Нормирование загрязнения атмосферного воздуха

В качестве основных критериев опасности загрязнения воздуха и для целей нормирования загрязнения обычно используют предельно допустимые концентрации (ПДК) или соответствующие им стандарты качества воздуха, являющиеся санитарными нормами.

Концентрация предельно допустимая (ПДК) – норматив – количество вредного вещества в окружающей среде, при постоянном контакте или при воздействии за определённый промежуток времени практически не влияющее на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных последствий у eгo потомства. Устанавливается в законодательном порядке или рекомендуется компетентными учреждениями (комиссиями и др.) (Руководство…, 2004).

В нормативных документах России используют три вида ПДК: среднесуточную, максимальную разовую и среднегодовую. Определение величины ПДК основано на токсикологических характеристиках химических веществ и понятиях токсичности.

Среднесуточная предельно допустимая концентрация ПДК_сс – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не оказывает влияния на здоровье человека и его потомство при неограниченно длительном воздействии.

Степень загрязнения воздуха веществами разных классов опасности определяется «приведением» их концентраций, нормированных по ПДК, к концентрациям веществ 3-го класса опасности согласно формулы (3.7) (Критерии …, 1992):

К_3кл = К_jⁿ , (3.7)

где n – коэффициент изоэффективности, j – класс опасности (n=2.3 для j=1; n=1.3 для j=2; n=0.87 для j=4).

При величинах, нормированных по ПДК, концентраций выше 2,5 для 1-го класса, выше 5 для 2-го класса, выше 8 для 3-го класса и выше 11 для 4-го класса «приведение» к 3-му классу осуществляется путём умножения значений, нормированных по ПДК концентраций, соответственно на 3,2; 1,6; 1 и 0,7.

Если атмосферный воздух загрязнён веществами, относящимися к разным классам опасности, производится расчёт комплексного показателя Р.

Расчёт комплексного показателя Р проводится по формуле (3.8):

(3.8)

где корень квадратный из суммы квадратов, нормированных по ПДК концентраций, приведённых к таковым концентрациям веществ 3-го класса, i – номер вещества.

Максимальная разовая ПДК_мр – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не вызывает заметного раздражения при воздействии на человека в течение 20 – 30 мин.

Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе рассчитывают согласно ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населённых мест» или используют данные «Ежегодников о состоянии загрязнения воздуха городов и промышленных центров» за несколько лет, но не менее двух.

Степень загрязнения воздуха рассчитывается с учётом кратности превышения среднегодового ПДК веществ, их класса опасности, допустимой повторяемости концентраций заданного уровня, количества веществ, одновременно присутствующих в воздухе, и коэффициента их комбинированного действия.

Среднегодовые значенияПДК_сг выражаются через значения среднесуточного ПДК_СС путём умножения среднесуточной на некоторый коэффициент «а» (ф.3.9):

ПДК_сг = а∙ ПДК_СС. (3.9)

Значение коэффициента a для различных веществ приведены в табл. 3.12.

Таблица 3.12

Значение коэффициентов а для различных веществ

Помимо этого для санитарной оценки воздушной среды может использоваться показатель ВДК_рз – временно допустимая концентрация химического вещества в воздухе рабочей зоны (временный отраслевой норматив, действующий 2-3 года).

При наличии n загрязняющих веществ соответственно с концентрациями Q и предельно допустимыми концентрациями ПДК_i (i = 1, 2, …, n) требуется, чтобы выполнялось соотношение (ф. 3.10)

П_о = . (3.10)

Это соотношение является показателем опасности химического загрязнения. Считается, что при П_о=1 опасности для здоровья не существует и чем эта величина меньше единицы, тем меньше опасность.

При наличии нескольких измерений по какому-либо загрязнителю за определённый период времени (например, за 20 мин или за сутки) для этого загрязнителя рассчитывают стандартный индекс или стандартный приведённый индекс – СП (ф. 3.11):

, (3.11)

где C_imax – максимальная из измеренных за 20 мин (сутки) значений концентрации. мг/м³; C_ПДКi – среднесуточное значение ПДК в атмосферном воздухе для данного i–того соединения.

