, то ПДКм .р перевищує ПДКс.с в 2-10 разів. Для речовин, поріг токсичного впливу яких на організм поки не відомий, а також для особливо небезпечних речовин існують тільки максимальні разові ГДК. Для умов виробничих приміщень встановлюються для всіх нормованих речовин тільки максимальні разові ГДК.

4.1 Роздільне нормування забруднюючих речовин в повітрі

Рис. 4.1 - Схема нормування домішок в повітрі у зв'язку з їх перенесенням і розсіюванням, а також токсикологічними принципами.

Гігієнічне нормування стикається з суттєвими труднощами організаційного, технічного, фізіологічного характеру. Звернімося, до рис. 4.1 Ми знаємо, що екологічна ніша людини (як сукупність його вимог до режимам факторів) незмінна, де б він не знаходився. Це означає, що умова С ≤ ГДК повинне дотримуватися в будь-яких місцях перебування людини. Очевидно, що зміст домішок в повітрі робочого приміщення неминуче більше, ніж на майданчику підприємства і, тим більше - за її межами, т. Е. В населених пунктах, куди домішки доходять в тій чи іншій мірі розсіяними. У цих обставинах нереально мати єдину ГДК для того чи іншого забруднюючої речовини. Тому розроблені так звані принципи роздільного нормування забруднюючих речовин.

Для різних умов величина ГДК різна. Тому здійснюється роз'єднане нормування забруднюючих речовин в атмосферному повітрі:

- для населених пунктів встановлюються ГДКап, ГДКнп,

- для робочої зони встановлюється ГДКрз, ГДКтп.

Ці нормативи розроблено для недопущення викиду в атмосферу понаднормативних об'ємів шкідливих твердих речовин і їх концентрацій у атмосфері населених пунктів.

ГДК_ап - це максимальна концентрація домішки, віднесена до періоду усереднення, яка при періодичному впливі або протягом всього життя людини не здійснює на неї шкідливого впливу, включаючи віддалені наслідки.

ГДК_нп - це гранично допустима концентрація в атмосферному повітрі найближчого населеного пункту враховує перебування людей цілодобово.

ГДК_рз - це концентрація, яка за щоденного 8-годинного перебування на роботі (не більш як 41 година на тиждень) протягом усього робочого стану не може спричинити захворювань чи відхилень у стані здоров'я людей для нинішнього та наступного поколінь.

ГДК_тп - гранично допустима концентрація для територій підприємств - приймається рівною 0,3 ГДКрз, тобто на території підприємства необхідна більш висока кількість повітря в порівнянні з повітрям робочої зони.

Всі концентрації шкідливих речовин у повітрі робочої зони порівнюються з максимально разовими (протягом 30хв.), а в повітрі населеного пункту - із середньодобовими за 24 години.

ГДК_ап < ГДКрз, тобто йдеться про обмежене перебування людини в забрудненій зоні, тоді як ГДКап визначає безпечне перебування людини при необмеженому в часі вдиханні забруднюючої речовини. Наприклад, для діоксиду сірки ГДК_рз = 10 мг/м³, ГДК_ап = 0,5 мг/м³, ГДК_тп відповідно 3мг/м³.

В умовах великих міст (з населенням більше 200 тис чол.) та курортів ГДК_мр = 0,8 ГДК_ап.

В цілому класифікація гранично допустимих концентрацій наведена на рисунку 4.2. В повітрі і на території підприємства 30% від ГДК_рз; в повітрі населених пунктів - ГДК_мр і ГДК_сд; в повітрі населених пунктів з населенням більше 200 тис. чол. і в курортних зонах - 80% від ГДК_мр.

Для деяких видів забруднюючих речовин величини ГДК не визначені, що пояснюється багато чисельними труднощами експериментального характеру. При забрудненні атмосфери речовинами, для яких ГДК не визначені, МОЗ встановлює орієнтовно безпечні рівні впливу (ОБРВ).

ОБРВ - орієнтовно безпечні рівні впливу, які визначаються розрахунковим шляхом.

Рисунок 4.2 - Класифікація гранично допустимих концентрацій

Гранично допустимі концентрації встановлюються на підставі експериментів на піддослідних тварин, що потребує досить тривалого часу. На першому етапі встановлення ГДК визначаються основні токсікометріческіе характеристики досліджуваних речовин, але фактично встановлені в результаті експериментів нормативи вважаються тимчасово допустимими концентраціями. На другому етапі ці дослідження тривають і носять перевірочний характер, а на третьому здійснюються клініко-статистичні дослідження працюють протягом трьох років для перевірки правильності отриманих в експериментах на тваринах значень. Тільки після другого етапу отримані нормативи можуть бути затверджені як ГДК.

