Нормирование загрязнения атмосферного воздуха

Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух необходимо для соблюдения нормативов его качества. Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программы наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТ 17.2.1.03—84 «Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения». Под качеством атмосферного воздуха в нем понимается степень соответствия атмосферных условий потребностям людей или других живых организмов.

До определенного уровня антропогенного воздействия приемлемое загрязнение атмосферы обеспечивается самой природой с помощью процессов самоочистки. Загрязняющие вещества выводятся из нее под действием гравитационных сил (только аэрозоли), вымываются атмосферными осадками, разрушаются в процессе фотохимических реакций. Однако все возрастающее техногенное воздействие на воздушный бассейн, особенно в последние десятилетия, поставило вопрос о необходимости регулирования его качества, для чего нужны нормативы:

• а) загрязненности атмосферного воздуха различными веществами;
• б) предельно допустимых воздействий на атмосферу.

Как уже было сказано выше, обеспечение качества атмосферного воздуха предполагает установление нормативов предельно допустимых воздействий человека на атмосферу.

Под воздействием понимается любая антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов человека, вносящая в атмосферу изменения физического, химического либо биологического характера. Наиболее распространенным видом отрицательного воздействия на атмосферу является выброс в нее загрязняющих веществ химической или биологической (например, микроорганизмов-продуцентов) природы.

Конечная цель установления этих нормативов состоит в обеспечении научно обоснованного сочетания экологических, социальных и экономических интересов общества. Надо ясно понимать, что соблюдение экологических требований всегда требует определенных финансовых издержек, которые, безусловно, нескольку ухудшают экономические показатели деятельности любого предприятия. Таким образом, соблюдение предельно допустимых нормативов — это своего рода компромисс между экологическими и чисто экономическими требованиями, компромисс вынужденный, позволяющий на взаимно заинтересованных началах, с одной стороны, развивать производительные силы общества, с другой — минимизировать негативное воздействие техносферы на здоровье людей и благополучие прочих обитателей нашей симпатичной планеты.

В основе нормативов 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 установленных нормативов по всем их параметрам.

Все нормативы качества атмосферного воздуха подразделяются на три группы: а) санитарно-гигиенические; б) экологические; в) вспомогательные.

Санитарно-гигиенические нормативы определяют показатели качества атмосферного воздуха для здоровья человека, это наиболее разработанная часть нормативов.

Вторая группа устанавливает требования к качеству атмосферного воздуха относительно состояния экологических систем (например, лесных сообществ либо ихтиофауны). Таких нормативов к настоящему времени разработано немного.

Вспомогательные нормативы обосновываются для обеспечения единства в употребляемой терминологии, в деятельности организационных структур и правовом регулировании экологических отношений.

Государственными органами, утверждающими нормативы, являются Министерство природных ресурсов и экологии России и Федеральная служба защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор, бывший Госсанэпиднадзор РФ).

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.

Величины ПДК загрязняющих веществ в воздухе приводятся в размерности мг вещества на 1 м³ воздуха (мг/м³). Величины ПДК утверждаются постановлением Главного государственного санитарного врача России. В зависимости от периода осреднения ПДК атмосферного воздуха населенных мест делятся на две группы:

• а) максимально-разовые ПДК_мр (20—30 мин осреднения);
• б) среднесуточные ПДК_СС (24 ч осреднения).

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДК_мр) — концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 мин рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека.

Понятие ПДК_{М р} используется при установлении научно-технических нормативов — предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ (ПДВ). Соблюдение предприятием норматива ПДВ означает, что в резз’льтате рассеивания его выбросов в атмосфере в приземном слое воздуха на границе санитарно-защитной зоны концентрация вредных веществ, содержащихся в выбросах, в любой момент времени не превысит ПДК_{Ч р}.

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК_СХ.) — это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Таким образом, ПДК_СС рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества во вдыхаемом воздухе.

Именно величина ПДК_СС обычно выступает в качестве критерия оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне. Однако следует отметить, что, к сожалению, в последние годы величины ПДК_СС стали своеобразными единицами измерения. В государственных отчетах загрязнение воздуха описывается перечислениями типа: 5 ПДК_СС но оксидам азота, 3 ПДК_СС по формальдегиду, 2 ПДК_СС по саже. Такой подход не только не способствует адекватной интерпретации информации, но и просто сводит к минимуму ее ценность. С одной стороны, создается иллюзия, что ПДК_СС (или любая другая предельно допустимая концентрация) есть просто некоторая особая единица, а не установленный норматив предельного содержания вредного вещества; с другой стороны, возникает впечатление, что но-другому описать, оценить, разъяснить особенности загрязнения окружающей среды невозможно.

