Источники антропогенного загрязнения атмосферного воздуха и их влияние на здоровье человека и экосистемы в целом.

В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предприятия цветной металлургии и производство стройматериалов.

Тепловые и атомные электростанции. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.

Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) - радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы -- отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.

Химическое производство. Выбросы этой отрасли хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).

Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего в крупных городах. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений - бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина).

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах (рис. 13.2), при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распыление пестицидов и т. д.

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами - от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабатывает.

Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьёзными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четко эта связь прослеживается при анализе детской легочной патологии и степени концентрации диоксида серы в атмосфере крупных городов.

Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO2), вызывает тяжелое заболевание легких - силикоз. Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядовитых туманов и т. д.

Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода (угарного газа). При остром отравлении появляется общая слабость, головокружение, тошнота, сонливость, потеря сознания, возможен летальный исход. Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в легких, засорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут сказываться на огромном интервале времени, связаны и с такими незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологический заболевания, снижают сопротивление организма инфекциям и т. д. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетические изменения в клетках организма.

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода. Тяжелые последствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли - смог.

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях и в течение длительного времени наносят большой вред не только человеку, но отрицательно влияют на животных, состояние растений и экосистем в целом. В растения токсичные вещества поступают различными способами. Установлено, что выбросы вредных веществ действуют как непосредственно на зеленые части растений, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру клеток, так и через почву на корневую систему.

К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:

1) возможное потепление климата («парниковый эффект»);

2) нарушение озонового слоя;

3) выпадение кислотных дождей.

Большинство ученых в мире рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности.

4. «Общие принципы нормирования в области охраны окружающей среды».

В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации нормированиев области охраны окружающей среды осуществляется в целях государственного регулирования воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды и обеспечение экологической безопасности.

Федеральный закон «Об охране окружающей среды» определяет негативное воздействие как «воздействие хозяйственной и иной деятельности, последствия которой приводят к негативным изменениям качества окружающей среды». В международной практике под воздействием на окружающую среду понимают «любое отрицательное или положительное изменение в окружающей среде, полностью или частично являющееся результатом деятельности организации, ее продукции или услуг».

Цель нормирования достигается путем установления ограничений (нормативов) как на сами источники воздействия, так и на факторы среды, отражающие и характеристики воздействия, и отклики экосистем.

История такого подхода к охране окружающей среды развивалась в полном соответствии с принципом антропоцентризма: первоначально были установлены нормативы приемлемых для человека условий среды (прежде всего, производственной). Тем самым было положено начало работам в области санитарно-гигиенического нормирования.

Однако человек — не самый чувствительный из биологических видов, и принцип «Защищен человек — защищены и экосистемы», неверен.

Экологическое нормированиепредполагает учет допустимой нагрузки на экосистему.

Допустимойсчитается нагрузка, при которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды.

Как экологическое, так и санитарно-гигиеническое нормирование основано на знании эффектов, оказываемых разнообразными факторами воздействия на живые организмы. Эти факторы могут иметь физическую (радиация, электромагнитные излучения и пр.), химическую и биологическую природу. Одним из важных понятий в токсикологии и в нормировании является понятие вредного вещества.

Вредныевещества – вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям. Все ксенобиотики(чужеродные для живых организмов, искусственно синтезированные вещества) как правило, рассматривают как вредные. Для большинства из них нормативы не установлены. Установление нормативов качества окружающей среды и продуктов питания основывается на концепции пороговости воздействия.

Порог вредного действия— это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме могут возникнуть изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология. Пороговая доза вещества (или пороговое действие вообще) может вызывать у организма отклик, который не компенсируется за счет механизмов поддержания внутреннего равновесия организма.

5. «Предельно допустимые концентрации химических загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, воде, почве».

В основе санитарно-гигиенического нормирования лежит понятие предельно допустимой концентрации.

Предельно допустимые концентрации (ПДК)— нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.

Санитарно-гигиеническое нормирование редко учитывает комбинированное действие(при одновременном или последовательном действии нескольких веществ) и не учитывает эффектов комплексного воздействия,(когда вредные вещества поступают в организм различными путями — с воздухом, водой, пищей, через кожные покровы), а также сочетания воздействийразличной природы (физических, химических, биологических).

