Эффект суммации и его учет при нормировании загрязнения

В реальных условиях производства в выбросах и сбросах предприятий (а значит, в воздухе и воде) присутствует не одно, а несколько различных загрязняющих веществ. В воздухе населенного пункта, например, могут содержаться вещества от разных предприятий, тепловых станций, транспорта. Многие из этих веществ обладают сходным токсическим действием на организм человека, а значит, в подобных случаях суммарная концентрация таких веществ может превышать предельно допустимую для каждого в отдельности. Кроме того, ряд веществ обладают синэргетическим эффектом, т.е. токсичность одного в присутствии другого усиливается.

Это явление называют эффектом суммации вредного воздействия, и его необходимо учитывать при нормировании как содержания, так и поступления загрязняющих веществ в окружающую среду.

Эффект суммации проявляют, в частности: фенол и ацетон; валериановая, капроновая и масляная кислоты; озон, диоксид азота и формальдегид.

Рассмотрим следующий простой пример. Допустим, что в воздухе одновременно присутствуют фенол и ацетон в концентрациях соответственно 0,009 и 0,345 мг/м³. Соответствующие им ПДК составляют 0,01 и 0,35 мг/м³. Таким образом, каждое из этих веществ присутствует в воздухе в неопасной концентрации— меньшей, чем его ПДК. Но их суммарная концентрация составляет 0,009 + 0,345 = 0,354 мг/м³, т.е. превышает ПДК для каждого из них в отдельности, а, следовательно, и уровень загрязнения воздуха превышает допустимый.

Известную нам формулу С ≤ ПДК можно записать в иной форме: С/ПДК ≤ 1. Понятно, что сколько бы вредных веществ ни присутствовало в воздухе одновременно, последнее условие должно соблюдаться.

Таким образом, качество воздуха будет отвечать установленным нормативам, если (14):

где С₁, С₂, ..., С_n — концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации; ПДК₁, ПДК₂, ..., ПДК_n — соответствующие им предельно допустимые концентрации.

Формула (14) означает, что сумма отношений концентраций вредных веществ, обладающих эффектом суммации, к соответствующим им ПДК не должна превышать единицы.

Это же правило действует для водных объектов, но если в воздухе учитывается сходное токсическое действие разных веществ, то в воде — сходный лимитирующий показатель вредности. Например, органолептическими свойствами обладают инсектицидный препарат антио (ПДК=0,04 мг/л) к дибутиламин (ПДК=1,0 мг/л), неоиногенные поверхностно-активные вещества (ПДК = 0,1 мг/л). При их одновременном присутствии в воде суммарная концентрация может оказаться выше, чем любая из трех названных ПДК, хотя для каждого в отдельности С ≤ ПДК. В этих случаях используют ту же формулу (14), но значения С₁ и С₂, ..., С_n и соответствующие им ПДК характеризуют вещества, обладающие одинаковым лимитирующим показателем вредности.

Эффект суммации вредного действия веществ в почве не определяется, но поскольку присутствующие в ней вещества могут проникать в воздушный бассейн и в воду, он учитывается, исходя из значений ПДК для воды и воздуха.

Сточные воды

Сточные воды, содержащие загрязняющие вещества, могут поступать в водные объекты различными путями: непосредственно в результате стока с территории предприятия и населенного пункта; через канализационные системы с дальнейшим поступлением на общегородские очистные сооружения; через собственные организованные водовыпуски без очистки или с очисткой на локальных и внеплощадочных очистных сооружениях. Кроме того, вода водоемов и водотоков может загрязняться сбросами транспорта, в том числе аварийными.

Как и в ситуации с разбавлением газопылевых выбросов в атмосферном воздухе, разбавление сбросов в акваториях должно обеспечивать соблюдение условия С≤ПДК в установленном створе или на участке водопользования. Данная задача решается за счет нормирования загрязняющих веществ в сточных водах, т. е. установления ПДС — предельно допустимых сбросов. ПДС устанавливается для каждого предприятия и для каждого вредного вещества. Если сброс осуществляется в городскую канализацию, то вместо ПДС устанавливаются концентрации вредных веществ в сточных водах, имеющие смысл ПДС с учетом того обстоятельства, что далее эти воды будут поступать на общие городские очистные, для которых существуют ПДС на сброс сточных вод в зависимости от категории водного объекта. Для водного транспорта установить ПДС практически невозможно, и здесь действуют ограничения, налагаемые специальными документами органов здравоохранения, в частности «Санитарными правилами для судов внутреннего плавания СССР».

Согласно ГОСТ 17.1.1.01—77, ПДС вредного вещества — это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте. ПДС устанавливается с учетом ПДК вредных веществ в местах водопользования, фоновой концентрации, ассимиляционной способности водного объекта и оптимальным распределением массы сбрасываемых веществ.

При поступлении в водные объекты нескольких веществ с одинаковым лимитирующим показателем вредности ЛПВ и с учетом примесей, поступающих в него с вышерасположенных по отношению к данному предприятию выпусков, сумма отношений фактических концентраций этих веществ C₁, C2, ..., Сn к соответствующим ПДК не должна превышать 1, т. е. как и для атмосферного воздуха здесь учитывается эффект суммации.

Величина ПДС (г/с, г/ч или т/год) с учетом требований к составу и качеству воды в водном объекте определяется как произведение наибольшего расхода сточных вод (обычно среднечасового) q_ст, м³/ч, и разрешенной предельной концентрации вредного вещества в сточных водах С_{ст.пред} г/м³.

Таким образом, фактический сброс М_факт вредного вещества сопоставляется с ПДС (29):

где (30, 31)

Отсюда видно, что важнейшей величиной, необходимой для установления ПДС, является концентрация вредного вещества в сточных водах, поскольку сам по себе объем сточных вод значения не имеет. Поэтому в ряде случаев на предприятиях создается иллюзия охраны окружающей среды за счет сокращения водопотребления и объемов сбросов, например при включении водооборотных систем. Если же при этом технологии не меняются, то фактическая масса сбрасываемых вредных веществ остается постоянной и загрязнение воды не уменьшается.