Экология промышленного производства

нормативы предельно допустимых концентраций микроорганизмов;

иные нормативы качества окружающей среды.

В целях сохранения особо охраняемых природных территорий, курортных и рекреационных зон, а также типичных и редких природных ландшафтов, имеющих особое природоохранное значение, могут устанавливаться более жесткие, чем действующие на остальных территориях, нормативы качества окружающей среды.

Мониторинг – система наблюдения, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия. Мониторинг не исключает задачи управления качеством окружающей среды, тогда как контроль подразумевает не только наблюдениеиполучениеинформации, но иуправлениесостояниемсреды.

Постоянный мониторинг окружающей среды необходимо осуществлять с целью своевременной оценки возможных изменений физических, химических и биологических процессов в целях предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций, принятия мер по ликвидации вредных последствий, обеспечения заинтересованных организаций и населения информацией о состоянии окружающей среды и техногенном воздействии на нее. На основе научных прогнозов вырабатываются практические рекомендации по совершенствованию охраны природы.

Контроль в области охраны окружающей среды, рационального использования природных ресурсов (экологический контроль) является важнейшим звеном в системе инженерно-экологического обеспечения промышленного производства (включая транспорт), строительства или сельскохозяйственной деятельности.

Цель экологического контроля – обеспечение соблюдения природоохранных и ресурсосберегающих правил, требований и норм на всех этапах производства, строительства или иной деятельности человека, связанной с изменением состояния окружающей среды. Экологический контроль должен быть многосторонним, т. е. не исключать ни одной сферы деятельности человека, так или иначе влияющей на изменение состояния окружающей среды.

Основные задачи экологического контроля – формирование ин-

формационной базы состояния и изменений окружающей среды, получение необходимой и достаточной информации о воздействиях

311

и состоянии окружающей природной среды, выявление случаев вредных воздействий на отдельные компоненты или природную среду.

11.1. Экологическое нормирование и контроль выбросов

Нормативы качества окружающей среды включают предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ (ПДК) – макси-

мальные концентраций вредных веществ в почве, воздушной или водной среде, при превышении которых отмечается их негативное воздействие на здоровье человека и окружающую среду. Для достижения сохранения благоприятного качества атмосферного воздуха могут использоваться следующие показатели:

−нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и уровней вредных физических воздействий;

−нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ и вредных физических воздействий;

−нормативы предельных объемов образования загрязняющих веществ при эксплуатации технологического оборудования, объектов и сооружений;

−нормативы потребления воздуха для производственных нужд;

−нормативы содержания загрязняющих веществ в отработанных газах и вредных физических воздействий передвижных источников;

−нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (технологические нормативы).

Величина ПДК зависит от степени токсичности вещества, характеризующейся классом опасности. В зависимости от степени воздействия на организм человека все нормируемые вещества подразделяются на 4 класса опасности:

1-й класс – чрезвычайно опасные вещества, значение ПДК которых в воздухе рабочей зоны не превышает 0,1 мг/м3;

2-йкласс– высокоопасные созначениемПДКр.зот0,1 до1 мг/м3;

3-йкласс– умеренноопасныесозначениемПДКр.з от1 до10 мг/м3;

4-й класс – малоопасные со значением ПДК > 10 мг/м3.

При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их суммарная концентрация удовлетворяется условию

312

ПДКC1 1 ПДКC2 2 ... ПДКCn n 1 ,

где С1, С2, Сn – концентрация вредных веществ в атмосфере в одной и той же точке местности, мг/м3.

Эффектом суммации действия обладают следующие сочетания вредных веществ: ацетон и фенол, диоксид серы и фенол, диоксид серы и диоксид азота, диоксид серы и аэрозоль серной кислоты, диоксид серы и сероводород, циклогексан и бензол, аммиак и оксиды азота и др.

В качестве интегрального показателя загрязнения воздуха используют показатель Р, который учитывает характер комбинированного действия вредных веществ и класс их опасности.

Суммарный показатель загрязнения атмосферы (рi) рассчитыва-

ется по формуле:

где Кi = Сi / ПДКi (Сi – среднегодовая, среднемесячная или среднесуточная концентрация i-го вещества в атмосферном воздухе, мг/м3, ПДКi – среднесуточная ПДК, мг/м3).

