Экологическая экспертиза / Лекция 3

12

4.2.Экологическое нормирование (продолжение)

4.2.2.Производственно-хозяйственные нормативы

1.Норматив предельно допустимого выброса (ПДВ). Норматив предельно допустимого выброса вредного вещества в атмосферу – это допустимая масса выброса вещества в единицу времени (г/ с или т/г), создающая с учетом перспектив развития расположенных рядом предприятий и рассеивания вещества в атмосфере приземную концентрацию, не превышающую ПДК данного вещества для населения, растительного и животного мира. ПДВ рассчитают с усреднением в любой 20-минутный период времени.

Система производственно-хозяйственного нормирования пока ориентирована на санитарно-гигиенические нормативы. Общеэкологическое или комплексные нормативы ПДК – это нормативы, ориентированные на реакцию наиболее чувствительных организмов биоценоза, а не только человека. Они являются более жесткими (табл.4.4).

Таблица 4.4.

Значения отечественных нормативов ПДК^АТМ.В._М.Р. вредных веществ, установленные для разных организмов

Вещество	Максимально разовая ПДКАТМ.В., мг/м3
	Растения в целом	Древесные породы	Человек
Аммиак (NH3)	0,05	0,1	0,2
Диоксид азота (NO2)	0,02	0,04	0,085
Диоксид серы (SO2)	0,02	0,03	0,5
Бензол (C6H6)	0,1	0,1	1,5
Сероводород (H2S)	0,02	0,008	0,008
Хлор (Cl2)	0,25	0,025	0,1
Метанол (CH3OH)	0,2	0,1	1,0

В настоящее время норматив ПДВ устанавливается для:

• каждого источника загрязнения (рис.4.2);

• группы или совокупности источников загрязнения объекта (предприятия, промышленной площадки, населенного пункта и др.);

• каждого индивидуального вещества отдельно;

• каждой группы веществ, обладающих эффектом суммации.

При этом исходят из требования, что максимальное содержание вредного вещества С_max (или С_М) в любом месте приземного слоя атмосферы (0 – 2 м от поверхности земли) с учетом его фоновой концентрации С_Ф не должно превышать нормы качества воздуха:

С_М + С_Ф ≤ ПДК. (4.5)

Рис.4.2. Классификация источников загрязнения атмосферы.

Метод расчета концентраций в атмосферном воздухе веществ (С), содержащихся в выбросах предприятий, основан на модели рассеивания веществ в атмосфере, изложенной в «Общесоюзном нормативном документе ОНД-86». Модель учитывает состояние атмосферы в месте расположения предприятия, характер местности, физические свойства выбросов, параметры источника выбросов.

При выбросе газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем приземная концентрация вредного вещества С (мг/м³) при неблагоприятных для рассеивания метеорологических условиях достигает максимального значения С_М на расстоянии Х_max (Х_М) от источника (рис.4.3), которые определяются по формулам:

A ∙ M ∙ F ∙ m ∙ n ∙ η

С_max = —————————, (4.6)

H² ∙ (V₁ ∙ ∆T)^1/3

Х_max = 0,25 ∙ (5 – F) ∙ d ∙ H, (4.7)

В данных формулах имеются следующие обозначения: А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы в данной географической местности (А = 140-250, средний градиент снижения температуры в тропосфере – 0,6 °С на 100 м высоты). М – масса выбрасываемого вредного вещества в единицу времени, г/с. F – коэффициент, учитывающий скорость оседания вещества в атмосфере (F = 1 – для газов; F = 2; 2,5; 3 – для аэрозолей в зависимости от степени их очистки перед выбросом). m, n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья трубы (определяются по формулам или графикам-номограммам методики ОНД-86). η – коэффициент рельефа местности (для ровной и слабопересеченной местности η = 1). Н – высота источника над уровнем земли, м; V₁ – объемный расход газовоздушной смеси, м³/с. ∆T – разность температур выбрасываемой смеси и средней максимальной температуры наружного воздуха в наиболее жаркий месяц года, °С. d – безразмерный коэффициент, определяемый по формулам методики ОНД-86.

