Экологическое нормирование с использованием ПДК

В настоящее время установлены ПДК для нескольких тысяч индивидуальных веществ в разных средах и для разных реципиентов. ПДК не являются международным стандартом и могут несколько различаться в разных странах

Схема требований к нормированию вредных примесей в воздухе на основании ПДК представлена на рис. 12.

Загрязнители могут обладать:

1) сходным токсическим действием;

2) усиливать свою токсичность в присутствии друг друга;

3) ослаблять свою токсичность в присутствии других.

Если в среде присутствуют загрязнители однонаправленного действия, при расчете сумарного ПДК должно соблюдаться условие:

С₁/ПДК₁ + С₂/ПДК₂ + С₃/ПДК₃ …≤1,

где С₁, С₂, С₃…– концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации, ПДК₁ и т.д. – соответствующие им ПДК.

Рис. 12. Схема распространения аэрополлютантов и требования к нормированию вредных примесей в воздухе

ЛПВ – ограничительный норматив для водных объектов, используемый одновременно с ПДК – лимитирующий показатель вредности.

ЛПВ – не имеет количественной характеристики, а отражает приоритетность требований к качеству воды.

Три вида ЛПВ для поверхностных вод, согласно санитарным правилам и нормам:

1. Санитарно-токсикологический (характеризует токсическое действие вещества на организм человека и водных животных);

2. Общесанитарный (характеризует влияние вещества на общесанитарное состояние водного объекта, в частности, на скорость протекания процессов самоочищения);

3. Органолептический (способность вещества менять органолептические свойства воды – запах, вкус, цвет, появление пены и др.)

Сущность ЛПВ – загрязнитель воды (какой-либо) может оказывать на водные системы и здоровье человека неблагоприятное воздействие нескольких видов. То из воздействий, безопасная концентрация по которому данного вещества минимальна, и является лимитирующим.

ПДВ – предельно-допустимые выбросы (в атмосферу);

ПДС – предельно-допустимые сбросы (в водоем);

ПДВ и ПДС рассчитывают на основании величин ПДК для каждого конкретного предприятия данной территории. При этом учитываются как характеристики источников, так и условия распространения загрязнителей. Расчет ПДВ и ПДС представляет собой довольно сложную задачу, решаемую для каждого конкретного случая. Например, чтобы в жилом квартале содержание загрязнителя не превышало ПДК, нужно ограничить ПДВ. Концентрация же загрязнителя кроме ПДВ зависит от положения жилого квартала, силы ветра и других факторов (рис. 13).

Рис. 13. Изменение концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы от высокого источника выбросов

ПДВ и ПДС – уже, в отличие от ПДК, не гигиенические, а экологические нормативы, которые непосредственно регулируют, регламентируют интенсивность и качество технологических процессов – источников загрязнений. Если предприятия превышают ПДВ (ПДС) – следуют экономические и административные санкции (соблюдение ПДВ и ПДС подкреплено законодательно).

Часто Предприятие не может соблюдать предписанные ему ПДВ (ПДС) по техническим причинам, санкции безрезультатны, а остановка производства по мнению власти чревата экономическими и социальными издержками, в результате вводятся ВСВ и ВСС:

- ВСВ – «временно согласованные» выбросы;

- ВСС – «временно согласованные» сбросы.

Введение ВСВ и ВСС производится обычно на уровне фактических выбросов и стоков, что является свидетельством отказа от нормирования и приводит к ухудшению экологической и гигиенической обстановки.

Существуют серьезные сомнения в самой пригодности ПДК как основы экологического нормирования (через ПДВ и ПДС), так как:

- далеко не для всех реальных загрязнителей установлены ПДК;

- нет ПДК для множества сочетаний различных загрязнителей; возможные взаимодействия между загрязнителями, образование вторичных продуктов и совмещенные эффекты не позволяют рассчитать «комплексы» ПДВ.

- ПДК веществ для некоторых ценных растений и животных могут быть ниже чем для человека, в результате чего возникает проблема выбора;

- расчет большинства ПДВ делается на основании максимально-разовых ПДК, которые могут быть на порядок выше среднесуточных ПДК.

Для расчета ПДВ используют значение С – нормативно-предельная концентрация загрязнителя, причем:

С+С_ф ≤ α·ПДК_мр,

где α – безразмерный коэффициент,

α=1 для ПДВ,

α>1 для ВСВ.

Расчет ПДВ ведется:

- по каждому загрязняющему веществу;

3. при наличии нескольких загрязнителей однонаправленного действия – с соблюдением условия суммирования ПДК таких загрязнителей;

- для всех проектируемых и действующих предприятий данной территории;

- отдельно и по различным методикам для стационарных источников и передвижных (автотранспорт и др.), для загрязнителей атмосферы и водной среды;

- с учетом параметров технологического процесса, фактического времени работы оборудования, эффективности работы очистных сооружений и др.

Основным нормативным документом, регламентирующим расчет рассеивания выбросов и величин ПДВ для промышленных предприятий является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий». Расчет по этой методике ведется на основе ПДК_МР, с учетом факторов, таких как:

- высота трубы;

- расход газовоздушной смеси;

- разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего воздуха;

- температурный градиент атмосферы, определяющий условия перемешивания примесей;

- скорость оседания вредных веществ из атмосферы;

- условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

- влияние рельефа местности.

