Нормативы качества атмосферного воздуха

Под качеством атмосферного воздуха понимается степень соответствия атмосферных условий потребностям людей или других живых организмов. До определенного уровня антропогенного воздействия необходимое состояние атмосферных условий обеспечивается самой природой путем саморегуляции, самоочищения от вредных для нее веществ. Все возрастающее воздействие производственной деятельности на воздушную среду, особенно в последние десятилетия, остро поставило вопрос о необходимости регулирования ее качества, для чего нужны нормативы (показатели) предельно допустимых воздействий на атмосферу. Поэтому, нормирование качества атмосферного воздуха представляет собой деятельность по установлению нормативов предельно допустимых воздействий человека на атмосферу. Под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов человека, вносящая физические, химические, биологические изменения в атмосферу. Наиболее распространенный вид отрицательного воздействия — загрязнение атмосферы, вызванное антропогенной деятельностью человека.

В основу требований к содержанию этих норм положены экологическая безопасность населения, сохранение генетического фонда. Конечная цель установления нормативов состоит в обеспечении научно обоснованного сочетания экологических, социальных и экономических интересов общества. То есть предельно допустимые нормативы — это своего рода компромисс между экологией и социально-экономической средой общества, компромисс вынужденный, позволяющий на взаимно заинтересованных началах развивать цивилизацию и охранять жизнь человека.

В основе нормативов качества в основном лежат три показателя:

— медицинский — пороговый уровень угрозы здоровью человека, его генетической программе;

— технический — способность экономики обеспечить выполнение установленных пределов воздействия на человека и его среду обитания;

— научно-технический — способность техническими средствами контролировать соблюдение пределов воздействия по всем его параметрам.

Все нормативы качества атмосферного воздуха подразделяются на три группы — санитарно-гигиенические, экологические и вспомогательные.

Цель нормативов первой группы — определить показатели качества атмосферного воздуха применительно к здоровью человека. Это наиболее разработанная часть нормативов.

Вторая группа устанавливает требования к источнику вредного воздействия, ограничивая его деятельность определенной пороговой величиной.

Цель нормативов третьей группы в обеспечении единства в употребляемой терминологии, в деятельности организационных структур и правовом регулировании экологических отношений.

Основными органами, утверждающими нормативы, являются Министерство природных ресурсов и Госсанэпиднадзор.

Основным нормативом качества воздуха является предельно-допустимая концентрация (ПДК) — максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного действия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом. (ГОСТ 17.2.1.04-77).

Величины ПДК приводятся в мг вещества на 1 м³ воздуха (мг/м³). ПДК загрязняющего вещества в воздухе утверждается постановлением Главного государственного санитарного врача РФ по рекомендации Комиссии по государственному санитарно-эпидемиологичес­кому нормированию при Минздраве России.

ПДК делятся на две группы: ПДК в воздухе рабочей зоны и ПДК в воздухе населенных мест. ПДК_р.з,. как правило, значительно больше, чем ПДК для населенных мест. Это объясняется тем, что на предприятии люди проводят только часть суток и, кроме того, там не могут находиться дети и пожилые люди с ослабленным здоровьем.

ПДК в воздухе рабочей зоны приводятся в приложении ГОСТ 12.1.005-88 (более 1300 вредных веществ). Для большинства веществ определены ПДК максимально разовые в воздухе рабочей зоны, для ряда вредных веществ — те же значения среднесменных концентраций рабочей зоны. По степени воздействия на организм человека этот же ГОСТ подразделяет вредные вещества на четыре класса:

1 — чрезвычайно опасные (ртуть, свинец и др.)

2 — высокоопасные (серная кислота, соляная кислота и др.)

3 — умеренно опасные (табак, ксилол и др.)

4 — малоопасные (ацетон, керосин и т. д.)

ПДК в воздухе населенных мест в свою очередь делятся на две подгруппы: максимально-разовые и среднесуточные. Концентрация вредных веществ в воздухе населенных мест не должна превышать максимально разовых. Среднесуточные используются только в случаях, когда максимально-разовые не определены. ПДК некоторых наиболее распространенных вредных веществ представлены в приложении 2.

В основе установления максимальной разовой ПДК лежит рефлекторное действие — реакция со стороны рецепторов верхних дыхательных пу­тей — ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т. п. Указанные эффекты возникают при кратковременном воздействии вредных веществ (20–30 мин). Среднесуточная ПДК устанавливается с целью предупреждения развития резорбтивного действия — возможности развития общетокси­ческих, гонадотоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канце­рогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и длительности ее вдыхания. При этом имеются в виду среднесуточные концентрации за год, а не в отдельные сутки. Например, если концентрация свинца в отдельные сутки значительно превышает ПДК_с.с, то это не является нарушением санитарных норм при условии, что в среднем за год она выдерживается в пределах нормативной величины.