Рис.4.3. Распределение приземной концентрации загрязняющего вещества в атмосфере на оси факела выброса из точечного источника. Условные обозначения: И – источник выброса; 1 – зона неорганизованного загрязнения; 2 – зона переброса факела; 3 – зона задымления; 4 – зона постепенного снижения уровня загрязнения; ω_СР – средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса, м/с; Т_В – температура окружающего воздуха, °С; Т_Г – температура газовоздушной смеси, °С; U_max – значение опасной скорости ветра, м/с; D – диаметр устья выброса, м; L – длина устья, м; b – ширина устья, м (если устье трубы не имеет круглой формы).

Приземные концентрации вредного вещества С (мг/м³) в атмосфере по оси факела выброса при неблагоприятных для рассеивания метеорологических условиях на различных расстояниях Х (м) от источника выброса (рис.4.4) определяются по формуле:

С = S₁ ∙ С_max, (4.8)

где: S₁ – безразмерный коэффициент, зависящий от отношения Х/Х_max и коэффициента F (определяется по формулам и графикам-номограммам методики ОНД-86).

Рис.4.4. Схема размещения расчетных точек при определении приземной концентрации загрязняющих веществ в атмосфере под факелом выброса точечного источника. Условные обозначения: И – источник выброса; точки замера: 1 – С > 0,05 ПДК; 2 – С = 0,05 ПДК; 3 – С < 0,05 ПДК; 4 – (С_У2)'_i; 5 – (С_У1)'_i; 6 – (С_i−1 ∙ S_i) = C_M; 7 - (С_У1)_i; 8 - (С_У2)_i; 9 – C_i+1; 10 – C_i+2; 11 – C_i+3; 12 - (С_У1)_i+3; 13 - (С_У1)'_i+3.

Приземная концентрация вредного вещества в атмосфере С_У (мг/м³) на расстоянии У (м) по перпендикуляру к оси Х определяется по формуле:

С_У = S₂ ∙ С, (4.9)

где: S₂ – безразмерный коэффициент, зависящий от отношения У/Х и скорости ветра (определяется по формулам или графикам-номограммам методики ОНД-86). Методика ОНД-86 позволяет также рассчитать вертикальное распределение концентрации С_Z на различных высотах Z (м) над землей.

Расчеты приземных концентраций вредного вещества для различных расстояний Х и У выполняются с фиксированными шагами ∆ Х и ∆У (например, 20, 50, 100, 500 м и т.д.). При этом проводится последовательный перебор всех направлений ветра (обычно с шагом в 10°) и учитывается роза ветров для конкретной географической точки расположения источника загрязнения.

Для каждого источника радиус зоны влияния рассчитывается как наименьшее из двух расстояний от источника Х₁ и Х₂, где Х₁ = 10 ∙ Х_М, а Х₂ определяется как расстояние от источника, начиная с которого выполняется условие С ≤ 0,05 ∙ ПДК (Х_М = Х_max – расстояние от источника, где концентрация загрязняющего вещества максимальна, то есть равна С_max). За пределами зоны влияния расчеты не проводятся.

Если на границе нормативной санитарно-защитной зоны (СЗЗ) предприятия выполняется условие

С = ПДК^АТМ.В._М.Р. – С_Ф, (4.10)

а на его территории – условие

С = 0,3 ∙ ПДК^РАБ.З._М.Р. – С_Ф, (4.11)

то масса выброса М может быть квалифицирована как ПДВ.

Для одиночного источника ПДВ = М, а С_max = (ПДК – С_Ф). В этом случае

(ПДК – С_Ф) ∙ Н²

ПДВ = ———————— ∙ (V₁ ∙ ∆T)^1/3. (4.12)

A ∙ F ∙ m ∙ n ∙ η

Процесс рассеивания веществ в атмосфере зависит от наличия в соответствующих местах крупных зданий и сооружений. Ветровой поток обтекает препятствия, а в образующихся зонах завихрений вещества могут скапливаться и оседать, поэтому у стен создаются зоны повышенной концентрации веществ. В этом случае учитывают образование ветровых «теней» различных размеров и форм (рис.4.5).

При определенном соотношении высот здания и источника выброса в атмосферу, а также расстояния между ними застройка существенно влияет на результаты расчетов.

