16. Нормирование качества атмосферного воздуха

Атмосферный воздух как природный ресурс и жизненно находимая среда обитания практически не ограничен в его потреблении, вследствие этого сохранение качества атмосферного воздуха является первоочередной задачей.

В структуре ведомственного мониторинга качества ОПС в настоящее время используется подход, основанный на оценке загрязнения ОС относительно значений ПДК определяемых величин. Загрязне­ние атмосферного воздуха определяется по значениям средних и максимальных разовых концентраций примесей, измеряемых по программе наблюдений в соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.01-86. Степень загрязнения атмосферного воздуха устанавливается по кратности превышения фактических концентрации вещества к их предельно допустимым концентраци­ям (ПДКс.с., ПДКм.р.) с учетом частоты превышения ПДК, класса опасности, суммации биологического действия загрязнений ат­мосферного воздуха. Средние концентрации сравниваются с ПДК среднесуточными, максимальные из разовых концентра­ций – с ПДК максимальными разовыми.

Перечень загрязняющих веществ, подлежащих контролю, и приоритетных источников эмиссии определяют в соответствии с рекомендациями РД 52.04.186-89 (М., 1991). Для определения уровня загрязнения атмосферного воздуха, согласно этой нор­мативной методике, используются следующие характери­стики:

– средняя концентрация примеси в воздухе (Сср), мг/м³ или мкг/м³;

– сред.квадратическое отклонение (σср), мг/м³ или мкг/м³;

– макс.разовая конц. примеси (См.р.), мг/м³ или мкг/м³;

– повторяемость (%) разовых концентрации примеси в воз­духе выше ПДК данной примеси;

– повторяемость (%) разовых концентрации примеси в воздухе выше 5 ПДК;

– число случаев концентраций примесей в воздухе, превы­шающих 10 ПДК.

Среднее квадратическое отклонение среднемесячной кон­центрации от среднегодовой позволяет оценить разброс сред­немесячных концентраций относительно среднегодового значе­ния и определяется по формуле.:

где С_i – среднемесячная концентрация примеси, мг/м³; С_Г – среднегодовая концентрация примеси, мг/м³; i – число месяцев за год с наблюдениями за загрязнением атмосферного воз­духа.

Среднегодовые и среднесезонные концентрации примесей определяются как среднее арифметическое за определенный период осреднения.

Коэффициент вариации показывает степень изменчивости концентраций примеси от среднегодового значения и вычисля­ется по формуле:

.

Повторяемость (%) случаев превышения ПДК_м.р. среднегодовых концентраций определяется по формуле:

,

где n – число наблюдений за рассматриваемый период; m – число случаев превышения ПДК_м.р..

Приведенные характеристики загрязнения атмосферы используются для вычисления показателей качества атмосферного воздуха. В системе ведомственного мониторинга к таким показателям относятся:

– СИ – наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, отнесенная к ПДК. Величина СИ определяется из данных наблюдений на посту за одной примесью или на всех постах рассматриваемой территории за всеми примесями за период в течение 1 месяца или 1 года;

– НП – наибольшая повторяемость (в %) превыше­ния максимальной разовой ПДК по данным наблюдений на посту за одной примесью или на всех постах территории за всеми примесями за месяц или за год;

– ИЗА и КИЗА – единичный индекс загрязнения атмосферы (I_i), учитывающий загрязнение атмосферы отдельной примесью, и комплексный индекс загрязнения атмосферы (I_k), учиты­вающий загрязнение атмосферы несколькими примесями. Ве­личина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых кон­центраций, поэтому этот показатель характеризует уровень хро­нического загрязнения воздуха.

Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) отдельной примесью учитывает различие скорости возрастания степени вредности загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, приведенной к вредности вещества 3-го класса опасности (диоксида серы), и по мере увеличения превышения ПДК определяется по форму­ле:

где n – константа, принимающая значения в зависимости от класса опасности вещества и равная 1,7; 1,3; 1,0; 0,9, соответст­венно, для веществ 1 – 4-го классов опасности, позволяющая привести степень вредности i-го вещества к степени вредности диоксида серы; С_Г – среднегодовая насыщающая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе, мг/м³; ПДК_с.с. – среднесуточная ПДК вредного вещества в приземном слое ат­мосферного воздуха, мг/м³; i – индекс загрязняющего вещест­ва.

По результатам расчета I_i, проводят расчет комплексного индекса загрязнения атмосферы (КИЗА) I_k по формуле:

где к – число примесей, учитываемых в расчет, комплексного индекса загрязнения атмосферы.

По ориентировочной шкале определяют степень загрязненности атмосферного воздуха по данным показателям качества воздуха на территории городов, установленной Росгидрометом.

При проведении классификации территории по видам отрицательного качества ОПС (по стади­ям проявления экологического кризиса) используются фактиче­ские максимальные разовые, среднесуточные и среднегодовые концентрации за последние несколько лет, но не менее чем за 2-года, а также критические нагрузки и критические уровни воз­действия загрязняющих веществ на природную среду. Резуль­таты измерений обрабатываются и представляются для каждого поста и года наблюдения раздельно. По каждому веществу должно быть не менее 200 наблюдений (проб).

Степень загрязнения атмосферного воздуха по максималь­ным разовым концентрациям определяется по величине значе­ния кратности превышения К. Кратность превышения К рас­считывается делением значения расчетной концентрации С₉₅, полученного оценкой результатов измерений статистически-расчетным или графическим методом при повторяемости кон­центраций в 95 % случаев на уровне или ниже расчетной, на максимальную разовую ПДК_м.р.:

.