Формулы для расчета полуэмпирические, с большим количеством коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов из вышеперечисленных. Похожим образом (с учетом особенностей водной среды в сравнении с воздушной) рассчитываются ПДС.

ПДВ суммируются:

- для предприятия в целом;

- для территории с несколькими предприятиями.

Недостатки такого нормирования аналогичны использованию ПДК для санитарно-гигиенического нормирования. Но пока законодательно мы имеем именно такое экологическое нормирование.

Экологический риск

Понятие риска – понятие вероятностное, означает вероятность того, что какое-либо неблагоприятное событие произойдет в течение определенного промежутка времени.

Судя по данным о загрязнении человеком окружающей среды, которые мы обсуждали на последних лекциях, вся наша планета стала зоной экологического риска. Этот экологический риск не всегда очевиден, поскольку для здоровья и жизни человека существует множество других источников риска (существует множество ситуаций различного уровня, когда стремление к удовлетворению индивидуальной или общественной потребности сопоставляется с приемлемостью сопряженного с этим риска).

Экологический риск – не единственный, и во многих случаях не главный вид риска для жизни и здоровья людей, поэтому имеет смысл сопоставить его с другими видами социального риска.

Рассмотрим риск преждевременной смерти от различных причин (табл. 14). Максимальным годовым значением считается R_L=0,01 (1 человек на 100 в течение года, включая младенческую и детскую смертность).

Оценка экологического риска представляет собой произведение 2-х величин: W – вероятности события, и Х – тяжести последствия.

R=W_хX – математическое ожидание риска.

Для конкретного источника риска справедливо следующее выражение:

R= R_н +R_aв= W_н Х_н+ W_ав Х_ав, где «н» – нормальный режим работы, а «ав» – аварийная ситуация.

Анализируя структуру экологического риска, приходим к выводам, что для ТЭС главным компонентом риска является Х_н – работа в штатном режиме, а для АЭС – аварийная ситуация – W_ав Х_ав.

Собрать и проанализировать количество смертей от болезней органов дыхания – относительно простая задача, оценить же количество умерших от астмы – как результата загрязнения атмосферы выхлопами, например, автотранспорта, более сложно. Поэтому статистика уровней риска, обусловленных хроническим загрязнением окружающей среды разнородна и противоречива. На практике в экологии и экопатологии используют так называемые стресс-индексы, по функциональному значению пропорциональные значениям экологического риска (табл. 15).

Таблица 14

Годовой индивидуальный риск смерти, обусловленный

различными причинами (Россия, 1996 г)

Таблица 15

Стресс-индексы для различных групп загрязнителей

Объективные и субъективные риски могут заметно расходиться. Например, в 1986г (США) было проведено исследование по оценке объективных и субъективных рисков (табл. 16).

Таблица 16

Объективные и субъективные риски смерти от некоторых причин

(по данным исследований в США,)

Такие расхождения в оценке риска – не только невежество людей, но и стойкие общественные предубеждения, фобии.

Феномен – экофобия (разновидности – радиофобия, хемофобия).

Фобии – могут приводить психологическим стрессам, психическим заболеваниям таким образом – приносить реальный вред.

В настоящее время экологическая наука в состоянии количественно определить экологически-приемлемый риск, на основе количественного определения:

- критического уровня напряженности экологической обстановки территории;

- критической степени антропогенного воздействия на структуру экосистем;

- критического уровня общей загрязненности среды.

Количественная концепция экологического риска переводит в плоскость количественных оценок и понятие стоимости человеческой жизни (затраты на рождение, воспитание, образование, получаемые доходы и т.п.). Эта стоимость должна учитываться при страховании ущерба, наносимого гибелью людей во время катастроф, в том числе экологических.

Лекция 12

Охрана биосферы от загрязнений – очистка воздуха

Чтобы вычистить одно, приходится выпачкать что-нибудь другое; но можно испачкать все, что угодно, и ничего при этом не вычистить.

Лоуренс Питер

(1919-1989; Peter L. – педагог, писатель-сатирик – Канада)

Общие положения охраны биосферы от загрязнений

Чистый воздух, чистая вода, цветущая природа – основа здоровой жизнедеятельности большинства живых организмов. Человек, лишенный воздуха, погибает через 3–10 минут. Многие заболевания живых организмов обусловлены загрязнением воздуха и воды пылью, вредными веществами, болезнетворными организмами.

Лучший способ охраны биосферы от загрязнений – исключение видов деятельности человека, технологических процессов, сопровождающихся ее загрязнением.

Однако полностью исключить антропогенное загрязнение элементов биосферы нельзя, так как без многих загрязняющих процессов невозможно жизнеобеспечение человека. Например, люди и животные, которых они выращивают, должны дышать, освобождать свой организм от продуктов жизнедеятельности, которые не улучшают атмосферу и гидросферу. Человек не может не выплавлять железо, не сжигать топливо для обеспечения тепла, при производстве электроэнергии, при передвижении в автомобилях, поездах, самолетах, кораблях и многое, многое другое. Поэтому другим основным направлением в природоохранной деятельности человека является очистка воздуха, воды, почвы от загрязнений до санитарных норм.

Создание малоотходных и безотходных производств – также является одним из главных направлений в природоохранной деятельности человека.

Технологические мероприятия, направленные на предотвращение антропогенного загрязнения биосферы отходами и вредными веществами, обычно связаны с физико-химическими и химическими процессами. Поэтому эти мероприятия по охране биосферы мы рассмотрим более детально.