Нормирование качества воздуха

Под качеством атмосферного воздуха понимают совокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

Нормативами качества воздуха населенных пунктов определены допустимые пределы содержания вредных веществ в:

• производственной зоне – территории предназначенной для размещения промышленных предприятий, опытных производств научно-исследовательских институтов и т.п.);

• селитебной зоне – территории предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений населенных пунктов.

Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программ наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТом 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения.

1. Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДК_РЗ) — концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 метров над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих. Таким образом, ПДК_РЗ представляет собой норматив, ограничивающий воздействие вредного вещества на взрослую работоспособную часть населения в течение периода времени, установленного трудовым законодательством. Совершенно недопустимо сравнивать уровни загрязнения селитебной зоны с установленными ПДК_РЗ, а также говорить о ПДК в воздухе вообще, не уточняя, о каком нормативе идет речь.

2. Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДК_МР) — концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека. Понятие ПДК_МР используется при установлении предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ. В результате рассеяния примесей в воздухе при неблагоприятных метеорологических условиях на границе санитарно-защитной зоны предприятия концентрация вредного вещества в любой момент времени не должна превышать ПДК_МР.

3. Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК_СС) — 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 должна быть рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДК_СС может выступать в качестве «эталона» для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне. Но использование этого норматива в качестве единицы измерения (например, пять ПДК_СС по оксидам азота) методологически неверно. Пример соотношения различных видов ПДК в воздухе для некоторых веществ:

Регламентируются гигиеническими нормативами «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» ГН 2.1.6.1338-03):

-----------------------------------------------------------------------------------------------

| N | Наименование вещества | N CAS |Форму-| Предельно допустимые |Лимитирующий|Класс|

|п/п| | |ла | концентрации, мг/м3 | показатель |опас-|

| | | |(не |----------------------| |ности|

| | | |приво-|максимальная|среднесу-| | |

| | | |дится)| разовая |точная | | |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

…

| 4 |Азота диоксид | 10102-44-0 | | 0,085 | 0,04 | рефл.-рез. | 2 |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

…

| 53|Бензин (нефтяной, мало- | 8032-32-4 | | 5 | 1,5 | рефл.-рез. | 4 |

| |сернистый) (в пересчете | | | | | | |

| |на углерод) | | | | | | |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

…

|463|Сера диоксид | 7446-09-5 | | 0,5 | 0,05 | рефл.-рез. | 3 |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

|464|Серная кислота | 7664-93-9 | | 0,3 | 0,1 | рефл.-рез. | 2 |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

|553|Хлорбензол | 108-90-7 | | 0,1 | - | рефл. | 3 |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

Лимитирующий (определяющий) показатель вредности характеризует направленность биологического действия вещества – рефлекторное (рефл.) и резорбтивное (рез.).

• Под рефлекторным действием понимается реакция со стороны рецепторов верхних дыхательных путей – ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т.п. Указанные эффекты возникают при кратковременном воздействии вредных веществ, поэтому рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой ПДК (ПДК_МР),

• Под резорбтивным действием понимают возможность развития общетоксических, гонадотоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и длительности ее вдыхания. С целью предупреждения развития резорбтивного действия устанавливается среднесуточная ПДК (ПДК_СС).

Предложен ряд комплексных показателей загрязнения атмосферы (совместно несколькими загрязняющими веществами). Наиболее распространенным и рекомендованным методической документацией является комплексный (суммарный) индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Его рассчитывают как сумму нормированных по ПДК_СС и приведенных к концентрации диоксида серы средних содержаний различных веществ (руководящий документ «Руководство по контролю загрязнения атмосферы» РД52.04.186-89):

где Yi — единичный индекс загрязнения для i-ого вещества; qcpi — средняя концентрация i-ого вещества; ПДК_cci — ПДК_СС для i-ого вещества; с_i — безразмерная константа приведения степени вредности i-ого вещества к вредности диоксида серы, зависящая от того, к какому классу опасности принадлежит загрязняющее вещество:

Для сопоставления данных о загрязненности несколькими веществами атмосферы разных городов или районов города комплексные индексы загрязнения атмосферы должны быть рассчитаны для одинакового количества примесей. Оценка суммарного ИЗА проводится не менее чем для четырех примесей. При составлении ежегодного списка городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы для расчета комплексного индекса рекомендуется используют значения единичных индексов тех пяти веществ, у которых эти значения наибольшие.

