Определение качества атмосферного воздуха

Оценка качества атмосферного воздуха в нашей стране проводится по нескольким показателям: по индексу загрязнения атмосферы (ИЗА), стандартному индексу (СИ), наибольшей повторяемости (НП) превышения ПДК, а также комплексному показателю загрязнения атмосферного воздуха (Р).

Расчет индекса загрязнения атмосферы проводится по нормированным (т. е. соотнесенным к величине ПДК) содержаниям загрязняющих веществ. Предполагается, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одинаковым влиянием на человека, а при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества. Расчет нормированного содержания для одного вещества проводится по формуле

I_i = ,

где q_срi – среднее содержание i-го вещества в атмосферном воздухе в пункте наблюдения, мг/м³;

ПДК_ССi – предельно допустимая концентрация среднесуточная i-го вещества, мг/м³;

k_i – безразмерный коэффициент 0,9; 1,0; 1,3; 1,7 соответственно для 4-го, 3-го, 2-го и 1-го классов опасности i-го вещества, позволяющий привести степень вредности i-го вещества к вредности диоксида серы (3 класс опасности), т. е. учесть в окончательном результате разную степень токсичности веществ.

Далее расчет ИЗА проводится по этим веществам в соответствии с формулой

ИЗА = (1)

Для сравнения степени загрязнения атмосферы городов или разных районов одного города используется комплексный индекс загрязнения атмосферы – КИЗА для каждого i-го вещества (Ii). Затем составляется убывающий вариационный ряд величины Ii. Для каждого города (района) рассчитывается комплексный КИЗА – I(l), учитывающий n первых веществ в этом ряду, т.е. нормированное содержание которых в атмосферном воздухе максимально. В рамках государственного мониторинга состояния атмосферы рекомендуется выполнять расчеты для пяти веществ по формуле (1), в которой n = 5.

Кроме того, в практике мониторинга атмосферного воздуха используются стандартный индекс и наибольшая повторяемость концентрации примеси. Стандартный индекс (СИ) – наибольшая измеренная разовая нормированная к ПДК концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе в пункте наблюдения. Он определяется из данных наблюдений на посту за одной примесью, или на всех постах рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или за год и характеризует степень кратковременного загрязнения. В соответствии с существующими методами оценки уровень загрязнения считается повышенным при СИ<5, высоким при СИ от 5 до 10 и очень высоким при СИ>10 (т. е. превышение содержания примеси над ПДК более, чем в 10 раз).

Наибольшая повторяемость (НП) превышения максимально разовой ПДК по данным наблюдений за одной примесью на всех постах территории за месяц или за год определяется по формуле:

g = (%),

где m – число случаев превышения разовыми концентрациями вещества уровня a × ПДК, где a равно 1, 5 или 10;

n – число измерений за рассматриваемый период.

Приняты следующие градации уровня загрязнения: повышенный при НП<20%, высокий при НП от 20 до 50 и очень высокий при НП>50%.

В целом при проведении мониторинга уровень загрязнения атмосферы считается:

- повышенным – при ИЗА от 5 до 6, СИ<5, НП<20 %;

- высоким – при ИЗА от 7 до 13, СИ от 5 до 10, НП от 20 до 50%;

- очень высоким – при ИЗА равном или больше 14, СИ>10, НП>50%.

Многочисленные данные по влиянию на организм загрязнения атмосферного воздуха свидетельствуют, что зависимость доза–эффект часто носит нелинейный экспоненциальный характер. Так, увеличение загрязненности воздуха в два раза при прочих равных условиях вызывает рост общей заболеваемости населения примерно на 20%, а заболеваний органов дыхания на 25%. При удвоении содержания в воздухе 3,4-бенз/а/пирена заболеваемость раком легких увеличивается на 5%. Таким образом, при загрязнении воздуха чаще проявляется эффект неполной суммации, который следовало бы принимать во внимание при оценке качества воздуха. В расчете значений комплексного показателя загрязнения атмосферного воздуха (Р) эффект частичной суммации учитывается с помощью коэффициента , где n – число веществ в смеси.

Алгоритм расчета Р выглядит следующим образом:

Р = ,

где — сумма квадратов концентраций, нормированных по ПДК и приведенных к концентрациям веществ 3-го класса опасности с использованием коэффициентов изоэффективности: 1-й класс – 2,3; 2-й класс –1,3; 3-й – 1,0; 4-й – 0,87. При значениях K_i для 1-го класса более 2,5, для 2-го более 5, для 3-го более 8 и для 4-го более 11 приведение к 3-му классу осуществляется с применением других коэффициентов изоэффективности: 1-й класс 3,2; 2-й – 1,6; 3-й – 1,0; 4-й – 0,70. В свою очередь,

K_i = ,

где С_i – фактическая концентрация i-го вещества; R_i – коэффициент изоэффективности i-го вещества.

Степень загрязнения атмосферного воздуха по комплексному показателю Р оценивается на основе установленных градаций (табл. 20).

Таблица 20. Оценка степени среднегодового загрязнения атмосферы (Пингин, 1993)

В отличие от предыдущих характеристик комплексный показатель загрязнения атмосферы позволяет выделять зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия (см. табл. 20). Поэтому он используется в качестве критерия оценки экологической обстановки территорий (см. раздел 2.6) для принятия управляющих решений.