Класс опасности вредных веществ.

Для оценки степени опасности веществ кроме ПДК используется еще и их класс опасности, т.к. даже при одинаковых уровнях превышения ПДК различными веществами биологическая реакция на воздействие оказывается различной. Поэтому оценка степени загрязнения атмосферного воздуха должна производиться с учетом класса опасности загрязнителя.

По степени опасности загрязнения атмосферы загрязняющие вещества подразделяются на 4 класса:

* чрезвычайно опасные - 1 класс (бензпирен, свинец)

* высоко опасные - 2 класс (NO₂, H₂S, HNO₃)

* умеренно опасные - 3 класс (пыль, SO₂)

* мало опасные - 4 класс (бензин, СО)

Для веществ, на которые не установлены ПДК в атмосферном воздухе, разрабатываются временные нормативы, например ОБУВ - ориентировочные безопасные уровни воздействия. Они определяются экспертным и расчетным методами.

В таблице в качестве примера приведены ПДК и классы опасности некоторых загрязняющих атмосферу веществ:

Гигиеническое регламентирование содержания радиоактивных веществ в атмосфере имеет свои принципиальные особенности. В первую очередь, отличие заключается в принципе отсутствия порога действия радиации, т.е. признается, что любое поступление в организм человека того или иного радионуклида сопряжено с риском для здоровья. В каче­стве основного гигиенического норматива воздействия радиации для лиц категории Б (т.е. для лиц, непосредственно не работающих с источника­ми излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могущих подвергаться воздействию радиоактивных веществ) установлен предел дозы (ПД). Предел дозы — это предельная эквивалентная доза за год для ограниченной части населения (лиц категории Б). ПД обуславливает очень малый риск проявления вредных эффектов. Веро­ятность возникновения соматических (прямого повреждения или появ­ления заболеваний) и генетических (проявлений вредных воздействий на потомках в 2—3 поколениях) эффектов по крайней мере на порядок величины ниже по сравнению с риском от комплекса факторов различ­ной природы («фонового» риска). Допустимая концентрация радионуклидов, поступающих в организм по ингаляционному пути, для лиц категории Б (ДК) является производной величиной от ПД и устанавливается из расчета достижения дозового предела к концу жизни (70 лет) при среднегодовом объеме вдыхаемого воздуха 7,3 х 10 литров. В отличие от химического вещества, допустимая концентрация устанавливается в единицах радиоактивности беккерелях (Бк) в кубическом метре. В связи с необходимостью учета всех путей поступления радионуклидов в организм, а также внешнего облучения, на внутреннее облучение от веществ, поступивших по ингаляционному пути, будет приходиться только часть ПД, поэтому рассчитанные допустимые концентрации практически будут всегда меньше приведенных в Нормах радиоактивной безопасности (НРБ).

Для регулирования качества окружающей среды введен и строго контролируется норматив воздействия - предельно допустимый выброс (ПДВ), который является научно обоснованной технической нормой выброса вредных веществ из промышленных источников в атмосферу, определяемой на основе различных параметров источников, свойств выбрасываемых веществ и атмосферных условий.

ПДВ — это масса выбрасываемых вредных веществ в единицу времени от данного источника или совокупности источников производственного объекта (предприятия) с учетом других источников, перспективы развития населенного пункта и предприятия, а также рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере, создающая концентрации в приземном слое воздуха, не превышающие нормативов качества воздуха для населения, животного и растительного мира, т.е. ПДК для атмосферного воздуха (с периодом осреднения 20 минут).

В случае если фактические выбросы превышают ПДВ, вводится поэтапное снижение выбросов до значений, обеспечивающих соблюдение ПДК_м.р.. При этом на каждом этапе сокращения выбросов устанавливается временно согласованный выброс (ВСВ) с учетом выбросов предприятий с наилучшей достигнутой технологией.

Этапом, предшествующим нормированию выбросов в атмосферу для каждого предприятия, является инвентаризация источников загрязнения атмосферы и источников выделения. Инвентаризация представляет собой систематизацию сведений о распределении источников по территории предприятия, количестве и составе выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Инвентаризация должна производиться периодически 1 раз в 5 лет. В случае реконструкции или изменения технологии предприятие проводит уточнение проведенной ранее инвентаризации.

