4.1. Нормирование загрязняющих веществ в атмосферном воздухе

Одним из основных путей снижения негативного влияния на биосферу является нормирование – установление норм – допустимых уровней воздействия на отдельные экосистемы и компоненты биосферы. Нормирование качества окружающей среды – одна из центральных идей Федерального закона «Об охране окружающей среды» от 10.01.02 №7-ФЗ.

Санитарная оценка воздушной среды проводится с учетом принципа раздельного нормирования загрязняющих веществ путём установления разных предельно допустимых концентраций ПДК в воздухе рабочей зоны и в атмосферном воздухе населенных мест (рисунок 19).

Для оценки содержания загрязнителей в воздухе на рабочем месте используется ПДК рабочей зоны (ПДК р.з.). Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих.

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДК_р.з.) — это максимальная концентрация, которая при продолжительности работы не более 40 часов в неделю на протяжении всего рабочего стажа не вызывает заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

На территории предприятия устанавливается ПДК, равная 0,3 ПДК_р.з.

Для атмосферного воздуха населенных мест устанавливаются ПДК среднесуточная (ПДК_с.с.) и ПДК максимальная разовая (ПДК_м.р.), различающиеся между собой периодом осреднения проб.

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДК _м.р.) — это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.).

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК с.с.) — это максимальная концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом вдыхании (круглые сутки в течение всей жизни).

Принятие максимально разовой ПДК направлено на предупреждение рефлекторных реакций, которые возникают при кратковременном воздействии вредных веществ (ощущение запаха, кашель, чихание, слезотечение, резь в глазах, задержка дыхания и т.п.). Именно высокие кратковременные загрязнения токсичными веществами наносят значительный ущерб среде.

Атмосферные загрязнители воздуха в населенных пунктах действуют круглосуточно на все группы населения, включая детей и ослабленных лиц (таблица 14).

Таблица 14

Предельно допустимые концентрации некоторых загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест (гн 2.1.6.1338-03)

Вещества	ПДК, мг/м3		Класс опасности
	максимальная разовая	среднесуточная
Азота диоксид	0,085	0,04	2
Азота оксид	0,4	0,06	3
Аммиак	0,2	0,04	4
Бенз(а)пирен	–	0,1 мкг/100 м3	1
Бензол	0,3	0,1	2
Диоксид серы	0,5	0,05	3
Кислота азотная	0,4	0,15	2
Кислота серная	0,3	0,1	2
Кислота уксусная	0,2	0,06	3
Метанол	1,0	0,5	3
Метилмеркаптан	9 . 10–6	–	2
Мышьяк	-	0,003	2
Озон	0,16	0,03	1
Пыль*	0,15	0,5	3
Ртуть металлическая	–	0,0003	1
Сажа	0,15	0,05	3
Сероводород	0,008	–	2
Стирол	0,04	0,002	2
Тетрациклин	0,01	0,006	2
Толуол	0,6	–	3
Трихлорметан (хлороформ)	–	0,03	2
Трихлорфторметан (фреон-11)	100	10	4
Углерода оксид	5	3	4
Углерода тетрахлорид	4	0,7	2
Фенол	0,01	0,003	2
Формальдегид	0,035	0,03	2
Фтористые газообразные соединения (в пересчете на фтор)	0,02	0,005	2
Хлороводород	0,2	0,1	2
Этанол	5	5	4
Этилбензол	0,02	0,02	3

* Недифференцированная по составу пыль (аэрозоль), содержащаяся в воздухе населенных пунктов.

Среднесуточная ПДК установлена для предотвращения хронического резорбтивного воздействия атмосферных загрязнителей, вызывающих общетоксический или специфические эффекты (гонадотоксический, эмбриотоксический, мутагенный, канцерогенный и др.). Возникновение резорбтивных эффектов зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и длительности вдыхания.

В условиях производства промышленные химические вещества воздействуют в течение рабочей смены на лиц трудоспособного возраста, проходящих предварительные (перед поступлением на работу) и периодические медицинские осмотры. В связи с этим критерии установления ПДК в воздухе рабочей зоны отличаются от критериев обоснования гигиенических нормативов атмосферных загрязнителей, и ПДК_с.с. более жесткие, чем ПДК_р.з.

Для курортных зон устанавливается ПДК равная 0,8 ПДК_м.р.

При совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих суммацией действия (эффект суммации), сумма их концентраций, деленная на ПДК, не должна превышать единицы при расчете по формуле (1):

(1)

где С_i – фактическая концентрация i- того вещества,

ПДК_i- предельная допустимая концентрация i- того вещества.