По мере накопления наших знаний о безопасности или опасности тех или иных веществ значения предельно допустимых концентраций для некоторых веществ изменяются. Достаточно вспомнить о том, что в 50е годы ДДТ считался одним из безопасных для человека инсектицидов и широко рекламировался для использования в быту. Для веществ, о действии которых не накоплено достаточной информации, могут устанавливаться временные нормативы – (ВДК,ОДК,ОБУВ)— полученные расчетным путем нормативы, рекомендованные для использования сроком на 2-3 года.

Разработка санитарно-гигиенических нормативов находится в ведении Департамента Госсанэпиднадзора Министерства здравоохранения. Списки установленных величин ПДК и других нормативов публикуются в специальных сборниках санитарных норм и правил (СанПиН).

Под токсичностьюпонимают способность веществ вызывать нарушения физиологических функций организма, что, в свою очередь, приводит к заболеваниям (интоксикациям, отравлениям) или, в тяжелых случаях, к гибели. Фактически, токсичность — мера несовместимости вещества с жизнью. Степень токсичности веществ принято характеризовать величиной токсической дозы— количеством вещества (отнесенным, как правило, к единице массы животного или человека), вызывающим определенный токсический эффект. Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность. Различают средне-смертельные (ЛД50), абсолютно смертельные (ЛД100), минимально смертельные (ЛД0/10) и др. дозы. Цифры в индексе отражают вероятность (%) появления определенного токсического эффекта, в данном случае, — смерти в группе подопытных животных.

К недостаткам системы санитарно-гигиенического нормирования, следует отнести:

- она не указывает, какое именно воздействие на живые организмы будет иметь место, если реальная концентрация в объектах окружающей среды превысит предельно допустимую величину;

- концепция ПДК не учитывает также, что для некоторых веществ существует минимальный порог, ниже которого ощущается недостаток вещества в среде обитания, что может оказывать существенное влияние на живущие в ней организмы;

-не учитываются особенности биогеохимических провинций, где в естественном состоянии ряд веществ уже присутствует в концентрациях, превышающих ПДК. Биогеохимические провинции — территории, где свойства природных сред и организмов отличаются от характерных свойств географической зоны. Такая ситуация прослеживается для рудных аномалий, нефтеносных районов, для территорий распространения торфяников и т.п. В этих случаях оценка качества природной воды, практически не испытывающей антропогенного воздействия, по критериям ПДК приводит к ошибочным выводам.

-не учитывается, что устойчивость организмов (в т.ч. человека) к воздействию веществ различается в зависимости от региона или зоны. Это может быть связано не только с климатическими особенностями, но и другими факторами среды, например, гидрохимическими свойствами используемой воды: минерализацией, буферностью и т.п. В частности, адаптированность к фоновому уровню концентраций металлов, очевидно, наследственно закреплена в поколениях.

- предельно допустимые концентрации, как правило, относятся к валовому содержанию, хотя многие вещества присутствуют в окружающей среде в различных формах. Например, в водных объектах многие тяжелые металлы, большинство которых являются токсикантами, присутствуют и в форме ионов, и в связанном состоянии с органическими веществами природных вод и т.д. Эти комплексные формы обычно менее токсичны, чем ионная.

Санитарно-гигиенические и экологические нормативы не указывают на источник воздействия и не регулируют его деятельность напрямую. Однако они используются при установлении научно-технических нормативов— требований, предъявляемых собственно к источникам воздействия. К научно-техническим нормативам относятся нормативы выбросов и сбросов вредных веществ (ПДВ и ПДС), образования отходов и лимиты их размещения, а также технологические, строительные, градостроительные нормы и правила, содержащие требования по охране окружающей природной среды. В основу научно-технического нормирования положен следующий принцип: при условии соблюдения нормативов всеми предприятиями региона содержание любой примеси в воде,воздухе и почве должно удовлетворять требованиям санитарно-гигиенического нормирования.