Инвентаризацию проводят все производственные объединения, промышленные предприятия, учреждения, в ведении которых находятся производственные подразделения, имеющие выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

В процессе инвентаризации ко всем источникам загрязнения (т.е. объектам, из которых загрязняющие вещества поступают непосредственно в атмосферу) необходимо привязать соответствующие им источники выделения (т.е. объекты, в которых происходит образование загрязняющих веществ, например: технологическая установка, устройство, аппарат). В процессе инвентаризации, кроме того, выявляются источники загрязнения атмосферы, оснащенные газопылеулавливающими установками (ГПУ).

После обследования предприятия для выявления всех источников загрязнения атмосферы (в том числе оснащенных ГПУ), источников выделения и определения перечня выделяемых загрязняющих веществ с учетом характера технологического процесса, производится определение количественных характеристик выбросов: максимально разового (г/сек) и валового годового (т/год). Определение может осуществляться расчетным или инструментальными методами.

Расчетный метод основан:

· На материальном балансе технологического процесса;

· На использовании удельных показателей выделения загрязняющих веществ за единицу времени либо отнесенных к единице оборудования, массе продукции, сырья или расходных материалов.

Инструментальный метод предпочтительнее расчетного. Кроме того, только инструментальным методом можно оценить эффективность газопылеулавливания при наличии ГПУ. Массовый выброс загрязняющих веществ от источника определяется как произведение экспериментально определенных концентраций загрязняющих веществ в отходящей от источника газовоздушной смеси (ГВС) на объемную скорость потока ГВС.

Критерием нормирования выбросов в нашей стране является сохранение качества атмосферного воздуха в селитебной зоне в пределах установленных ПДК. Поэтому при нормировании выбросов для каждого i-го вещества, выбрасываемого источниками предприятия, в первую очередь проверяется условие:

(7)

С_м,i - концентрация i-го вещества в атмосферном воздухе, создаваемая выбросами нормируемого источника;

С_ф,I - фоновая концентрация i-го вещества, создаваемая всеми другими источниками (кроме данного) города или населенного пункта, включая автотранспорт. Фоновые концентрации рассчитывает Росгидромет на основании результатов систематических наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы.

Концентрации берутся с тем же периодом осреднения, что и ПДК, т.е. максимально разовые.

Для веществ, для которых установлены только среднесуточные ПДК_с.с.,проверяется соотношение:

(8)

Наиболее часто при нормировании выбросов используются санитарно-гигиенические ПДК, однако если имеются ПДК для растительности или животного мира, установление ПДВ по ним может производиться, если имеются утвержденные методы оценки допустимости выбросов с точки зрения выполнения этих ПДК. В этом случае ПДВ рассчитываются по гигиеническим критериям и по прочим критериям (для растительности или животного мира), а в качестве итогового норматива ПДВ устанавливается наименьшее значение из величин, определенных с применением различных критериев.

Если воздействие загрязняющих веществ зависит от совместного присутствия ряда веществ, например, веществ, обладающих эффектом суммации, неполной суммации или потенцирования, проверяется выполнение условия:

(9)

где К_сд – коэффициент совместного действия: К_сд = 1 для веществ, обладающих эффектом суммации, К_сд= К_нс >1 – для неполной суммации, К_сд= К_п <1 –для потенцирования (синергизма).

В зонах санитарной охраны курортов, зонах отдыха городов в правой части указанных соотношений вместо 1 используется величина 0,8.

Итак, для нормирования выбросов необходимо знать С_м,i , т.е. максимальную концентрацию в приземном слое воздуха, создаваемую данным источником. Получить ее можно путем измерения или путем расчета. Прямое подфакельное измерение концентраций загрязняющих веществ в приземном слое воздуха связано с большими ошибками из-за нестабильности метеофакторов, а также по причине погрешностей при отборе представительных проб воздуха. Поэтому приземные концентрации С_м,i получают расчетным способом, путем моделирования на ЭВМ процесса рассеивания загрязняющих веществ, выбрасываемых из одиночного источника или группы источников. При этом фактические величины выбросов получают в процессе инвентаризации.

Теоретической основой расчета ПДВ в нашей стране является решение дифференциального уравнения атмосферной турбулентной диффузии примеси, в результате которого определяется поле приземных концентраций, создаваемое источником выброса. Нормативная «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» (ОНД - 86) утверждена Госкомгидрометом в 1986 году. Методика позволяет рассчитывать поле разовых концентраций примеси у земли при выбросе одиночного и группы источников: при нагретых и холодных выбросах, от точечных, линейных и площадных источников, дает возможность учесть действие разнородных источников, суммирующее действие загрязняющих веществ. На основании методики можно рассчитывать минимальную высоту трубы, предельно допустимый выброс, обеспечивающий непревышение на уровне земли заданной концентрации, размер санитарно-защитной зоны предприятия.