Однак в сучасних умовах нерідко виникає необхідність прискореного визначення ГДК нових речовин. Для цього використовуються розрахункові методи. В основі розрахунків перебуває встановлення фізіологічних порогів впливу речовин на організм.

Можна, наприклад, встановити поріг нюхового відчуття, поріг світлової чутливості ока тощо і далі використовувати для розрахунку формули лінійної регресії для визначення орієнтовних значень ГДК.

Наприклад, Ю. А. Кротовим запропонована формула для визначення максимальної разової ГДК по порогу нюхового відчуття:

де х₁ — поріг нюхового відчуття у найбільш чутливих осіб, мг / м3.

Гранично допустиму середньодобову концентрацію також можна визначити за аналогічним порогу:

В даний час відомо багато подібних формул, у тому числі для визначення ГДК_сд через ГДК_рз або через JIK₅₀.

Отримані розрахунковим шляхом значення ГДК досить близько збігаються з отриманими експериментально, але подальші перевірки необхідні. Тому в даний час вважається, що встановлені розрахунковим шляхом нормативи повинні розглядатися в якості ВДК.

При проектуванні підприємств у районах, де атмосферне повітря вже забруднене викидами від інших, раніше побудованих і діючих підприємств, необхідно нормувати їх викиди з урахуванням вже присутніх в повітрі домішок. Їх зміст, розглядається в якості фонової концентрації Сф. Якщо є декілька лоточників викидів шкідливих речовин, то вимоги до якості повітря визначаються таким чином:

- на території підприємства:

C₁<0,3ПДК_Р._з.-С_ф

- для повітря населеного пункту:

С_mi ≥ПДК_а.в-С_ф.

де Сi - концентрація шкідливої ​​речовини, що надходить від 1-го джерела; Cmi - найбільша концентрація шкідливої ​​речовини в атмосферному повітрі населеного пункту від i-го джерела, N - число джерел, через які дане шкідлива речовина надходить у повітряний басейн.

Якщо в атмосферному повітрі присутні викиди декількох речовин, що володіють ефектом сумації, то необхідно переходити до безрозмірних концентрацій. Умови санітарних норм будуть виконані, якщо:

q_i≤ 1 при q_i = С_i/(ПДК_i - С_фi).

Регламентування викидів шкідливих речовин в атмосферу через ті чи інші джерела здійснюється на основі таких екологічних нормативів, як гранично допустимий викид (ГДВ).

ГДВ — це маса викидів шкідливих речовин за одиницю часу від одного або сукупності джерел забруднення атмосфери міста чи іншого населеного пункту з урахуванням перспективи розвитку промислових підприємств і розсіювання шкідливих речовин в атмосфері, що створює приземну концентрацію, яка не перевищує гранично допустимі концентрації їх для населення, рослинного і тваринного світу, якщо немає більш жорстких екологічних вимог і обмежень. Одиниця виміру ГДВ грам на секунду (1 г/с) встановлюється для кожного джерела забруднення атмосфери за умови, що викиди шкідливих речовин від цього джерела і від сукупності інших джерел з урахуванням розсіювання їх в атмосфері не створять приземної концентрації шкідливих речовин, яка перевищить ГДК.

Нормативи ГДВ встановлюються на 5 років. У випадку необхідності корегування нормативів ГДВ по одній із речовин або встановлення нормативів на речовини, які їх не мають, нормативи гранично допустимих викидів розробляються згідно з встановленим порядком і оформляються у вигляді додатка до раніше затвердженого проекту.

Якщо підприємство розташоване на двох або більше виробничих майданчиках, то проект нормативів ГДВ розробляється підприємством по кожному виробничому майданчику окремо. Розрахунок концентрацій в атмосферному повітрі забруднюючих речовин, які містяться у викидах підприємств, виконується окремо для кожного із них.

Тимчасово погоджений викид - гранична кількість забруднюючих речовин, встановлена для підприємства на відповідний строк до досягнення ГДВ з врахуванням впровадження повітроохоронних заходів і на рівні викидів підприємств аналогічних по потужності і технологічних процесах.