Научно-техническое нормированиеозначает введение ограничений деятельности хозяйственных объектов в отношении источников воздействия на окружающую среду. В том числе, определяются предельно допустимые потоки вредных веществ, которые могут поступать от источников воздействия в воздух, воду, почву. Таким образом, от предприятий требуется не собственно обеспечение тех или иных ПДК, а соблюдение пределов выбросов и сбросов вредных веществ, установленных для объекта в целом или конкретных источников, входящих в его состав.

Законодательные основы научно-технического нормирования определены Постановлением Правительства РФ от 3 августа 1992 г. № 545 «Порядок разработки и утверждения экологических нормативов выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду,лимитов использования природных ресурсов, размещения отходов» в редакции Постановления Правительства РФ от 16.06.2000 № 461.

Нормирование воздушной природной среды. ПДК рабочей зоны, среднесуточная, максимально разовая.

Под качеством атмосферного воздухапонимают совокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

Нормативами качества воздуха определены допустимые пределы содержания вредных веществ как в производственной(предназначенной для размещения промышленных предприятий, опытных производств научно/исследовательских институтов и т.п.), так и в селитебнойзоне (предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений) населенных пунктов.

Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программ наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТом 17.2.1.03_84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения.

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны(ПДКрз) — концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.

Как следует из определения, ПДКрз представляет собой норматив, ограничивающий воздействие вредного вещества в рабочем помещении.

Предельно допустимая концентрация максимально разовая(ПДКмр) — концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека.

Понятие ПДКмр используется при установлении научно-технических нормативов — предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ.

При этом обязательно, чтобы в результате рассеяния примесей в воздухе при неблагоприятных метеорологических условиях на границе санитарно-защитной зоны предприятия концентрация вредного вещества в любой момент времени не превышала ПДКмр.

Предельно допустимая концентрация среднесуточная(ПДКсс) — это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Таким образом, ПДКсс рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДКсс обычно выступает в качестве критерия оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне.

Таблица 1. Соотношение различных видов ПДК в воздухе для некоторых веществ

Для сравнительной оценки загрязнения воздушной среды используются различные индексы, которые позволяют учесть присутствие нескольких загрязняющих веществ. Наиболее распространенным является комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Его рассчитывают по формуле:

q _cp.i— средняя концентрация i-ого вещества;

ПДК _cс.i— ПДК_сс для i-ого вещества;

c_i — безразмерная константа приведения степени вредности i/ого вещества к вредности диоксида серы, зависящая от того, к какому классу опасности принадлежит загрязняющее вещество.

В зависимости от токсичности все химические соединения подразделяются на 4 класса опасности. Учет класса опасности позволяет дифференцированно подходить к обоснованию необходимых профилактических мероприятий (например, к мерам безопасности при работе с различными веществами), а также предварительно оценивать сравнительную опасность воздействия тех или иных веществ на организм человека.

Таблица 2. Константы приведения вредности для веществ разных классов опасности

Таблица 3. Классы опасности химических соединений в зависимости от характеристик их токсичности

Особенности нормирования водной среды. Классификация водоемов по типу водопользования

В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559_96 питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

Под качеством водыв целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качествапредставляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды].

По санитарному признакуустанавливаются микробиологические и паразитологические показатели воды (число микроорганизмов и число бактерий группы кишечных палочек в единице объема).

Токсикологические показателиводы, характеризующие безвредность ее химического состава, определяются содержанием химических веществ, которое не должно превышать установленных нормативов. Наконец, при определении качества воды учитываются органолептические(воспринимаемые органами чувств) свойства: температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость.

Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения определены Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.544_96, причем нормируются запах, вкус, цветность, мутность, коли-индекс, а также указывается, что содержание химических веществ не должно превышать значений соответствующих нормативов. (Коли-индекс— количественный показатель фекального загрязнения воды или пищевых продуктов. Определяется числом микробов — нормальных обитателей кишечника человека (главным образом кишечной палочки — Escherichia coli) в 1 л или 1 кг субстрата).

Как и для атмосферного воздуха, для воды такими нормативами являются предельно допустимые концентрации (ПДК).

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования(ПДК_в) — это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей(ПДК_вр) — это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь, промысловых.