Способ расчета основан на законах турбулентной диффузии, данных о производительности источника, аэродинамических параметрах выбросов, метеорологических и топографических характеристиках местности. Он позволяют оценивать концентрацию газообразных и аэрозольных загрязнителей на различных удалениях в направлении ветра от источника загрязнения.

При наличии нескольких источников расчет выполняется на основе суперпозиции полей концентраций от отдельных источников. В итоге получают изолинии С_м в долях от ПДК или с учетом фона (С_м+C_ф) в долях от ПДК. Если на границе СЗЗ выполняются приведенные выше неравенства (7-9), то фактические выбросы, на основании которых был произведен расчет С_м, принимаются в качестве ПДВ.

Если фактические выбросы не удовлетворяют приведенным выше неравенствам, то допустимые значения массовых выбросов загрязняющих веществ из источника (или ПДВ) определяются путем решения обратной задачи по методике «ОНД-86», т.е. нахождения массовых выбросов по известной величине приземной концентрации, удовлетворяющей неравенствам (7-9).

Установление нормативов ПДВ в городах осуществляется на 2-х уровнях. На уровне предприятия они разрабатываются самим предприятием. На уровне города — головной городской организацией по установлению ПДВ, регулирующей весь процесс нормирования. Нормативы ПДВ относятся к местным стандартам.

При разработке и использовании нормативов ПДВ необходимо учитывать следующие их особенности:

* нормативы ПДВ устанавливаются для условий максимальной нагрузки предприятий, неблагоприятных метеоусловий (например, для высоких источников — условия развитого турбулентного обмена, неустойчивой стратификации атмосферы), поэтому имеют достаточно высокую степень вероятности непревышения ПДК_м.р.;

* нормативы устанавливаются для 20—30 минутного времени осреднения, поэтому контроль их соблюдения должен быть организован через отбор соответствующих разовых проб;

* при установлении ВСВ ее верхний предел ОНД-86 не регламентируется, поэтому должен определяться для конкретной обстановки с учетом заключения органов госсаннадзора. При этом возможным подходом к определению кратности превышения ПДВ могут быть упомянутый выше коэффициент запаса при переходе от подпороговой максимально недействующей концентрации к ПДК;

* в связи с тем, что при установлении ПДВ исходят из принципа непревышения гигиенических ПДК, нормативы ПДВ не обеспечивают защиту экосистем.

Следует отметить, что методика расчета ПДВ достаточно громоздкая, особенно при большом количестве ИЗА, поэтому расчеты выполняют с помощью ЭВМ. Сейчас создано много программ для расчета рассеивания ЗВ в атмосфере: «Гарант», «Эколог», «Эфир». Для установления ПДВ можно пользоваться только сертифицированными программными продуктами (прошедшими согласование в ГГО им.Воейкова).

Нормативы ПДВ или ВСВ обосновываются в документе "Проект ПДВ загрязняющих веществ". Проект разрабатывается на основе материалов инвентаризации источников выбросов и хранится на предприятии. На основе Проекта специально уполномоченный орган выдает предприятию разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу.

Установление ПДВ для радионуклидов не имеет принципиальных отличий. Основной объем работ здесь связан с определением предела дозы, формируемой за счет поступления радионуклидов по воздушному пути и внешнего облучения газообразными примесями. Затем по описанным моделям устанавливается ПДВ.

Совершенствование системы нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу предполагается в следующих направлениях:

• внедрение технического нормирования на основе удельных технологических нормативов, стимулирующего замену технологий, сопровождающихся большими выбросами, малоотходными технологиями;

• совершенствование сводных расчетов уровней загрязнения атмосферы по городу в целом как инструмента, позволяющего провести оценку и опреде­лить вклады отдельных предприятий в данное загрязнение;

• повсеместное использование расчетов рассеивания выбросов для решения оптимизационных задач регулирования поступления загрязняющих веществ от отдельных источников и их совокупностей с учетом как экологических, так и экономических интересов городов и промышленных центров;

• учет критических нагрузок на окружающую среду, трансграничного и межрегионального переноса при установлении нормативов выбросов;

• использование предельно допустимых концентраций содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе с учетом воздействия данного вещества (индивидуально и в совокупности с другими ингредиентами) на объекты живой природы и материальные ценности.