В случае, когда расчеты показывают, что при существующей мощности выброса в контрольных точках значения С_max превышает ПДК, но по объективным причинам это положение нельзя исправить в срок (около месяца), при этом используется метод поэтапного снижения выбросов. На это время (до момента достижения условий, когда выброс будет допустимым), но не более чем на 3 года, устанавливается норматив временно согласованного выброса (ВСВ). При этом предусмотрены экономические санкции в виде большей платы (в 25 раз) за выбросы.

Рис.4.5.Ветровые тени (застойные зоны около зданий): 1 – на крыше (зона обтекания); 2 – подветренная (теневая зона); 3 – наветренная (зона подпора).

Федеральным законом от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране ОС» введено новое положение: «…при невозможности соблюдения нормативов допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов могут устанавливаться лимиты на выбросы и сбросы на основе разрешений, действующих только в период проведения мероприятия по охране ОС, внедрении лучших технологий и реализации других природоохранных проектов, с учетом поэтапного достижения установленных нормативов выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов». Термины «временно согласованный выброс» (ВСВ) и «временно согласованный сброс» (ВСС) действуют в течение определенного времени и заменяются сейчас термином «лимит на выброс и сброс веществ».

Первым этапом любого нормирования загрязнения атмосферы является инвентаризация источников выделения и выбросов ЗВ, которая на практике выполняется одним из следующих способов:

- методом инструментальных измерений;

- расчетным методом.

Расчетный метод основывается

- на материальном балансе технологического процесса;

- на использовании удельных показателей выделений ЗВ за единицу времени либо отнесенных к единице оборудования, массе продукции, сырья или расходных материалов.

2.Норматив предельно допустимого сброса (ПДС). Норматив предельно допустимого сброса загрязняющего вещества в поверхностный водоем – это максимально допустимая масса вещества в воде, возвращаемой в водный объект в данном его пункте в единицу времени, при которой не происходит нарушение или превышение норм качества воды в данном створе. Для водотока (рис.4.6) контрольный створ (вертикальное сечение) должен быть отдален с достаточным запасом от места непосредственного водопользования (места забора воды, места купания, организованного отдыха и т.д.). Он должен отстоять вверх по течению на расстоянии 500 м для рыбохозяйственного назначения; 1000 м для нужд населения.

Рис.4.6.Схема расположения контрольного створа в водотоке при нормировании содержания загрязняющих веществ в воде.

Для непроточного водоема (рис.4.7) вода в контрольной зоне должна соответствовать нормативам качества в радиусе 1000 м от пункта водопользования.

Рис.4.7.Схема расположения контрольного створа в непроточном водоеме при нормировании содержания загрязняющих веществ в воде.

Предельно допустимый сброс – расчетный научно-технический норматив, величина которого устанавливается отдельно для каждого вещества с учетом фоновой концентрации, норм качества воды и ассимиляционной способности водного объекта. Фоновая концентрация вещества характеризует его присутствие в створе водного объекта, непосредственно перед местом сброса. Она свидетельствует о влиянии всех источников сброса вещества, без учета того, для которого производится расчет ПДС. Ассимиляционная способность объекта – это его способность к самоочищению. Наиболее правильным подходом к установлению ПДС является бассейновый принцип. Согласно этому принципу ограничивать сброс веществ необходимо с учетом загрязнения всей совокупности водных объектов, формирующих единый бассейн реки, озера, моря. Необходимо также учитывать процесс трансформации и взаимодействия нескольких загрязняющих веществ в природных водах.

В соответствии с материальным балансом процесса смешения в водотоке основное расчетное уравнение имеет вид

q ∙ C_СТ.В. + γ ∙ Q ∙ С_Ф = (q + γ ∙ Q) ∙ С_К.СТВ., (4.13)

где: q и Q – расход сточных вод и расход воды в водном объекте; C_СТ.В., С_К.СТВ., С_Ф – концентрация вещества в сточных водах, в контрольном створе и фоновая; γ – коэффициент смешения – интегральный показатель, учитывающий особенности водотока.

При заданных и известных характеристиках водотока для прогноза его санитарного состояния в контрольном створе достаточно преобразовать предыдущее уравнение (4.13) в следующий вид:

(q ∙ C_СТ.В. + γ ∙ Q ∙ С_Ф)

С_К.СТВ. = ——————————. (4.14)

(q + γ ∙ Q)

Если рассчитанная концентрация определенной (i - й) примеси в контрольном створе не превышает ПДК, т.е. С_i = ПДК_i, то ситуация признается допустимой; если С_i > ПДК_i, сброс таких вод недопустим и требуется очистка или уменьшение количества стоков.