Некоторые красящие вещества (красители), не оказывая на уровне низких концентраций ни рефлекторного, ни резорбтивного действия, при их осаждении из воз­духа могут придавать необычную окраску объектам окружающей сре­ды, например, снегу, тем самым, создавая у человека ощущение опасности или санитарно-гигиенического дискомфорта. В связи с этим, для красителей в качестве лимитирующего показателя устанавливает­ся санитарно-гигиенический норматив, который позволяет при со­блюдении ПДК избежать появления необычной окраски объектов ок­ружающей среды.

Для установления ПДК определяются пороги острого и хронического токсического действия на организм экспериментальных живот­ных, ощущения запаха человеком, раздражающего действия на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз, проводится изучение заболеваемости в районах с чистым и загрязненным воздухом, делается оценка косвенного воздействия загрязнений на человека за счет снижения прозрачности воз­духа, уменьшения освещенности жилищ, поглощения наиболее ценной — уль­трафиолетовой части солнечного спектра, рассматривается влияние загрязне­ний на бытовые условия и зеленые насаждения. Если загрязнитель ощутим по запаху в таких концентрациях, которые намного меньше начала его ток­сического действия (например, сероводород), то порог ощущения запаха при­нимается в качестве основного критерия. В последние годы, в связи с по­явлением огромного количества новых, ранее неизвестный загрязнителей, широко используются экспресс методы для установления ПДК. Объектами нормирования являются и вещества, обладающие приятным, но навязчивым запахом.

Российские нормативы ПДК являются одними из наиболее жестких в мире и зачастую являются не столько нормативом, сколько стимулом для развития атмосфероохранного дела. Так, достаточно полное улавливание меркаптанов, обладающих крайне неприятным запахом, не удается осуществить ни в одном из газоочистных аппаратов.

На сегодняшний день ПДК разработаны для нескольких сотен веществ, и этот список продолжает увеличиваться. В этом же нормативе представлены вещества, выброс которых в атмосферный воздух запрещен (38 веществ).

Ряд вредных веществ, поступая в атмосферный воздух, превращаются в другие вещества, часто более токсичные. Например, оксид азота окисляется до диоксида. При сравнении ожидаемых расчетных приземных концентраций с ПДК, следует делать соответствующий пересчет.

При одновременном присутствии в воздухе нескольких веществ, обладающих эффектом однонаправленного действия, необходимо выполнение условия:

(1.11)

Перечень веществ, обладающих эффектом однонаправленного действия, также представлен в гигиеническом нормативе.

Если достаточных разработок для установления ПДК нет, то устанавливается ориентировочно безопасный уровень воздействия (ОБУВ) — временный гигиенический норматив. Устанавливается сроком на три года, по истечении которого он должен быть пересмотрен или заменен значением ПДК. Так же как и ПДК, (ОБУВ) утверждается постановлением Главного государственного санитарного врача РФ.

ПДК является основным санитарно-гигиеническим нормативом.

Для предотвращения и снижения загрязнения атмосферного воздуха вводятся нормативы непосредственно на величину выброса (экологические нормативы). Нормирование выбросов вредных веществ в атмосферу обычно производят по следующим показателям:

— ПДК в точке выброса (например, в устье дымовой трубы, в вентиляционном отверстии трубы), мг/м³;

— предельно допустимый выброс (ПДВ), г/с;

— временно согласованный выброс (ВСВ), г/с.

Норматив ПДК в точке выброса использовался в некоторых странах до начала 60-х годах. Он оказался несостоятельным, т. к. его очень легко обойти. Для этого достаточно осуществить на газовом тракте подсос наружного воздуха. Общий объем выбросов при этом падает; абсолютный же выброс примесей в единицу времени остается прежним.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) — количество вредных веществ, которое не разрешается превышать при выбросе в атмосферу в единицу времени. ПДВ устанавливается с таким расчетом, что выбросы вредных веществ от данного источника или от совокупности источников предприятия, с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, не создадут приземную концентрацию вредных веществ, превышающую ПДК для населения, животного и растительного мира, т. е. необходимо выполнение условия:

, (1.12)

где С_ф — фоновая концентрация вредного вещества в воздухе.

Если С_ф > ПДК, то увеличение мощности выброса от реконструируемых объектов и строительство новых объектов может быть допущено лишь при одновременном обеспечении снижения выбросов вредного вещества в атмосферу на остальных объектах.

При наличии в атмосфере нескольких вредных веществ необходимо учитывать суммацию их вредного действия в соответствии с перечнем, утвержденным Министерством здравоох­ранения РФ.

