4. Пути переноса атмосферных загрязнений, последствия загрязнения атмосферного воздуха

Перемещения воздушных масс над поверхностью Земли определяются многими причинами, в числе которых вращение планеты, неравномерность нагрева ее поверхности Солнцем, образование зон пониженного (циклоны) и повышенного (антициклоны) давления, равнинный или горный рельеф и многое другое. К тому же на разных высотах скорость, устойчивость и направление воздушных потоков сильно отличается. Поэтому перенос загрязнений, попадающих в разные слои атмосферы, идет с разными скоростями и часто в других направлениях, чем в приземном слое.

При очень сильных выбросах, связанных с высокими энергиями, загрязнения, попадающие в высокие (10 - 20 км) слои атмосферы, могут в течение нескольких суток или даже часов переместится на тысячи километров.

Основная масса загрязнений воздуха как природного, так и антропогенного происхождения попадает в приземные слои и распространяется ветрами, дующими под земной поверхностью.

Для большинства территорий нашей страны, расположенной в средних широтах, характерно преобладание западных ветров. Поэтому перенос загрязнений в приземном слое происходит преимущественно в направлении с запада на восток.

Основная масса загрязнений, особенно транспортных, которые не удаляются, как промышленные, дымовыми трубами на значительную высоту, образуют максимальные концентрации в зонах своего образования. Поэтому наиболее загрязненным оказывается воздух в больших промышленных городах и на территории стран, где высокая плотность населения сочетается с высоким уровнем промышленного производства и концентрацией автотранспорта. С этим связана и неравномерность распределения загрязнений в воздушном бассейне разных стран и регионов.

В целом же благодаря трансграничному переносу на Земле практически не осталось мест, где воздух не содержит хотя бы незначительных количеств примесей антропогенного происхождения.

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами – от прямой и немедленной угрозы (например «смог») до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организмов. Во всех случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние.

5. Оценка загрязнения воздуха. Нормирование выбросов в атмосферу

Основной физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация (т.е. масса вещества, мг в единице объёма воздуха, м³) при нормальных условиях. Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия веществ на человека и окружающую среду и служит основным параметром при нормировании содержания примесей в атмосфере.

Чистым условно считается такой воздух, содержание основных компонентов в котором находится в пределах норм, а концентрации примесей не превышают допустимых нормативов (ПДК). Для каждого вещества устанавливается норматив предельно допустимой концентрации – ПДК, которая при действии на организм человека в течение заданного промежутка времени не вызывает необратимых изменений в нем. Величины нормативов ПДК разрабатываются специально уполномоченными государственными органами с учетом реакций организма человека и других живых организмов.

К настоящему времени установлены нормативы ПДК (мг/м³) веществ в воздухе более чем для тысячи соединений. Для воздуха различают ПДК для воздуха рабочей зоны и ПДК для атмосферного воздуха населенных мест. Кроме того, различают максимальную разовую ПДК и среднесуточную ПДК. Максимально разовая ПДК устанавливается из условия отсутствия рефлекторных реакций в организме при действии в течение 20 мин, среднесуточная ПДК – при круглосуточном действии. Максимально разовая ПДКм.р. – основная характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности, изменение биоэлектрической активности головного мозга и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей (воздействие не более 20 мин.).

Среднесуточная ПДКс.с - устанавливается для предупреждения общетоксичного, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека.

Для вредных веществ, ПДК которых не утверждены, Министерством здравоохранения Р.Ф. определены ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосфере населённых пунктов. ОБУВ утверждается сроком на три года.

В зависимости от величины ПДК все вещества относят к четырем классам опасности:

Класс опасности ПДК_р.з., мг/м³

 чрезвычайно опасные  0,1

 высокоопасные 0,1-1,0

 умеренно опасные 1,0-10

V малоопасные  10

ПДК устанавливаются для среднестатистического человека с некоторым запасом. Но люди с ослабленным здоровьем могут почувствовать себя дискомфортно при концентрациях вредных веществ, меньших ПДК (например, степень воздействия вредных веществ во многом связана с количеством выкуриваемых в день сигарет).

Научно обоснованные нормативы ПДК в приземном слое атмосферы должны обеспечиваться контролем всех источников загрязнения воздуха. Для этого устанавливают нормативы ПДВ. ПДВ – это максимальные выбросы в единицу времени для данного источника загрязнения (природопользователя) по данному компоненту, которые создают в приземном слое атмосферы концентрацию данного вещества С_i, не превышающую ПДК, с учетом фонового загрязнения С_фi , и эффекта суммации веществ однонаправленного действия. При этом должно соблюдаться условие:

ПДВ_i→Σ(С_фi+ С_i)/ПДК_i ≤ 1 (1)

Концентрацию С_фi принимают по данным центра санитарно-эпидемиологического надзора в мг/м³; величину С_i рассчитывают по определенным методикам, учитывая условия рассеивания и массу (мощность) выброса М, г/с. Та максимальная масса, при которой выполняется условие (1), и будет ПДВ в г/с. Расчет ПДВ производится либо самим природопользователем, либо организацией, имеющей соответствующую лицензию. Величина ПДВ зависит от многих факторов, общее правило: чем больше площадь рассеивания, тем больше и разрешенная масса выбросов. Формулы для расчета норматива ПДВ при выбросе загрязняющих веществ через одиночные незатененные трубы высотой Н, м, расходом Q, м³/с, горячих газов (2) с избыточной температурой Т или холодных газов (3) имеют вид:

(2)

(3)

Установленные нормативы ПДВ вступают в силу после утверждения органами Минприроды и ЦСЭН, корректируются не реже одного раза в пять лет и служат основой выплат за загрязнение среды данным природопользователем.

Если вещество оказывает на окружающую среду вредное действие в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую природу.

Наибольшая концентрация С каждого вредного вещества в приземном слое (1,5-2,5 метра) не должна превышать максимально разовую предельно допустимую концентрацию, т.е. С ≤ ПДК_м.р. при экспозиции (т.е. времени воздействия) не более 20 мин. Если время воздействия вредного вещества превышает 20 мин., то С ≤ ПДК_с.с.

П ри одновременном поступлении в атмосферу нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их безразмерная суммарная концентрация q не должна превышать 1:

С₁, С₂….С_n- концентрации вредных веществ в атмосфере в одной и той же точке местности, мг/ м³; ПДК₁, ПДК₂,….,ПДК_n- предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере, мг/м3.

Эффектом однонаправленного действия обладают, например, такие вредные вещества, как диоксиды серы и азота; диоксид серы и сероводород; сильные минеральные кислоты (серная, соляная); этилен, пропилен, бутилен, амилен; озон, диоксид азота, формальдегид; и др.