Предложены и другие методы расчета комплексных показателей загрязнения атмосферного воздуха, например:

В последнее время растет число публикаций, описывающих эффекты действия поллютантов на биоту, в том числе атмосферных примесей на растительность. Так, установлено, что хвойные породы деревьев, лишайники чувствительнее прочих видов реагируют на присутствие в воздухе кислых газов, в первую очередь, сернистого ангидрида (SO₂). Исследователи предлагают установить предельно допустимые концентрации для диких видов с тем, чтобы использовать эти нормативы при оценке ущерба и ограничении воздействия на особо охраняемые природные объекты. Однако широкое применение чувствительность растений нашла лишь в биологическом мониторинге; экологическое нормирование состояния атмосферного воздуха на практике фактически не реализовано.

Установление ПДК каждого вещества требует продолжительных экс­периментальных исследований, тогда как новые химические соединения и их комбинации получают, синтезируют и внедряют в производство значи­тельно быстрее. Поэтому используют расчетные методы определения ПДК (с помощью регрессионного анализа), которые позволяют прогнозировать токсическое действие химических соединений, исходя из их физико­химических характеристик и результатов простейших токсикологических исследований.

***

Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86).

Методика ОНД-86 была официально принята в 1987 г. и остается действующим инструментом, устанавливающим требования в части рас­чета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе при разме­щении и проектировании предприятий, нормировании выбросов в атмо­сферу реконструируемых и действующих предприятий, а также при про­ектировании воздухозаборных сооружений.

• Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных ве­ществ, содержащихся в выбросах предприятий, подлежит применению при проектировании предприятий, а также при нормировании выбросов в атмосферу реконструируемых и действующих предприятий.

• Методика предназначена для расчета приземных концентра­ций (в двухметровом слое над поверхностью земли), а также вертикально­го распределения концентраций вредных веществ.

• Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризует­ся наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствую­щим неблагоприятным метеорологическим условиям, в том числе, опас­ной скорости ветра.

• Действие методики не распространяются на расчет концентраций на дальних (более 100 км) расстояниях от источни­ков выброса.

• В зависимости от высоты Н устья источника выброса вредного веще­ства над уровнем земной поверхности указанный источник относится к одному из следующих четырех классов:

а) высокие источники (выше 50 м);

б) источники средней высоты (от 10 до 50 м высотой);

в) низкие источники (от 2 до 10 м высотой);

г) наземные источники (высотой до 2 м).

• Для источников всех указанных классов в расчетных формулах длина (высота) выражена в метрах, время – в секундах, масса вредных веществ – в граммах, их концентрация в атмосферном воздухе – в миллиграммах на кубический метр, концентрация на выходе из источника – в граммах на кубический метр.

• При одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких (n) веществ, обладающих в соответствии с перечнем, утвер­жденным органами здравоохранения, суммацией вредного действия, для каждой группы указанных веществ однонаправленного вредного действия рассчитывается ¹⁾ безразмерная суммарная концентрация q или ²⁾ значения концентрации n вредных веществ, обладающих суммацией вредного дей­ствия, приводятся условно к значению концентрации с одного из них.

Безразмерная концентрация q определяется по формуле:

С = С₁/ПДК₁ + C₂ /ПДК₂ + … + Cn / ПДКn

где с₁, с₂,..., сn (мг/м³) – расчетные концентрации вредных веществ в ат­мосферном воздухе в одной и той же точке местности; ПДК₁, ПДК₂, ... , ПДК_n (мг/м³) – соответствующие максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе.

Приведенная концентрация C рассчитывается по формуле:

С = С₁ + C₂*(ПДК₁/ ПДК₂) + … + Cn*(ПДК₁/ ПДКn)

где C₁ – концентрация вещества, к которому осуществляется приведение; ПДК₁ – его ПДК; C₁ ... Cn и ПДК₂ ... ПДКn – концентрации и ПДК других веществ, входящих в группу суммации.

• Расчетами определяются разовые концентрации, относящиеся к 20-30-минутному интервалу осреднения.

• Расчет концентраций вредных веществ, претерпевающих полностью или частично химические превращения (трансформацию) в более вредные вещества, проводится по каждому исходному и образующемуся веществу отдельно. При этом мощность источников для каждого вещества устанав­ливается с учетом максимально возможной трансформации исходных ве­ществ в более токсичные.

• Основная расчетная форму­ла методики ОНД-86 позволяет рассчитать максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_м (мг/м³) при выбросе газо­воздушной смеси из одиночного точечного источника определенной высоты с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии х_м (м) от источника.