Эффектом суммации обладают, например:

– ацетон, фенол;

– аэрозоли оксида ванадия (V) и оксиды марганца;

– аэрозоли оксида ванадия (V) и оксиды серы;

– озон, диоксид азота и формальдегид.

Класс опасности вещества в воздухе определяется исходя из летальной дозы (LD₅₀) и других показателей.

Выделяют четыре класса опасности веществ в воздухе:

I — чрезвычайно опасные; II — высокоопасные; III — умеренно опасные; IV — малоопасные.

Для веществ I и II классов опасность достижения токсических концентраций в случае превышения ПДК, как правило, наиболее высока.

Характеристика поступления основных загрязнителей атмосферного воздуха представлена в таблице 15.

Таблица 15

Основные загрязнители атмосферного воздуха в России и их влияние

на окружающую среду и здоровье человека (по Степановских А.С., 1998)

Загрязнители	Основные антропогенные источники	Среднегодовая концентрация в воздухе, мг/м3	Воздействие на ОС и здоровье человека
Твёрдые частицы (пыль, зола и др.)	сжигание топлива (около 240∙106 т/год)	0,04 - 4	снижение солнечного освещения и видимости, увеличение облачности, туманности. Возможное снижение температуры Земли в результате длительного воздействия
Сернистый ангидрид (SО2)	сжигание топлива (150 – 175∙106 т/год)	0,5 - 1	хроническое поражение растений, снижение урожайности в сельском хозяйстве, уничтожение лесов, заболевания верхних дыхательных путей
Оксиды азота (NОх)	окисление атмосферного азота и азота топлива при высокой температуре (55∙106 т/год)	0,05 – 0,2	поглощение солнечного света, образование фотохимических туманов (смогов). Разрушение ряда материалов, снижение урожайности, уменьшение содержания гемоглобина в крови
Оксид углерода СО (ΙΙ)	неполное сгорание топлива (250 - 350∙106 т/год)	1 - 50	угнетение функции гемоглобина
Летучие углеводороды и их продукты	неполное сжигание топлива (около 80∙106 т/год)	до 3	поражение растений при концентрации выше 0,02 мг/м3, раздражающее действие на глаза

Для оценки степени суммарного загрязнения атмосферы рядом веществ используется комплексный показатель — индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). ИЗА позволяет учитывать концентрации примесей многих веществ, измеренных в городе, и представить уровень загрязнения одним числом.

Существуют разные методики расчета ИЗА, основанные на нахождении отношения измеренной концентрации i-гo вещества к его ПДК, но отличающиеся использованием различных весовых коэффициентов и выбором вида функции зависимости индекса от этого отношения.

Наиболее часто комплексный индекс загрязнения атмосферы I(m), учитывающий (m) загрязняющих веществ, рассчитывается по формуле (2):

, (2)

где X_i — среднегодовая концентрация i-гo вещества,

ПДК_i— его среднесуточная предельно допустимая концентрация,

С_i — безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень загрязнения воздуха i-м веществом к степени загрязнения воздуха диоксидом серы. Значения С_i равны 0,85; 1,0; 1,3 и 1,5, соответственно, для 4, 3, 2 и 1 классов опасности вещества.

ИЗА, рассчитанный по формуле (2), показывает, какому уровню загрязнения атмосферы (в единицах ПДК диоксида серы) соответствуют фактически наблюдаемые концентрации (m) вещества в городской атмосфере, то есть показывает, во сколько раз суммарный уровень загрязнения воздуха превышает допустимое значение по рассматриваемой совокупности примесей в целом.

В атмосферном воздухе городов России имеется 4-5 веществ, которые определяют основной вклад в создание уровня загрязнения, поэтому для расчета ИЗА в конкретном населенном пункте за конкретный период необходимо, сначала выбрать 5 веществ, для которых отношение средней измеренной концентрации к ПДК будут максимальны, а затем по ним с учетом класса опасности вещества рассчитать ИЗА. Например, для Перми максимальное значение ИЗА с 2000 г. было отмечено в 2004 году - 12,1 (учитывались бенз(а)пирен, фенол, формальдегид, пыль, диоксид азота), в 2009 – 7,9 (учитывались бенз(а)пирен, формальдегид, фторид водорода, аммиак, диоксид азота). ИЗА зависит не только от количества выбросов, но и от климатических условий, влияющих на рассеивание загрязняющих веществ и формирование приземных концентраций.

В России загрязнение считается низким, если ИЗА <5, повышенным при ИЗА от 5 до 6, высоким при ИЗА от 7 до 13 и очень высоким при ИЗА, равном или больше 14.