При предварительном выборе места выпуска сточных вод в водный объект одним из показателей является степень разбавления стоков, достигаемая у ближайшего пункта водопользования. Она называется кратностью разбавления (n) и вычисляется по формулам:

в контрольном створе водотока

(q + γ ∙ Q)

n = ————, (4.15)

q

в контрольной зоне непроточного водоема

C_СТ.В. – ПДК

n = ——————. (4.16)

ПДК – С_Ф

Зная (или задавая) величину кратности разбавления, можно рассчитать максимально допустимую концентрацию вещества в сточных водах по формуле

С^ДОП._СТ.В. = (n – 1) ∙ (ПДК – С_Ф) + ПДК. (4.17)

Допустимая масса i – го загрязняющего вещества в воде (г/с), сбрасываемого в водоток, определяется по формуле

ПДС_i = q ∙ C_ПДСi, (4.18)

где: C_ПДСi – допустимая концентрация загрязняющего вещества в воде, г/м³.

Максимально допустимая концентрация вещества в стоках рассчитывается по формулам

С_ПДС = n ∙ (ПДК ∙ е^kt – C_Ф) + С_Ф, (4.19) n = Q/q, (4.20)

где: k – коэффициент, характеризующий степень разрушения примеси в воде, 1/сут.; t – время прохождения сточных вод от места выпуска до контрольного створа, сут.

При сбросе сточных вод в непроточный водоем (озеро, водохранилище) считается, что полное их разбавление (n_ПОЛН.) – это результата начального разбавления (n_НАЧ.), происходящего рядом с местом выпуска воды, за счет скорости и турбулентности струи и основного (n_ОСН.) разбавления за счет диффузии:

n_ПОЛН. = n_НАЧ. ∙ n_ОСН. (4.21)

Выполнение требований нормативов ПДС достигается за счет специальных инженерно-технических мероприятий (оборотное водоснабжение, очистка, обезвреживание сточных вод и т.д.).

Стремление оптимизировать дорогостоящие природоохранные мероприятия ведет к тому, что, прежде всего, используются естественные резервы водных экосистем – их ассимиляционная способность. При таком подходе «очистка» стоков сводится к необходимой степени их разбавления.

Фактически при любом варианте разбавления загрязненных сточных вод чистой водой цели охраны ОС от загрязнения не достигаются.

Необходимую степень очистки (η) сточных вод определяют таким образом:

(С_ФАКТ. – С^ДОП._СТ.В.) ∙ 100 %

η = ————————————. (4.22)

С_ФАКТ.

При сбросе сточной воды в черте населенного пункта к содержанию в ней i – й примеси предъявляют такие же нормативные требования, что и к воде самого водного объекта:

ПДС_i < ПДК_i ∙ q. (4.23)

Такое же требование предъявляется к водным объектам и при условии С_ФАКТ.i > ПДК_i. В случае, когда на действующем предприятии невозможно быстро снизить до рассчитанного значения ПДС интенсивность сброса в водоем загрязняющего вещества, разрабатывают план мероприятий поэтапного снижения сбросов. На время его реализации устанавливают норматив временно согласованного сброса (ВСС). Для проектируемых предприятий устанавливать нормативы ВСС запрещено.

Помимо запрета сбрасывать сточную воду, в которой загрязняющие вещества содержатся в недопустимо высокой концентрации, в водные объекты не разрешается сброс «условно чистой» воды в следующих случаях:

• при содержании в ней вредных веществ, для которых не установлены значения ПДК;

• при содержании в ней ценных отходов, которые могут быть утилизированы;

• при возможности ее повторного использования;

• при возможности использования воды для орошения.

3.Нормативы образования отходов производства и потребления и лимитов на размещение отходов (ЛРО) на территории объекта (предприятия). Оценка количества образующихся отходов проводится двумя методами:

1.По материальному балансу. При устойчивых повторяющихся данных баланса между используемым сырьем и получаемой продукцией суммарная масса n видов отходов Q^ОТХ. определяется следующим образом:

∑Q^ОТХ._n = ∑М^С._i – ∑M^ПР._j, (4.24)

где: М^С._i – масса сырья i – го типа; M^ПР._j – масса продуктов j – го типа.