Единицы измерения ПДВ — г/с, т/г. Установление ПДВ производится в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78. В зонах санитарной охраны курортов, местах размеще­ния крупных санаториев и домов отдыха, зонах отдыха городов при использовании соотношения (1.12) в правой части следует заме­нить 1 на 0,8.

Установление ПДВ гарантирует население от возможного неблагоприятного воздействия атмосферных загрязнений, поступающих в приземной слой атмосферы от конкретного предприятия. При этом, основным нормативом является ПДК, величина ПДВ имеет лишь прикладное значение, существенно облегчающее контроль за выбросами предприятий.

При установлении ПДВ следует учитывать пер­спективу развитии предприятий, физико-географические и клима­тические условия местности, расположение промышленных пло­щадок и участков существующей и намеченной жилой застрой­ки, санаториев, домов отдыха городов, взаимное расположение про­мышленных площадок и селитебных территорий и др.

ПДВ устанавливают для каждого источника за­грязнения атмосферы. Для неорганизованных выбросов и совокуп­ности мелких одиночных источников устанавливают суммарный ПДВ. В результате суммирования ПДВ отдельных источников загрязнения атмосферы устанавливают значения ПДВ для предприятий или объектов и их комплексов в целом (при постоянстве выбросов). ПДВ (г/с) устанавливают для условий полной нагрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы.

Установление ПДВ гарантирует население от возможного неблагоприятного воздействия атмосферных загрязнений, поступающих в приземной слой атмосферы от конкретного предприятия. При этом, основным нормативом является ПДК, величина ПДВ имеет лишь прикладное значение, существенно облегчающее контроль за выбросами предприятий.

Определение ПДВ для одного источника, являющегося единственным загрязнителем атмосферы данным веществом на рассматриваемой территории не составляет трудностей.

Сложность установления ПДВ растет по мере увеличения, как числа источников, так и их неоднородности (имеется в виду разный состав выбросов, возможность и суммации и разная высота труб). Установление ПДВ относится к числу сложнейших организационно-технических задач, которые подлежат решению при планировании атмосфероохранных мероприятий. Первое, что надо сделать, приступая к установлению ПДВ — четко представить себе ситуацию, реально сложившуюся на реальной местности. Основные, наиболее характерные ситуации приведены ниже:

1) существует единственный источник, дающий выброс с единственным загрязнителем, подлежащим нормированию;

2) существует единственный источник, выбрасывающий несколько загрязнителей, не обладающих суммацией действия;

3) существует единственный источник, выбрасывающий несколько загрязнителей, обладающих суммацией действия;

4) существует группа источников, которая может быть целиком отнесена к одному из предыдущих пунктов;

5) существует группа источников, которая может быть разделена на подгруппы в соответствии с пунктами 1, 2 и 3, причем выбросы от отдельных источников не обладают взаимной суммацией действия;

6) существует группа источников, каждый из которых может быть отнесен к пунктам 1, 2 и 3, причем выбросы от отдельных источников обладают взаимной суммацией действия;

7) на территории, где нет источников выбросов и фоновая концентрация отсутствует (пренебрежительно мала) предполагается разместить новое предприятие со своими источниками, каждый из которых может быть отнесен к одному из перечисленных выше пунктов;

8) новое предприятие предполагается разместить на территории, где уже имеются источники выбросов, и существует фоновая концентрация, однако она не достигла ПДК ни по одному из загрязнителей;

9) новое предприятие предполагается разместить на территории, где уже имеются источники выбросов, и существует фоновая концентрация, причем значение ее по отдельным загрязнителям достигает ПДК.

При установлении ПДВ возможны два варианта (рис. 1.21):

а) высотой трубы можно оперировать;

б) высота трубы изменению не подлежит.

Рис. 1.21. Упрощенная схема связей между факторами, относящихся к установлению ПДВ: а — для случая, когда возможно оперировать как степенью очистки, так и высотой трубы; б — для случая, когда высота трубы изменению не подлежит

Если значение ПДВ по причинам объективного характера в настоящее время не могут быть достигнуты, то вводится поэтапное снижение выбросов в.в. от действующих предприятий до значений, обеспечивающих соблюдение ПДК. На каждом этапе до обеспечения величин ПДВ устанавливают ВСВ (ВСВ₁, ВСВ₂ и т. д.) на уровне выбросов предприятий с наилучшей достигнутой технологией производства.

Величины ПДВ и ВСВ и материалы по их обоснованию согласовываются с органами, осуществляющими государственный контроль за охраной атмосферы от загрязнения (министерство природных ресурсов РФ). ПДВ и ВСВ пересматривают не реже 1 раза в 5 лет.

Определение ПДВ в максимальной степени зависит от рассеивания, поэтому этот вопрос будет рассмотрен в гл. 2.

Глава 2