Для гигиенической оценки загрязнения воздуха можно приме-

нять комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), учиты-

вающий классы опасности, стандарты качества и средние уровни загрязнения воздуха. Расчет ИЗА по данным наблюдений для одной примеси ведется по формуле

где Cср.i – среднегодовая концентрация i-й примеси;

ПДКc.c.i – среднесуточная ПДК для i-й примеси, мг/м3;

Кi – 0,9; 1,0; 1,3 и 1,7 соответственно для 4, 3, 2 и 1-го классов опасности.

Комплексный ИЗА, учитывающий т примесей, присутствующих в атмосфере, рассчитывают по формуле

313

Выбор веществ для расчета ИЗАm производится с помощью предварительного сопоставления убывающего вариационного ряда величин ИЗАi, рассчитанных для 5–6 приоритетных примесей.

Уровень загрязнения атмосферы считается высоким, если средние значения концентраций превышают средние по республике, или ИЗА превышает 9; повышенным – если концентрации примеси в отдельных случаях превышают ПДКс.с и ПДКм.р (максимальную из разовых); низким – если среднегодовые концентрации примеси находятся в пределах или ниже ПДКс.с, максимальные из разовых только в отдельных случаях превышают допустимые нормы.

В соответствии с законодательством предприятия обязаны проводить инвентаризацию выбросов в окружающую среду.

Под инвентаризацией выбросов понимают систематизацию сведений о распределении источников на территории, количество и состав выбросов.

Инвентаризацию выбросов, т. е. изучение характеристик источников выделения вредных веществ в атмосферу, предприятия обязаны проводить систематически. Эти данные необходимы для составления статистической отчетности по форме 1-ОС (воздух), разработки проекта норм НДВ, а также составления плана мероприятий по оздоровлению воздушного бассейна.

Инвентаризация проводится, как правило, технологическими службами предприятия совместно со специализированными научными или пусконаладочными организациями, имеющими аккредитованные Белстандартом лаборатории. Основной конечной целью проведения инвентаризации является определение массового выброса вредных веществ из каждого источника (г/с).

Инвентаризация выбросов и контроль источников загрязнения атмосферного воздуха регламентированы «Руководством по контролю источников загрязнения атмосферы» ОНД-90 и другими руководящими и методическими документами, в том числе «Инструкцией о порядке инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух», утвержденной Постановлением Минприроды Республики Беларусь от 23.06.2009 г. № 42.

314

Массовый выброс вредных веществ можно определить с большей ли меньшей точностью следующими методами: инструментальным, инструментально-расчетным и расчетным.

Инструментальный метод основан на использовании автоматических газоанализаторов, непрерывно измеряющих концентрации примесей в выбросах контролируемых источников.

При использовании инструментально-расчетного метода сна-

чала отбираются пробы отходящих газов от источников загрязнения, а затем они анализируются в лаборатории на соответствующих автоматических и полуавтоматических приборах.

Расчетный метод применяется для определения массового выброса загрязняющих веществ по данным о составе исходного сырья

итоплива, технологическом режиме, степени очистки газов газопылеочистным оборудованием по эмпирическим зависимостям либо по удельным выбросам вредных веществ на единицу произведенной продукции, использованного сырья, топлива, выработанной энергии

ит. п. Этот метод целесообразно использовать для предварительной оценки экологичности производства, сравнения его с другими аналогичными производствами при проведении экологической экспертизы, а также в случае невозможности или экономической нецелесообразности прямых измерений.

Кроме перечисленных иногда используют метод контроля выбросов по результатам анализа фактического загрязнения атмосферы. При этом фактические уровни загрязнения атмосферного воздуха предприятием (предприятиями) в селитебной (жилой) зоне сравниваются с эталонными значениями, полученными расчетным методом в соответствии с методическими указаниями.

Инструментально-расчетные и расчетные методы используются для определения выбросов от:

–неорганизованных стационарных источников выбросов;

–факельных установок для сжигания некондиционного углеводородного сырья;

–источников открытого хранения топлива, сырья, веществ и отходов, в том числе прудов-отстойников и накопителей, нефтеловушек, шламохранилищ, золохранилищ, открытых поверхностей испарения;

–источников взрывных и погрузочно-разгрузочных работ, маршрутов перемещения сыпучих материалов;

315

–карьеров добычи полезных ископаемых;

–источников пылегазовых выбросов и открытых поверхностей, массовый выброс из которых существенно зависит от метеорологических показателей, и др.