***

Установление предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ (ОНД-86)

• Предельно допустимые выбросы (ПДВ) устанавливаются для каждого источника загрязнения атмосферы таким образом, чтобы выбросы вредных веществ от данного источника и от совокупности источников города или другого населенного пункта (с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере) не создавали приземную концентрацию, превышающую их ПДК для населения, растительного и животного мира. Иными словами, исходное требование состоит в том, что при определении ми­нимальной высоты источников выброса и установлении предельно допус­тимых выбросов концентрация каждого вредного вещества в приземном слое атмосферы не должна превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации данного вещества в атмосферном воздухе (ПДК), утвержденной органами здравоохранения. Для веществ, в отноше­нии которых установлены только среднесуточные предельно допустимые концентрации, требование состоит в том, чтобы концентрации этих ве­ществ в приземном слое воздуха не превышали 10 ПДК_СС.

• Значения ПДВ рассчитываются как для проектируемых, так и для действующих и реконструируемых предприятий. Установление ПДВ про­изводится с применением методов расчета загрязнения атмосферы про­мышленными выбросами, и с учетом перспектив развития предприятия, физико-географических и климатических условий местности, расположе­ния промышленных площадок и участков существующей и проектируе­мой жилой застройки, санаториев, зон отдыха городов, взаимного распо­ложения промышленных площадок и селитебных территорий.

• Основная единица измерения ПДВ – поток вещества (г/с); ПДВ уста­навливаются для условий полной нагрузки технологического и газоочист­ного оборудования и их нормальной работы. ПДВ не должны превышать­ся в любой 20-минутный период времени. ПДВ устанавливаются отдельно для каждого источника выброса (не являющегося мелким). Неорганизо­ванные выбросы всего предприятия или отдельных участков его промплощадки сводятся к площадным источникам или к совокупности услов­ных точечных источников.

• Наряду с ПДВ для одиночных источников устанавливаются ПДВ для предприятия в целом. При постоянстве выбросов они находятся как сумма ПДВ от одиночных источников и групп мелких источников. При непо­стоянстве во времени выбросов от отдельных источников ПДВ предпри­ятия меньше суммы ПДВ от отдельных источников и соответствует мак­симально возможному суммарному выбросу от всех источников предпри­ятия при нормальной работе технологического и газоочистного оборудо­вания.

• Именно соблюдение ПДВ для предприятий в целом является ос­новным требованием, предъявляемым к хозяйствующему субъекту, при условии, что не нарушаются режимы эксплуатации технологического и газоочистного оборудования.

• ПДВ определяется для каждого вещества отдельно, в том числе и в случаях учета суммации вредного действия не­скольких веществ.

• В целях поэтапного установления достижения установленного пре­дельно допустимого выброса может устанавливаться временно­согласованный выброс (ВСВ) – временный лимит выброса вредного (за­грязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для действующих стационарных источников выбросов с учетом качества атмосферного воздуха и социально-экономических условий развития со­ответствующей территории.

• В связи с тем, что в качестве основного критерия установления, а за­тем и соблюдения требований норматива ПДВ выступает непревышение максимальной разовой предельно допустимой концентрации вредного ве­щества в атмосферном воздухе на границе санитарно-защитной зоны предприятия, к хозяйствующим субъектам предъявляется также требова­ние организации мониторинга загрязнения воздуха на границе этой зоны (в определенных точках). Но, в то же время, при установлении ПДВ в Рос­сии учитывается вся совокупность источников и вредных веществ, а мно­гие вещества являются характерными не только и не столько для предпри­ятий. Примерами могут служить монооксид углерода, оксиды азота, взве­шенные вещества и др. Поэтому выполнение измерений часто не приво­дит к получению информации, необходимой для оценки уровня соблюде­ния установленных нормативов ПДВ, а затраты на определение концен­траций (особенно малых) ряда вредных веществ в воздухе не являются оправданными.

• Нормативы ПДВ (ВСВ) вводятся в действие «Разрешением на выброс», которое выдается при необходимости выполнения мероприятий по достижению нормативов ПДВ – на 1 год; при соблюдении нормативов ПДВ (если не намечается реконструкция, расширение производства, изменение его тех­нологии) – на 2-3 года; для предприятий, имеющих выбросы загрязняю­щих веществ 3-го и 4-го классов опасности, при отсутствии планов рекон­струкции, расширения производства, изменения его технологии (с увели­чением выбросов) допускается выдача расширения на выброс на срок до 5 лет.

• В действующей нормативно-методической документации по охране атмосферного воздуха не описана процедура продления Разрешений на выброс. Поэтому решение по данному вопросу органы по охране окру­жающей среды принимают самостоятельно.

***