При присутствии в атмосферном воздухе веществ, обла­дающих эффектом суммации биологического действия, рассчи­тывается приведенная к одному из суммирующих веществ кон­центрация С₉₅ по формуле:

Расчет приведенной концентрации таких веществ рекомендуется проводить относительно вещества, обладающего большей опасностью (ПДК₁). Отнесение территорий к зонам отрицательного качества ОПС проводят по критериям в зависимости от значений максимальных разовых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Для оценки степени загрязнения атмосферного воздуха по среднесуточным концентрациям загрязняющих веществ используются среднесуточные пробы, полученные путем непрерывной аспирации в течение суток или путем прерывистых аспираций как минимум четыре раза в сутки через равные интервалы времени. Анализируются все концентрации из отобранных среднесуточных проб. Для каждой среднесуточной концентрации рассчитывается кратность превышения К. Рассчитанный по показателю ряд за анализируемый период (год) оценивается в соответствии с критериями оценки степени загр-я. В случае присутствия комбинации веществ, обладающих аффектом суммации, рассчитывается приведенная среднесуточная концентрация . Оценка ведется по по критериям отнесе­нии территорий к зонам отрицательного качества окружающей природной среды по значениям среднесуточных концентраций.

Степень загрязнения воздуха по среднегодовым концентра­циям загрязняющих веществ рассчитывается с учетом кратно­сти превышения среднегодовых ПДК_Г веществ, их класса опас­ности, допустимой повторяемости концентраций заданного уровня, количества веществ, одновременно присутствующих в воздухе, и коэффициента их комбинированного действия.

Среднегодовые ПДК_Г связаны с ПДК_с.с. соотношением:

,

где коэффициент α для разных веществ определяется величи­ной в пределах от 0,1 до 1,0.

Степень загрязнения воздуха веществами разных классов опасности определяется приведением их концентраций, нормированных по ПДК, к концентрациям веществ 3-го класса опас­ности:

,

где n – коэффициент изоэффективности; i – индекс загрязняющего вещества; j – класс опасности. Приведение к 3-му классу опасности осуществляется умножением нормированных по ПДК концентраций, соответственно на З,2; 1,6; 1 и 0,7.

Если атмосферный воздух загрязнен веществами, относя­щимися к разным классам опасности, рассчитывают комплекс­ный показатель Р, определяемый как корень квадратный из суммы квадратов нормированных по ПДК концентраций, приведенных к таковым концентрациям вещества 3-го класса опасности:

,

где i – индекс загрязняющего вещества; к – кол-во веществ, одновременно присутствующих в воздухе.

При этом если в комплексном показателе любое из веществ будет иметь значение, превышающее величину показателя для одного вещества, то в этом случае степень загрязнения оценивается и по этому веществу.

По значению комплексного показателя опред. к какой зоне отрицательного качества ОПС относится данная территория: Р<1 – экол-и благопол. зоны; Р = 1–8 – зоны повыш. экол.риска; Р = 8–16 – зоны чрезвыч. экол.ситуации; Р>16 – зоны экол.бедствия.

При оценке изменения качества природной среды основны­ми показателями загрязнения атмосферного воздуха, характе­ризующими воздействие на природную среду (растительность, почвы, поверхностные и грунтовые воды), являются критиче­ские нагрузки и критические уровни загрязняющих веществ. Под ними понимаются максимальные значения концентрации в атмосферном воздухе загрязняющих веществ, которые не при­водят к структурно-функциональным изменениям экосистем и не нарушают их нормального, функционирования.

Для выделения зон экол.бедствия, обусловленных хозяйственной деятельностью, несовместимой с нормальным функционированием экосистем в конкретных условиях регио­на, в РФ законодательно закреплены и получили применение на практике критерии загрязнения атмосферного воздуха, превышающие в 10-15 раз критические уровни и нагрузки для раз­ных ингредиентов в зависимости от чувствительности экосистемы.

Расчет показателей техногенной нагрузки на исследуемой территории выполняют по формулам:

– коэффициент эмиссионной нагрузки Е, кг/чел·год, показы­вающий отношение количества выбросов к численности насе­ления:

,

где М – мощность выброса, т/год; N – число жителей, чел;

– коэффициент техногенной нагрузки К_р, т/год·км², показывающий отношение количества выбросов к единице площади:

,

где S – площадь исследуемой территории, км²;

– коэффициент суммарной нагрузки Z_p:

,

где К₀ – коэффициент класса опасности вещества, принимаемый равным 1,7 для веществ 1-го класса опасности, 1,3 – для 2-го класса опасности, 1,0 – для 3-го класса, 0,85 – для 4-го класса опасности; i – индекс ЗВ; n – число учитываемых веществ; по ориентировочной оценочной шкале уровней опасности техногенной нагрузки на атмосферу, аномальные зоны с Z_p более 850 кг/сут∙км² характеризуют очень высокий уровень загрязнения, при Z_p, равном от 450 до 850 – высокий, от 250 до 450 – средний и при минее 250 – низкий;

– показатель общей пылевой нагрузки Р_общ, определяющий интенсивность аэрозольной миграции элементов:

где С_i – массовая концентрация вещества в снежной пыли, мг/кг; Р_п – пылевая нагрузка, кг/сут∙км²;

– коэффициент относительной техногенной нагрузки., отражающий изменение интенсивности аэрозольной миграции элементов территории исследуемого ландшафта относительно фоновых значений определяемой величины:

где Р_ф – фоновая нагрузка вещества, определяемая по формуле

,

где С_ф – массовая концентрация вещества а пробах снежной мыли, отобранных на фоновой территории, мг/кг; Р_п.ф. – фоновая пылевая нагрузка.

Регламентацию выбросов загрязняющих веществ в атмо­сферный воздух устанавливают по каждому источнику загряз­нения с учетом производственных мощностей объекта и дан­ных оценки прогнозируемого состояния ОС на территории в районе реализации намечаемой деятельности.