ПДК_вр в ряде случаев рассматривается как экологический норматив, что не совсем верно. Фактически, ПДК_вр — это та концентрация вредного вещества в воде, при постоянном воздействии которой выполняются следующие условия:

• не наблюдаются случаи гибели рыб и организмов, служащих для рыб кормом;

• не происходит постепенное исчезновение тех или иных видов рыб, для жизни которых водоем был ранее пригодным, а также замены ценных в кормовом для рыб отношении организмов на малоценные;

• не происходит порчи товарных качеств обитающей в водоеме рыбы,

• не происходят изменения, способные в определенные сезоны или в обозримом будущем привести к гибели рыб, замене ценных видов на малоценные или к потере рыбохозяйственной ценности как всего водоема, так и его части.

ПДК_вр обычно являются более жесткими, чем ПДК_в .

Как и в случае с атмосферным воздухом, для сравнительной оценки загрязнения водной среды используются различные индексы, которые позволяют учесть присутствие нескольких загрязняющих веществ. Наиболее распространенным является комплексный гидрохимический индекс загрязнения воды(ИЗВ). Его рассчитывают по формуле:

где сi — концентрация компонента (в ряде случаев — значение параметра);

ПДКi — установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

Обычно ИЗВ рассчитывают по шести-семи гидрохимическим показателям, в т.ч. обязательно по таким показателям как содержание растворенного кислорода [O₂], водородный показатель рН, биологическое потребление кислорода БПК₅ .

ПДК вредных веществ в почве. Понятие о фитотоксичности.

В СССР был установлен лишь один норматив, определяющий допустимый уровень загрязнения почвы вредными химическими веществами — ПДК для пахотного слоя почвы. Основой для его установлния этого норматива была фитотоксичность - способность вредных веществ почвы проникать в растения и оказывать вредное воздействие на их рост и развитие. В результате длительных научных изысканий в России с 15 июня 2003 г. введены новые санитарные правила СанПиН 2.1.7.1287_03. Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы, которые устанавливают требования к качеству почв населенных мест и сельскохозяйственных угодий, обуславливающие соблюдение гигиенических нормативов при размещении, проектировании, строительстве, реконструкции (техническом перевооружении) и эксплуатации объектов различного назначения, в том числе и тех, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на состояние почв.

Этот документ содержит список нормативов ПДК для почв сельскохозяйственного использования, а для жилых зон — перечень объектов наблюдения и основных показателей оценки санитарного состояния почв населенных мест. В 1999 г. в Институте экологии человека им. Сысина были подготовлены «Методические указания по гигиенической оценке качества почвы населенных мест», устанавливающие индивидуальные нормативы ПДК_п для различных типов почв и различных форм содержания загрязняющих веществ в почве.

Основные понятия, касающиеся химического загрязнения почв, установлены ГОСТом 27593-88. Почвы. Термины и определения.

Предельно допустимая концентрация химического вещества в почвепредставляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, так как используемые при ее обосновании критерии отражают возможные пути воздействия загрязняющего вещества на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

Обоснование ПДК химических веществ в почве базируется на 4 основных показателях вредности, устанавливаемых экспериментально:

• транслокационном, характеризующим переход вещества из почвы в растение;

• миграционном водном, характеризующим способность перехода вещества из почвы в грунтовые воды и водоисточники;

• миграционном воздушном, характеризующимпереход вещества из почвы в атмосферный воздух;

• общесанитарном, характеризующим влияние загрязняющего вещества на самоочищающую способность почвы и ее биологическую активность.

При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания вещества по каждому показателю вредности. Наименьший из обоснованных уровней содержания является лимитирующим и принимается за ПДК.

В мировом сообществе, в отличие от России и стран СНГ, где чаще всего используется единственный норматив загрязнения почвы — норматив для пахотного слоя, применяется более развернутая система нормирования, позволяющая принимать решения об опасности загрязнения в зависимости от типов использования почв.

При разработке нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в продуктах питания учитываются материалы по токсикологии и гигиеническому нормированию данных веществ в различных объектах природной среды (в воздухе, воде, почве), а также информация о естественном содержании различных химических элементов в пищевых продуктах.

Предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вредного вещества в продуктах питания(ПДК_пр)— это концентрация вредного вещества в продуктах питания, которая в течение неограниченно продолжительного времени (при ежедневном воздействии) не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека.