Для комплексной оценки уровня химического загрязнения атмосферы используют комплексный индекс среднегодового загрязнения атмосферы (КИЗА), который позволяет учитывать вклад в загрязнение нескольких веществ и представить загрязнение одним числом (Муравьев А.Г., 2000). При этом учитывается класс опасности вещества, при чём его фактическая среднегодовая концентрация приводится к степени загрязнения воздуха диоксидом серы, исчисляясь в долях ПДК диоксида серы.

Приведение загрязнения воздуха токсикантами к концентрациям диоксида серы обусловлено несколькими причинами. Во-первых, диоксид серы является одним из наиболее распространённых повсеместно химических загрязнителей, приводящих к существенному увеличению заболеваемости людей, в частности заболеваний верхних дыхательных путей. Во-вторых, диоксид серы обладает выраженной токсичностью по отношению к растительности. Он наносит значительный ущерб растительным объектам и подрывает ресурс биосферы. В-третьих, он обладает сильной коррозионной способностью, разрушает металлы, памятники культуры из мрамора.

В России КИЗА используют для обобщения данных мониторинга.

КИЗА вычисляют по формуле(3.12):

, (3.12)

где q_i – средняя концентрация i–го химического поллютанта; ПДК_cci среднесуточная предельно допустимая концентрация; n – число вредных веществ, учитываемых при вычислении КИЗА; ci – безразмерная константа приведения степени вредности вещества к степени вредности диоксида серы. В зависимости от степени опасности (1, 2, 3, 4) значения ci принимаются соответственно равными 1.7; 1,3; 1,0; 0,9.

Для обеспечения возможности сопоставления данных о загрязнении атмосферы в различных городах КИЗА рассчитывают для одних и тех же веществ. Обычно выбирают 4-5 веществ, которые вносят основной вклад в загрязнение атмосферы. В России принято определять КИЗА для 5-ти веществ. К числу наиболее распространённых загрязнителей для большинства городов и регионов России, а также других стран мира относят: диоксид серы, взвешенные вещества, оксиды азота, бенз(а)пирен, озон, формальдегид, фенол, свинец и др.

В табл. 3.13 приведены максимальные разовые и среднесуточные ПДК для ряда веществ.

Таблица 3.13

Значения среднесуточных и максимальных разовых ПДК_мр (мг/м³)

Следует заметить, что пыль разных производств имеет различные ПДК, см. табл. 3.14 (Орлов А.С., 2002).

Таблица 3.14

Значения среднесуточных и максимальных разовых ПДК_мр (мг/м³)

Сравнивая приведённые в табл. 3.13 данные, можно заметить, что максимальные разовые ПДК_мр, как правило, больше, чем ПДК длительного воздействия, однако для ряда веществ они совпадают.

Наряду с ПДК важной характеристикой загрязнения в отношении загрязняющих веществ является её ассимиляционная ёмкость.

Ассимиляционная ёмкость объекта окружающей среды – это максимальное количество загрязняющего вещества, которое может бать за единицу времени накоплено, разрушено, трансформировано и выведено за пределы экосистемы в результате процессов самоочищения без нарушения её нормального функционирования.

Для повышения надёжности оценки результатов измерений и исключения случайных величин, используется статистическая обработка материала, позволяющая с учётом вариаций концентраций получить то её значение, которое в 95% случаев будет на уровне или ниже расчетной концентрации (С₉₅). Кратность превышения (К) рассчитывается путём деления С₉₅ на максимальную разовую ПДК (PDK) (ф. 3.13):

(3.13)

В случае присутствия в атмосферном воздухе веществ, обладающих эффектом суммирования биологического действия, рассчитывается приведённая к одному из суммирующихся веществ концентрация (С_95пр.) по формуле (3.14):

= (3.14)

Оценка степени загрязнения атмосферного воздуха для комбинации суммирующих веществ ведется по приведённой концентрации. Рекомендуется приводить сумму таких веществ к веществу, обладающему менее благоприятным классом опасности.