Эффект суммации и его учет

В реальных условиях производства в выбросах и сбросах предприятий (а, следовательно, в атмосферном воздухе и водных объектах) присутствует не одно, а смесь различных загрязняющих веществ.

В воздухе населенного пункта, например, могут содержаться вещества от разных предприятий, ТЭС, транспорта. Многие из этих веществ обладают сходным токсическим действием на организм человека, а значит, в подобных случаях суммарная концентрация таких веществ может превышать предельно допустимую для каждого в отдельности. Кроме того, ряд соединений обладают синергетическим эффектом, т.е. токсичность одного в присутствии другого усиливается. Эффект синергизма хорошо виден на следующем примере: диоксид серы ослабляет защитные механизмы дыхательной системы и тем самым делает организм более восприимчивым к канцерогенам, и неблагоприятное воздействие от их совместного присутствия возрастает примерно в два раза.

Это явление называют эффектом суммации вредного воздействия, и его необходимо учитывать при нормировании как содержания, так и поступления загрязняющих веществ в окружающую среду.

Эффектом суммации при совместном присутствии обладают, в частности: ацетон и фенол; диоксид азота, озон и формальдегид; оксид углерода, диоксид азота и формальдегид; диоксид серы, оксид углерода, фенол и пыль; диоксид азота, диоксид серы и аммиак; диоксид серы и фенол; диоксид азота и диоксид серы. Перечень наиболее распространенных загрязнителей атмосферного воздуха, обладающих эффектом суммации, приведен в табл. 4.1.

Таблица 4.1 – Перечень некоторых веществ, для которых необходим

учет эффекта суммации ( + ) в атмосферном воздухе

Рассмотрим следующий пример. Допустим, что в воздухе населенного пункта одновременно присутствуют диоксид азота и диоксид серы в концентрациях 0,06 и 0,04мг/м³ соответственно. Установленные для них ПДК составляют 0,085 и 0,05мг/м³ соответственно. Следовательно, концентрация каждого вещества отвечает нормативу ПДК. Но их суммарная концентрация составляет 0,06+0,04=0,1 мг/м³, т.е. превышает ПДК для каждого из них в отдельности, а, следовательно, и уровень загрязнения воздуха превышает допустимую норму.

Поэтому известное условие: С£ПДК следует записать в иной форме, которая учитывает эффект суммации: С/ПДК£1. Совершенно очевидно, что, сколько бы вредных веществ ни присутствовало в воздухе одновременно, последнее условие должно строго соблюдаться.

Таким образом, качество воздуха будет отвечать установленным нормативам, если

(4.1)

где С₁, С₂,….С_n – концентрация вредных веществ, обладающих эффектом суммации; ПДК₁, ПДК₂,…ПДК_n – соответствующие им предельно допустимые концентрации.

Уравнение (4.1) показывает, что сумма отношений концентраций вредных веществ, обладающих эффектом суммации, к соответствующим им ПДК не должна превышать единицы.

Поэтому в приведенном выше примере в соответствии с уравнением (4.1) концентрация NO₂ не должна превышать 0,045 мг/м³, SO₂ – 0,023 мг/м³. Только в этом случае сумма отношений С/ПДК для этих соединений окажется меньше единицы:

и качество воздуха будет соответствовать установленным нормативам.

Аналогичным образом эффекты суммации учитывают и для водных объектов.

Вместе с тем, следует заметить, что суммарные ПДК не отражают реальную норму эффекта, вызываемого воздействием тех же токсичных веществ на организм человека, поскольку они вычисляются расчетным путем, исходя из соотношения наблюдаемой концентрации загрязнителей и принятыми для них ПДК.

Для исправления этого недостатка предлагают использовать другие показатели. Так, для интегральной оценки состояния воздушного бассейна применяют индекс суммарного загрязнения атмосферы:

(4.2)

где q_i – средняя за год концентрация і-го вещества в воздухе;

А_і – коэффициент опасности і-го вещества, обратный ПДК этого вещества: А_і=1/ПДК_і;

С_і – коэффициент, зависящий от класса опасности вещества: С_і=1,5; 1,3; 1,0 и 0,85 соответственно для 1, 2, 3 и 4 классов опасности (сведения о классах опасности веществ приведены в разделе 7).

Индекс І_m является упрощенным показателем и рассчитывается обычно для m=5 – т.е. наиболее значимых концентраций веществ, определяющих суммарное загрязнение воздуха. В эту пятерку чаще других входят такие веществ, как диоксиды азота и серы, аммиак, формальдегид, 3,4-бензпирен, пыль. Значение индекса І_m изменяется от долей единицы до 15…20 – чрезвычайно опасных уровней загрязнения. Высокий индекс загрязнения имеют такие города Украины, как Кривой Рог, Мариуполь, Запорожье, Днепродзержинск, Алчевск.

Кроме того, чтобы определить состояние загрязнения воздуха несколькими веществами, которые действуют одновременно, очень часто используют комплексный показатель – индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Для его расчета, нормированные на соответствующие значения ПДК, средние концентрации примесей с помощью расчетов приводят к концентрации SO₂

а полученные значения К_і складывают. Полученный таким образом показатель ИЗА указывает, в сколько раз суммарный уровень загрязненности атмосферы несколькими веществами превышает ПДК двуокиси серы.

Для каждого населенного пункта определен конкретный перечень пяти приоритетных примесей, по которым рассчитывается индекс загрязнения атмосферы ИЗА₅.