Санитарно-гигиеническое нормирование загрязненности пищевых продуктов касается, главным образом, пестицидов, а также тяжелых металлов и некоторых анионов (например, нитратов).

Технологические нормативы качества окружающей среды: ПДВ, ПДС

В соответствии с российским законодательством устанавливаются следующие нормативы допустимого воздействия на окружающую среду:

• нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов;

• нормативы образования отходов производства и потребления и лимиты на их размещение;

• нормативы допустимых физических воздействий (количество тепла, уровни шума, вибрации, ионизирующего излучения, напряженности электромагнитных полей и иных физических воздействий);

• нормативы допустимого изъятия компонентов природной среды;

• нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду.

При этом предполагается, что нормативы допустимого воздействия на окружающую среду должны обеспечивать соблюдение нормативов качества окружающей среды с учетом природных особенностей территорий и акваторий.

Для хозяйствующих субъектов технологические нормативы (к ним отнесены нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов) разрабатываются в форме проектов предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферу, сбросов (ПДС) в водные объекты и предельных нормативов образования и лимитов размещения отходов. Предельно допустимый выброс (ПДВ)— масса вещества в отходящих газах, максимально допустимая к выбросу в атмосферу в единицу времени. ПДВ устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы (и для каждой примеси, выбрасываемой этим источником) таким образом, что выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создают приземной концентрации, превышающей их ПДКмр. Основные значения ПДВ — максимальные разовые—устанавливаются при условии полной нагрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы и не должны превышаться в любой 20-минутный период времени.

Наряду с максимальными разовыми (контрольными) значениями ПДВ (г/с) устанавливаются производные от них годовые значения ПДВг (т/г) для отдельных источников и предприятия в целом с учетом временной неравномерности выбросов, в том числе с учетом планового ремонта технологического и газоочистного оборудования.Основным нормативом сбросов загрязняющих веществ в водоемы, установленным в РФ, является предельно допустимый сброс (ПДС).

Предельно допустимый сброс (ПДС)— это масса нормируемого вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению хозяйствующим субъектом в установленном режиме в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе. ПДС — предел по расходу сточных вод и концентрации содержащихся в них примесей — устанавливается с учетом ПДК веществ в местах водопользования (в зависимости от его вида), ассимилирующей способности водного объекта, перспектив развития региона и оптимального распределения массы загрязняющих веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды.

Величина ПДС должна гарантировать достижение установленных норм качества воды (санитарных или рыбохозяйственных) при наихудших гидрологических условиях для разбавления в конкретном водном объекте.

ПДВ и ПДС устанавливаются для каждого источника загрязнения и каждого вида примеси. Расчет ПДВ и ПДС проводится на основе утвержденных методик с учетом рассеяния (разбавления), вклада других источников, перспектив развития (проектируемых источников) и т.д. При сбросе сточных вод или других видах хозяйственной деятельности, влияющих на состояние водных объектов, используемых для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых целей, нормы качества поверхностных вод должны выдерживаться на водотоках, начиная со створа, расположенного в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования вплоть до самого места водопользования, а на водоемах — на акватории в радиусе 1 км от пункта водопользования.

Ближайшие пункты водопользования определяются органами санитарно-эпидемиологической службы.

При сбросе сточных вод или других видах хозяйственной деятельности, влияющих на состояние рыбохозяйственных водотоков и водоемов, нормы качества поверхностных вод (ПДК_вр или их природный состав и свойства в случае природного превышения этих норм) должны соблюдаться на протяжении всего участка водопользования, начиная с контрольного створа, определяемого в каждом конкретном случае специально уполномоченными органами, но не далее, чем 500 м от места сброса сточных вод или расположения других источников загрязнения поверхностных вод (мест добычи полезных ископаемых, производства работ на водном объекте и т.п.).

В тех случаях, когда предприятие аргументированно обосновывает временную невозможность достижения расчетных значений ПДВ и ПДС, устанавливаются нормативы временно согласованных выбросов (ВСВ) и временно согласованных сбросов (ВСС)на период до пяти лет. Одновременно должны быть разработаны и планомерно реализуемы программы поэтапного снижения показателей выбросов и сбросов вредных веществ до значений, которые обеспечивают соблюдение ПДВ или ПДС соответственно. В тех случаях, когда достижение величин ПДВ или ПДС экономически невыгодно или физически невозможно для предприятия, срок действия разрешенных ВСВ и ВСС продлевается несколько раз, обычно при условии некоторого постепенного снижения уровня загрязнения.