Кпроведению определения выбросов загрязняющих веществ

ватмосферный воздух допускаются аналитические лаборатории, аккредитованные на независимость и (или) техническую компетентность проведения испытаний в системе аккредитации Республики Беларусь и поставленные на учет в Министерстве природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Выполнение измерений концентраций загрязняющих веществ проводится с использованием метрологически аттестованных и допущенных к использованию методик выполнения измерений, при помощи средств измерения прошедших государственный метрологический надзор и метрологический контроль в порядке, установленным законодательством.

При проектировании новых и реконструкции действующих предприятий, монтаже оборудования заранее рассчитывается количество и состав выбросов, что позволяет прогнозировать вероятный уровень загрязнения атмосферного воздуха и разработать возможные природоохранные мероприятия. С этой целью ожидаемое количество выбросов определяется расчетным путем по укрупненным удельным показателям.

Они разрабатываются отраслевыми научно-исследовательскими организациями на основе анализа фактических материальных балансов нескольких аналогичных по технологии предприятий и устанавливаются в расчете на единицу выпускаемой продукции, расходуемого сырья, установленного оборудования и т. д.

Для каждого действующего или проектируемого объекта, являющегося источником загрязнения атмосферы, устанавливаются нормативы допустимых выбросов (НДВ). НДВ – это научно-технический норматив, устанавливаемыйизусловия, что содержаниезагрязняющих веществ в приземном слое воздуха (на высоте 1 м от поверхности земли) от источника или их совокупности не превышало норматива качествавоздуха(ПДК) длянаселения, животного ирастительногомира.

Если в воздухе городов или других населенных пунктов концентрация вредных веществ уже превышает ПДК, а значит НДВ по объективным причинам не могут быть достигнуты, вводится по-

316

этапное снижение выброса вредных веществ. В этом случае фактический выброс, превышающий НДВ, называется временно согласо-

ванным (ВСВ).

Предельно допустимый выброс от рассматриваемого объекта должен быть таким, чтобы в совокупности с другими источниками выбросов не создавалось концентраций вредных веществ в воздухе, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК) для населения.

C1 C2 ... C j ПДК .

Концентрация конкретного вещества (примеси) в атмосферном воздухе формируется несколькими близлежащими источниками выбросов, а также (по некоторым веществам) в результате трансграничного переноса. Образовавшаяся в конкретной местности концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе называется фоновой концентрацией (Сф). Она обязательно учитывается при нормировании выбросов загрязняющих веществ из источника. При этом концентрация загрязняющего вещества в контрольной точке, формируемая рассматриваемым источником выброса (Си), должна быть такой, чтобы соблюдалось соотношение

В этих выражениях используется ПДКс.с (среднесуточная) для населенных мест или ПДКм.р (максимально-разовая).

Норматив НДВ устанавливается в г/с и т/год выбрасываемого вредного вещества. Первое значение норматива используется для контроля за работой пылегазоочистных установок, второе – для расчета платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

Основой для обоснования нормативов НДВ является прогноз ожидаемых концентраций вредных веществ в контрольных точках приземного слоя атмосферы, создаваемых источником выброса, с учетом фоновых концентраций. Указанный прогноз осуществляется на основе расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Рассеивание примесей в атмосфере – явление, сопутствующее любому выбросу загрязняющих веществ в атмосферу.

317

В прошлом и во многом сейчас рассеивание выбросов является основным способом снижения атмосферных концентраций загрязняющих веществ. Рассеиванию подлежат также очищенные и обезвреженные газовые выбросы. Примесь, выброшенная в атмосферу из источника, рассеивается и переносится в воздухе постоянно существующими вихрями разных масштабов.

Интенсивность рассеивания в разных погодных условиях различна и определяется главным образом двумя факторами: направлением и силой ветра, температурой воздуха и ее изменением по высоте. Разность температур между слоями воздуха определяется степенью нагретости поверхности земли. Чем сильнее нагрета эта поверхность, тем интенсивнее вертикальное перемещение воздуха. Кроме состояния атмосферы, существенное влияние на рассеивание оказывают параметры источника выбросов и особенности рельефа местности.