2.По удельным показателям. По данному методу проводится косвенный расчет с использованием сведений о потреблении сырья (или выпуске продукции), а также удельных показателей (нормативов) образования отходов по одной из следующих формул:

∑Q^ОТХ._n = ∑(k_i ∙ М^С._i), (4.25) ∑Q^ОТХ._n = ∑(k_j ∙ М^ПР._j), (4.26)

где: k_i – удельный показатель образования отхода n – го вида в расчете на единицу потребляемого сырья i – го типа; k_j – удельный показатель образования отхода n – го вида в расчете на единицу полученной продукции j – го типа.

Лимит на размещение отходов – предельно допустимое количество отходов конкретного вида, которое разрешается размещать определенным способом на определенный срок в объектах размещения отходов с учетом экологической обстановки на данной территории (Закон № 89-ФЗ от 24.06.98 «Об отходах производства и потребления»). Принцип нормирования зависит от почвенных и климатических условий в регионе.

Обычно устанавливают нормативы:

• предельного количества временного хранения отходов на территории предприятия;

• предельного содержания токсичных соединений в промышленных отходах.

Лимиты на размещение отходов устанавливают в соответствии с нормативами предельно допустимых вредных воздействий на ОС. Например, предельное количество отходов на территории – это такое их количество, которое возможно разместить при условии, что возможное выделение вредных веществ в воздух не превысит 30 % от ПДК^РАБ.З.. Лимит накопления отходов по данному критерию определяется прямым измерением концентрации вредных веществ в воздухе.

Содержание токсичных соединений (в г/кг или мг/кг) в отходах, значения их летальных доз, растворимость, летучесть и другие показатели влияют на класс опасности отходов, который определяют одним из следующих способов:

• экспериментально по результатам замеров, проводимых в течение достаточно ограниченного времени (6 мес.);

• экспериментально по результатам длительного модельного опыта с элементами мониторинга;

• расчетом, основанным на наличие предварительно установленного значения ПДК^ПОЧВЫ;

• расчетом, основанным на иных исходных показателях при отсутствии значения ПДК^ПОЧВЫ.

Все виды отходов производства, потребления и быта (металлолом, макулатура, древесные отходы, ртутьсодержащие люминесцентные лампы и др.) разделены на четыре класса опасности: I класс – чрезвычайно опасные отходы; II класс – высоко опасные; III класс – умеренно опасные; IV – мало опасные вещества. Для этих классов разработаны нормативы образования и размещения на территории предприятий, а также стандартизованные рекомендации по оборудованию мест хранения, сроков и правил вывоза для их дальнейшей переработки, обезвреживания и захоронения.

В России создан и ведется государственный реестр объектов размещения отходов – составная часть государственного кадастра отходов. Правила обращения с отходами регулируются «Законом об охране ОС» и Законом «Об отходах производства и потребления». Ввоз опасных и радиоактивных отходов на территорию РФ в целях захоронения и обезвреживания запрещается.

Порядок и условия трансграничного перемещения отходов регулируются Базельской конвенцией, ратифицированной на территории РФ Федеральным законом от 25.11.94 № 49-ФЗ.

4.Технические и технологические нормативы выброса загрязняющих веществ. Эти нормативы являются достаточно новыми в практике отечественного нормирования, они введены Федеральными законами от 04.05.99 № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» и от 10.01.02 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды».

5.Нормативы допустимого изъятия компонентов природной среды. Они устанавливаются для ограничения из изъятия в целях сохранения природных и природно-антропогенных объектов, обеспечения устойчивого функционирования естественных экологических систем и предотвращения их деградации.

6.Предельно допустимые нормы применения агрохимикатов в сельском хозяйстве. Эти нормы устанавливаются для минеральных удобрений, средств защиты растений, стимуляторов роста и им подобных химических веществ в дозах, обеспечивающих соблюдение нормативов предельно допустимых остаточных количеств химических веществ в продуктах питания (ПДК^ПР.ПИТ.), охрану здоровья, сохранение генофонда человека, растительного и животного мира.