Нормативы образования отходов производства и потребления и лимиты на их размещение устанавливаются в целях предотвращения их негативного воздействия на окружающую среду. При этом лимитирование размещения твердых промышленных отходовосуществляется на основании «Временных правил охраны окружающей среды от отходов производства и потребления в РФ». Организованное размещение отходов — это регламентированные и осуществляемые в соответствии с установленными нормами и правилами процессы выделения, концентрирования, сбора, транспортировки, накопления, временного хранения отходов, предусматривающего возможность их дальнейшего использования, переработки или ликвидации, захоронения.

В последние годы, после принятия Водного кодекса РФ в 1995 г., был предложен другой подход в нормировании, основанный на установлении нормативов предельно допустимых вредных воздействий(ПДВВ) на водные объекты. Особенность подхода заключается в том, что предлагается нормировать не только поступление вредных веществ, но и другие факторы антропогенного воздействия, которые негативно влияют на окружающую среду: регулирование режима стока на гидротехнических сооружениях, наносящее ущерб нерестилищам и разрушающее берега; поступление тепла со сточными водами; безвозвратные изъятия воды (например, на полив в сельском хозяйстве) и др. Основной принцип установления норматива ПДВВ — ненанесение ущерба окружающей среде. Норматив предполагается устанавливать с учетом фонового состава воды, а также всех источников воздействия, в том числе диффузных.

Лекция 5.

6. «Экология тепловых электрических станций».

Основа современной энергетики - различные типы электростанций. Технология производства электрической энергии на ТЭС связана с большим количеством отходов, выбрасываемых в окружающую среду. Сегодня проблема влияния энергетики на природу становится особенно острой, так как загрязнение окружающей среды, атмосферы и гидросферы с каждым годом всё увеличивается.

При сжигании топлива на ТЭС образуются продукты сгорания, в которых содержатся: летучая зола, частички несгоревшего пылевидного топлива, серный и сернистый ангидрид, оксид азота, газообразные продукты неполного сгорания. При зажигании мазута образуются соединения ванадия, кокс, соли натрия, частицы сажи. В золе некоторых видов топлива присутствует мышьяк, свободный диоксид кальция, свободный диоксид кремния.

При переходе с твёрдого на газовое топливо себестоимость вырабатываемой электроэнергии значительно возрастает, однако здесь есть и свои плюсы, при использовании сжиженного газа не образуется золы, но такой переход не решает главную проблему - загрязнение атмосферы. Дело в том, что при сжигании газа, как и при сжигании мазута, в атмосферу попадает окись серы, а по количеству выбросов оксидов азота при сжигании газ почти не уступает мазуту.

Качественного топлива для ТЭС не хватает, и большинство станций вынуждено работать на топливе низкого качества, при сгорании такого топлива в атмосферу вместе с дымом попадает большое количество вредных веществ, кроме того, вредные вещества попадают в почву с золой. Продукты сгорания, попадая в атмосферу, вызывают выпадение кислотных дождей и усиливают парниковый эффект, что крайне неблагоприятно сказывается на общей экологической обстановке.

Ещё одна злободневная проблема, связанная с угольными ТЭС - золоотвалы, мало того, что для их обустройства требуются значительные территории, они ещё и являются очагами скопления тяжёлых металлов и обладают повышенной радиоактивностью. Тяжёлые металлы и радиация попадают в окружающую среду, либо воздушным путём, либо с грунтовой водой. Кроме того, ТЭС загрязняют водоёмы, сбрасывая в них тёплую воду, в результате чего происходит цепная реакция, водоём зарастает водорослями, в нём нарушается кислородный баланс, что в свою очередь несёт угрозу жизни всем его обитателям.

Земли вблизи водохранилищ, непосредственно примыкающих к тепловым электростанциям, подвергаются постоянному потоплению из-за повышения уровня грунтовых вод, в результате происходит заболачивание значительных территорий. Под действием воды при формировании береговой линии разрушаются значительные участки почвы, происходит абразия.