В табл. 3.1 представлены для сравнения ПДК некоторых веществ в атмосферном воздухе (моментально разовые и среднесуточные) и ПДК воздуха рабочей зоны.

Таблица 3.1

Соотношение различных видов ПДК в воздухе для некоторых веществ

Заметно, что для одного и того же вещества величина ПДК_рз (ПДК рабочей зоны) значительно больше, чем ПДК_мр. 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.

Значения ПДК_рз и ПДК_мр(ПДК_ав) приводятся в специальных документах — гигиенических нормативах (ГН), утверждаемых Главным государственным санитарным врачом России, в настоящее время действует ГН 2.1.6.1338—03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест». Как уже было сказано, для некоторых загрязняющих (вредных) веществ вместо ПДК утверждены временные гигиенические регламенты — ОБУВ, имеющие ту же размерность, мг/м³. ОБУВ 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, ГН 2.1.6.1339—03 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест». ПДК и ОБУВ являются гигиеническими регламентами загрязненности воздуха.

По степени токсического воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются па четыре класса:

• 1 — чрезвычайно опасные (ртуть, свинец и др.);
• 2 — высокоопасные (серная кислота, соляная кислота и др.);
• 3 — умеренно опасные (ксилол, табачная пыль и др.);
• 4 — малоопасные (ацетон, керосин и т. д.).

Вредным веществам, для которых вместо Г1ДК установлен ОБУВ, класс опасности не присвоен.

Процесс обоснования величины ПДК для любого вредного вещества чрезвычайно долог, трудоемок и дорогостоящ. Для этого:

• а) проводятся многочисленные опыты на экспериментальных животных с целью установления порогов острого и хронического токсического действия;
• б) изучается ощущение запаха человеком;
• в) исследуется раздражающее действие на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз;
• г) проводится сравнительное изучение заболеваемости населения в районах с чистым и загрязненным воздухом;
• д) делается оценка косвенного воздействия загрязнений на человека за счет снижения прозрачности воздуха, уменьшения освещенности жилищ, поглощения наиболее ценной — ультрафиолетовой части солнечного спектра.

Если загрязняющее вещество ощутимо по запаху в таких концентрациях, которые намного меньше начала его токсического действия (например, меркаптаны), то порог ощущения запаха принимается в качестве основного критерия (порога воздействия).

Процесс обоснования таких ответственных регламентов, как норматив ПДК, сопряжен с большой неопределенностью. Причины этого кроются:

• а) в больших внутривидовых различиях среди человеческой популяции;
• б) необходимости переноса результатов опытов, проведенных с экспериментальными животными, на человека (межвидовые различия). Неудивительно, что нормативы ПДК, разработанные в разных странах, для некоторых загрязняющих веществ значительно различаются (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Значения среднесуточных ПДК, мг/м³, загрязняющих веществ в воздухе в отдельных странах

Как следует из табл. 3.2, отечественные нормативы ПДК являются одними из наиболее жестких в мире.

В настоящее время в России ПДК_ав утверждены более чем для 1500 загрязняющих веществ, и этот список продолжает увеличиваться. При нормировании загрязнения атмосферного воздуха следует учитывать, что некоторые вредные вещества, поступая в атмосферный воздух, превращаются в другие вещества, зачастую более токсичные. Например, оксид азота окисляется до диоксида. При сравнении ожидаемых расчетных приземных концентраций с ПДК следует делать соответствующий перерасчет.

При нормировании загрязнения атмосферного воздуха необходимо учитывать еще одно обстоятельство: ряд веществ при одновременном присутствии в воздухе обладает синергетическим эффектом (суммации вредного действия). В этом случае должно быть выполнено условие.

Исчерпывающий перечень веществ, обладающих эффектом суммации действия, приведен в ГН 2.1.6.1338—03, па сегодняшний день известны 52 такие группы суммации.

Экологические нормативы можно проиллюстрировать на примере нормативов ПДК в воздухе для растительности ПДК" — предельно допустимыми концентрациями загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в зоне лесных насаждений. На сегодня нормативы ПДК для леса достаточно полно разработаны лишь для особо охраняемых территорий (например, для территории, где расположена музей-усадьба Ясная Поляна) или для зон чрезвычайной экологической ситуации (например, для лесов в окрестностях г. Братска). Можно надеяться, что работа в этом направлении будет продолжена.