Характеристиками выбросов, учитываемыми при рассеивании, являются температура выброса, скорость выхода газовой струи, содержание и физические свойства примеси. С увеличением разности температур между окружающим воздухом и выбрасываемым газовым потоком улучшаются условия рассеивания.

Рельеф местности может оказывать существенное влияние на характер рассеивания и распределения примесей вблизи поверхности земли. В сложных формах рельефа возникает местная циркуляция воздуха, образуются восходящие и нисходящие потоки, возможно образование застойных зон. Для низких источников значительное влияние на рассеивание оказывают высота близко стоящих зданий, их взаимное расположение.

Наихудшие условия рассеивания создаются при так называемых неблагоприятных метеорологических условиях. К ним относятся скорость ветра выше определенного значения (опасная скорость ветра) и застойные явления, связанные с безветрием (штиль), туманом, нарушением характера изменения температуры воздуха по высоте (температурная инверсия). При неблагоприятных метеорологических условиях возникает опасность значительного увеличения приземных концентраций загрязняющих веществ, возникновения смога и т. д.

Многообразие факторов, влияющих на эффективность рассеивания, затрудняет прогнозирование возможных приземных концентраций при выбросе из источников. А такой прогноз особенно не-

318

обходим для оценки воздействия проектируемого объекта на атмосферный воздух, при решении проблем, связанных с размещением промышленных объектов, установлением границ санитарнозащитной зоны, проектированием систем очистки и др.

Для прогнозирования приземных концентраций вредных веществ, создаваемых источником или группой источников, используются специальные расчетные методы и компьютерные программы, базирующиеся на теоретических моделях рассеивания примесей в атмосфере и экспериментально установленных закономерностях. Они позволяют рассчитать для различных источников выбросов приземные концентрации загрязняющих веществ в любых точках с учетом фона и без него, учесть наличие в выбросах веществ однонаправленного действия и т. д.

11.2. Методика расчета загрязнения атмосферы в приземном слое

На основе расчета концентраций в атмосферном воздухе загрязняющих веществ, создаваемых источником выбросов в атмосферу, осуществляется расчет и установление предельно допустимых выбросов веществ, переносимых воздушными потоками от стационарных источников.

Как уже отмечалось, НДВ – научно-технический норматив, устанавливаемы для каждого конкретного источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ от него с учетом их рассеивания и превращений не создадут приземных концентраций, превышающих установленные нормативы качества воздуха. Критериями качества воздуха, используемыми при расчетах, являются ПДК веществ в атмосферном воздухе населенных мест.

Рассеивание вредных примесей в атмосфере от холодных и нагретых источников происходит по-разному. Мерой нагретости газовоздушной смеси служит разность температур выброса при выходе из устья источника и окружающего воздуха.

Т = Тг – Тв

где Тг – температура газовоздушной смеси, °С; Тв – температура окружающего воздуха, °С.

319

Отнесение источника к холодному или нагретому производится по принятому значению, разности температур Та, которое обычно составляет 10–15 °С. Температура окружающего воздуха принимается для самого жаркого месяца (для Беларуси – июль), что соответствует неблагоприятным для рассеивания примесей метеорологическим условиям.

Для случая нагретых выбросов из близкорасположенных между собой источников

где ПДК – максимальная разовая ПДК, мг/м3; Сф – фоновая концентрация в данном населенном пункте, мг/м3; Н – высота труб, м;

А – коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе (принимается для Республики Беларусь равным 160);

F – безразмерный коэффициент, определяющий скорость осаждения примесей в атмосфере (для газов и мелкодисперсных аэрозолей F – 1);

m и n – безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника;

– коэффициент, характеризующий соответственно неблагоприятные климатические условия и влияние рельефа (для ровной

местности = l);

V – объемдымовыхгазов, выбрасываемыхвединицувремени, м3/с;

Т – перегрев газов относительно окружающего воздуха, °С. Расчет НДВ для источников холодных выбросов производится

по формуле

НДВх ПДК Сф H 438V ,

AFmn D

где D – диаметр источника выброса, м.

320