Загрязняют окружающую среду и сточные производственные воды ТЭС, содержащие нефтепродукты. Эти воды станция сбрасывает после химических промывок оборудования, поверхностей нагрева паровых котлов и систем гидрозолоудаления.

Объёмы производственных сточных вод с содержанием нефтепродуктов не зависят от мощности ТЭС и типа установленного оборудования, однако на станциях, где используется жидкое топливо, объёмы сбросов производственных вод несколько выше. Их количество также зависит от качества монтажа оборудования электростанции и условий его эксплуатации.

Усовершенствование конструкции оборудования тепловых электростанций, неукоснительное соблюдение норм его эксплуатации позволяют снизить до минимума количество нефтепродуктов, поступающих в сточные воды, а применение ловушек и отстойников практически исключает их попадание во внешнюю среду, но только при условии полной технической исправности этих очистных сооружений.

Примеси, содержащиеся в выбросах тепловых электростанций, попадая в биосферу в районе расположения станции, вступив во взаимодействие с окружающей средой, претерпевают различные изменения. Вымываемые атмосферными осадками, они попадают в почву и водоёмы. Помимо основных компонентов, образующихся при сжигании органического топлива, в выбросах ТЭС содержатся пылевые частицы, имеющие различный состав, оксиды азота и серы, оксиды металлов, фтористые соединения и газообразные продукты неполного сгорания топлива. Попадая в атмосферу, они наносят большой вред не только основным компонентам биосферы, но и предприятиям, другим городским объектам, транспорту и местному населению. Наличие оксида серы в частицах пыли обусловлено присутствием в топливе минеральных примесей, оксид азота образуется из-за частичного окисления азота в высокотемпературном пламени.

Наиболее высокую биологическую активность имеет диоксид азота, он оказывает сильное раздражающее действие на слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. Огромное негативное влияние на здоровье человека оказывают тяжёлые металлы. В больших количествах, проникая в организм, в течение короткого периода времени они способны вызвать острые отравления. При долговременном воздействии в малых дозах такие вещества, как мышьяк, хром и никель могут проявлять свои канцерогенные качества. Если перевести количество вредных выбросов в год на ТЭС мощностью 1 млн. кВт на смертельные дозы, то получается такая картина: железо - 400 млн. доз, алюминий и его соединения - более 100 млн. доз, магний -1,5 млн. доз. В выбросах ТЭС, работающих на угольном топливе, присутствуют окислы алюминия и кремния. Эти абразивные вещества способны разрушать ткань лёгких, в результате чего развивается такая болезнь, как силикоз, раньше этим заболеванием страдали в основном шахтёры. Сейчас силикоз довольно часто определяют у детей, проживающих в непосредственной близости от угольных теплоэлектростанций. В районах расположения ТЭС, наряду с возрастанием доли углекислого газа, уменьшается доля кислорода в атмосфере, так как большое количество кислорода расходуется при сжигании топлива.

Окись серы, попадающая с выбросами в атмосферу, наносит большой ущерб животному и растительному миру, она разрушает хлорофилл, имеющийся в растениях, повреждает листья и хвою. Окись углерода, попадая в организм человека и животных, соединяется с гемоглобином крови, в результате чего в организме возникает недостаток кислорода, и, как следствие, происходят различные нарушения нервной системы.

Оксид азота снижает прозрачность атмосферы и способствует образованию смога. Имеющийся в составе золы пентаксид ванадия отличается высокой токсичностью, при попадании в дыхательные пути человека и животных, он вызывает сильное раздражение, нарушает деятельность нервной системы, кровообращение и обмен веществ. Своеобразный канцероген бензапирен может вызывать онкологические болезни.

Учитывая всю опасность продуктов сгорания, выбрасываемых теплоэлектростанциями, их проектирование и строительство ведётся с максимальным соблюдением экологических требований, целью которых является недопущение выбросов вредных веществ, превышающих предельно допустимые концентрации. Предельно допустимыми концентрациями принято считать концентрации вредных веществ, не оказывающих на организм человека прямого или косвенного негативного воздействия, не снижающих его трудоспособность, не влияющих на самочувствие и настроение. Косвенное воздействие определяется по влиянию загрязняющих веществ на зелёные насаждения и микроклимат.