В результате проведенных исследований установлено, что на многие вещества, содержащиеся в воздухе, лес реагирует более чутко, чем человек (предельно допустимые концентрации для них меньшие, чем для человека). Для сравнения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для человека и лесной растительности приведена табл. 3.3.

ПДК_{а в} и ПДК, загрязняющих веществ в воздухе

Таблица 33

Для сравнительной оценки загрязнения воздушной среды используются различные индексы, которые позволяют учесть присутствие нескольких загрязняющих веществ. Наиболее распространенным является комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИнЗА). Его рассчитывают по формуле.

где q_cpi — средняя концентрация /-го вещества; ПДК_{СС г} — ПДК_СС для /-го вещества; а, — показатель степени для приведения степени вредности /-го вещества к вредности диоксида серы, зависящий от класса опасности загрязняющего вещества (табл. 3.4); п — количество загрязняющих веществ в воздухе.

Таблица ЗА

Константы приведения вредности для веществ разных классов опасности.

Учет класса опасности позволяет дифференцированно подходить к обоснованию необходимых профилактических мероприятий (например, к мерам безопасности при работе с различными веществами), а также предварительно оценивать сравнительную опасность воздействия тех или иных веществ на организм человека (табл. 3.5).

Таблица 3.5

Классы опасности химических соединений в зависимости.

от характеристик их токсичности

Для сопоставления данных о загрязненности атмосферы разных городов или районов города несколькими веществами комплексные индексы загрязнения атмосферы должны быть рассчитаны для одинакового количества L примесей. При составлении ежегодного списка городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы для расчета комплексного ИнЗА используют значения единичных индексов тех пяти веществ, у которых эти значения наибольшие. В большинстве регионов России к ним относятся взвешенные вещества, оксиды азота, диоксид серы, бензапирен, формальдегид, фенол. Особый вклад в загрязнение атмосферы вносят взвешенные вещества, которые могут не только представлять собой токсичные соединения, но и адсорбировать на своей поверхности другие токсичные вещества, в том числе и ксенобиотики, пыли биогенного происхождения, патогенные микроорганизмы, тем самым способствуя вторичному загрязнению атмосферного воздуха.

Предельно допустимый выброс (Г1ДВ) — норматив допустимого выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха при условии непревышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы, других экологических нормативов^[1]. ПДВ устанавливается для каждого источника с таким расчетом, чтобы выбросы загрязняющих веществ от данного источника в совокупности со всеми источниками предприятия в результате рассеивания выбросов в атмосфере не создали в приземном слое воздуха концентрации веществ, превышающую ПДК для населения, животного и растительного мира. Иначе говоря, соблюдение НДВ по г-му загрязняющему веществу означает выполнение в точках, находящихся на границе санитарно-защитной зоны предприятия, неравенства.

где Cj — приземная концентрация i-го загрязняющего вещества (его содержание в слое атмосферы 0—2 м), мг/м³, создаваемая в результате рассеивания выбросов данного ИЗА; СД- — фоновая концентрация /-го загрязняющего вещества в атмосферном воздухе. Фоновым по отношению к данному ИЗА называется загрязнение атмосферного воздуха, созданное всеми прочими ИЗА, исключая данный; ПДК_мр/ — максимально-разовая ПДК /-го загрязняющего вещества в атмосферном воздухе.

На территории курортов и домов отдыха, прочих рекреационных зонах в правой части (3.3) следует заменить 1 на 0,8. При наличии в атмосфере загрязняющих веществ, обладающих суммацией вредного действия, необходимо учитывать этот эффект по уравнению (3.1).

В части выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различают массовый ПДВ, измеряемый в г/с, и валовый ПДВ, т/год, соответственно.

Разработка и утверждение величины ПДВ для каждого ИЗА и предприятия в целом производится в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02—78 «Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями».

Норматив предельно допустимого выброса устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы. В процессе обоснования величины ПДВ принимается условие полной нагрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы.

Сложность работы по обоснованию ПДВ быстро растет по мере увеличения как числа источников, так и разнообразия их параметров (состава выбросов, высоты и диаметра труб, температуры газов и т. д.). Даже для небольших предприятий это можно сделать лишь с помощью специальных компьютерных программ.

Если обоснованное расчетами значение ПДВ для действующего предприятия по причинам объективного характера не может быть достигнуто сразу, то вводится поэтапное снижение выбросов. На каждом этапе предприятию на определенный период времени устанавливают норматив ВСВ (временно согласованный выброс). Предполагается, что в течение действия ВСВ предприятие выполнит атмосфероохранные мероприятия и сократит величину выбросов в атмосферу до ПДВ.

• [1] Федеральный закон от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха».