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+Сф ≤ α·ПДКмр,
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 ПДКМР, 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 RL=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=WхX – математическое ожидание риска.
Для конкретного источника риска справедливо следующее выражение:
R= Rн +Raв= Wн Хн+ Wав Хав, где «н» – нормальный режим работы, а «ав» – аварийная ситуация.
Анализируя структуру экологического риска, приходим к выводам, что для ТЭС главным компонентом риска является Хн – работа в штатном режиме, а для АЭС – аварийная ситуация – Wав Хав.
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)
| Причины смерти | RL |
| Общий риск (все причины) Болезни системы кровообращения Несчастные случаи, отравления, травмы в том числе: - транспортные травмы - отравления алкаголем - утопления - самоубийства - убийства - производственные травмы Новообразования Болезни органов дыхания Болезни органов пищеварения Инфекционные и паразитарные болезни Пожары Чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера | 14,3 · 10–3 7,6 · 10–3 2,1 · 10–3 2,3 · 10–4 2,3 · 10–4 1,1 · 10–4 3,9 · 10–4 2,7 · 10–4 1,5 · 10–4 2,0 · 10–3 6,9 · 10–4 4,2 · 10–4 2,1 · 10–4 1,1 · 10–4 8,7 · 10–6 |
Таблица 15
Стресс-индексы для различных групп загрязнителей
| Загрязнители | Стресс-индексы |
| Пестициды Тяжелые металлы Транспортируемые отходы АЭС Твердые токсичные отходы промышленности Взвешенные материалы в стоках металлургии Неочищенные смешанные сточные воды Диоксид серы в воздухе Разливы нефти на почве Химические удобрения Органические бытовые отходы Оксиды азота в воздухе Смешанный городской мусор Фотохимические оксиданты Летучие углеводороды в воздухе Городской шум Оксид углерода в воздухе |
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,)
| Причины смерти | Объективная оценка риска | Субъективная оценка риска |
| Курение | 1 (6,2´10-4) | |
| Алкоголь | 2 (4,1´10-4) | |
| Электротравмы | 5 (5,8´10-5) | 18 – 19 |
| Атомная энергия | 20 (4,1´10-7) | 1[5] |
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.