Распространение вредных выбросов ТЭС зависит от нескольких факторов: рельефа местности, температуры окружающей среды, скорости ветра, облачности, интенсивности осадков. Ускоряет распространение и увеличивает площадь загрязнения вредными веществами такое явление, как туман. Вредные вещества при взаимодействии с туманом образуют устойчивое сильнозагрязнённое мелкодисперсное облако - смог, имеющий наибольшую плотность у поверхности земли.

7. «Перспективы развития теплоэнергетики с учетом экологических требований».

В большинстве стран мира доля электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС больше 50%. В качестве топлива на ТЭС обычно используются уголь, мазут, газ, сланцы. Ископаемое топливо относится к невозобновимым ресурсам. Согласно многим оценкам угля на планете хватит на 100-300 лет, нефти на 40-80 лет, природного газа на 50-120 лет.
Коэффициент полезного действия ТЭС составляет в среднем 36-39%. Наряду с топливом ТЭС потребляет значительное количество воды. Типичная ТЭС мощностью 2 млн. кВт ежесуточно потребляет 18 000 т угля, 2500 т мазута, 150 000 м3 воды. На охлаждение отработанного пара на ТЭС используются ежесуточно 7 млн. м3 воды, что приводит к тепловому загрязнению водоема-охладителя.
Для ТЭС характерно высокое радиационное и токсичное загрязнение окружающей среды. Это обусловлено тем, что обычный уголь, его зола содержат микропримеси урана и ряда токсичных элементов в значительно больших концентрациях, чем земная кора.
При строительстве крупных ТЭС или их комплексов загрязнение еще более значительно. При этом могут возникать новые эффекты, например, обусловленные превышением скорости сжигания кислорода над скоростью его образования за счет фотосинтеза земных растений на данной территории, или вызванные увеличением концентрации углекислого газа в приземном слое.
Из ископаемых источников топлива наиболее перспективным является уголь (его запасы огромны по сравнению с запасами нефти и газа). Основные мировые запасы угля сосредоточены в России, Китае и США. При этом основное количество энергии в настоящее время вырабатывается на ТЭС за счет использования нефтепродуктов. Таким образом, структура запасов ископаемого топлива не соответствует структуре его современного потребления при производстве энергии. В перспективе – переход на новую структуру потребления ископаемого топлива (угля) вызовет значительные экологические проблемы, материальные затраты и изменения во всей промышленности. Ряд стран уже начал структурную перестройку энергетики.

8. «О роли и месте атомной энергетики в выработке энергии. Экологические аспекты АЭС».

Атомная энергетика обладает важными принципиальными особенностями по сравнению с другими энерготехнологиями:

- ядерное топливо имеет в миллионы раз большую концентрацию энергии и неисчерпаемые ресурсы;

- отходы атомной энергетики имеют относительно малые объёмы и могут быть надёжно локализованы, а наиболее опасные из них можно “сжигать” в ядерных реакторах.

Это открывает принципиально новые возможности и перспективы:

- в реализации такого топливного цикла, при котором из ограниченных природных запасов топливного сырья в течение тысячелетий можно получать необходимое количество энергии для удовлетворения энергопотребности человечества при любом прогнозируемом сценарии развития цивилизации;

- в осуществлении такого замкнутого технологического цикла, при котором воздействие атомной энергетики на окружающую среду будет существенно меньше, чем воздействие других традиционных энерготехнологий;

- в развитии энергетики для удалённых районов и для крупных транспортных средств;

- в замещении ядерным топливом органического топлива, которое в отличие от первого может быть эффективно использовано для других целей: химический синтез, транспорт и т.д.

Таким образом, атомная энергетика потенциально обладает всеми необходимыми качествами для постепенного замещения значительной части- энергетики на ископаемом органическом топливе и становления в качестве доминирующей энерготехнологии.
Создание необходимых предпосылок и реализация принципиальных особенностей атомной энергетики составляют основное содержание стратегии её развития.
Востребованность принципиальных особенностей атомной энергетики будет означать востребованность крупномасштабной атомной энергетики.

Экологические аспекты АЭС.