Проблемы загрязнения атмосферы. Экологический мониторинг и нормы воздействия отраслей промышленности. Учебное пособие

–домовые топки и топки домовых котлов,

–почва.

Промышленные предприятия и тепловые электростанции выбра-

сывают в атмосферу наибольшее количество примесей, с которыми в ос-

новном и связана проблема загрязнения воздуха [6]. Это зависит от харак-

тера предприятия, используемого сырья и продукции. Многие предприятия,

особенно лёгкой и пищевой промышленности, вреда здоровью населения не приносят и нуждаются лишь в правильном размещении и некоторой изоляции от жилой застройки. Наряду с ними имеются много предприятий,

которые требуют весьма серьёзных мер охраны чистоты воздуха в районе их расположения.

Вторым серьёзным источником загрязнения воздуха является транс-

порт, в первую очередь автомобильный [7]. Железнодорожный транспорт в связи с переходом на электрическую тягу постепенно утрачивает значе-

ние источника загрязнения воздуха.

Тепловозы и теплоходы загрязняют воздух в меньшей степени, чем паровозы и пароходы. В то же время всё больше возрастает роль авиацион-

ного транспорта.

Бурное развитие автомобильного транспорта приближает его роль в загрязнении воздуха к промышленности. Количество, состав и степень вредности выхлопных газов зависят от ряда причин: устройства мотора, ка-

чества топлива, режима эксплуатации, технического состояния и даже от квалификации и опытности водителя.

В выбросах карбюраторных и дизельных двигателей содержатся окись углерода, углеводороды, окислы азота, сажа и ряд других токсичных веществ (табл. 4).

При использовании этилированного бензина с выхлопными газами в атмосферный воздух поступает 25-75% свинца. Особое место занимают фотооксиданты – вещества, которые образуются в результате сложных

11

и разнообразных фотохимических реакций в атмосфере с выхлопными га-

зами автомобильного транспорта. К фотооксидантам относятся, прежде всего, озон, органические перекиси, окислы азота, пероксиацилнитраты,

свободные радикалы и др. Все они обладают раздражающими и токсиче-

скими свойствами снижают видимость в атмосфере и приводят к гибели растений.

Однако выхлопные газы составляют только 65% вредных выбросов,

поступающих от автомобиля в атмосферу. На долю испарения продуктов топлива из картера приходится ещё 20%, карбюраторов – 9% и бензоба-

ков – 6%. С этим также необходимо считаться при гигиенической оценке роли автомобилей в загрязнении атмосферного воздуха.

Третий источник повсеместного загрязнения воздуха – домовые

топки и топки домовых котельных центрального отопления. В по-

следние десятилетия в связи с широкой газификацией городов этот ис-

точник постепенно утрачивает прежнее значение. Переход от дымовых котельных к районному отоплению значительно снижает опасность за-

дымления воздуха.

12

Почва – естественный общеизвестный источник загрязнения атмо-

сферного воздуха. Со свободной территории населённого пункта, которая не озеленена, с грунтовых неблагоустроенных дорог при ветре и движении транспорта почвенная пыль поднимается в воздух. Обычно это минераль-

ная пыль, но при плохой очистке населённого пункта от отбросов в ней может содержаться значительное количество органических веществ и бак-

терий [8]. Борьба с ней сводится к обычным мероприятиям по благоустрой-

ству: замощению улиц и площадей, уборке и поливке (летом) улиц и дво-

ров, озеленению свободных участков земли.

1.3. Вещества, загрязняющие

атмосферный воздух населенных мест

Вещества, загрязняющие атмосферный воздух многочисленны, раз-

нообразны и неодинаковы в отношении вредности. Они встречаются в воз-

духе в различном агрегатном состоянии: в виде твёрдых частиц, пара, ка-

пель жидкости, газов. В твёрдом агрегатном состоянии находятся пыль,

сажа, несгоревшие частицы угля (недожог), зола; в жидком и парообраз-

ном – серная и соляная кислоты, а также смолистые вещества. Из газов ча-

ще всего встречаются сернистый газ, сероводород, окись углерода, окислы азота. Вследствие токсичности и вредности велико значение поступления в воздух свинца, мышьяка, ртути, фенола, фтора, марганца [9].

Например, среди загрязнений атмосферного воздуха города Энгельса Саратовской области наиболее часто встречаются пыль нетоксическая,

окислы азота, оксид углерода и двуокись серы [10-12]. Санитарное значе-

ние этих загрязнений определяется тем, что они имеют повсеместное рас-

пространение, дают массивные загрязнения воздуха, причиняют явный вред населению. Борьба с ними при современном состоянии науки и техни-

ки вполне возможна.

13

1.4. Влияние загрязнения атмосферного воздуха

на организм и здоровье населения

При высоких концентрациях ядовитых примесей воздействие на ор-

ганизм человека может проявиться в короткие сроки. Такие случаи доволь-

но редки, но всё же имеют место.

Методы установления зависимости тех или иных заболеваний от за-

грязнения атмосферного воздуха следующие:

– физиологические, позволяющие выяснить влияние атмосферных загрязнений на организм человека в целом или какую-нибудь его функцию

(например, ЦНС);

– статистические, дающие возможность путём изучения заболева-

емости больших групп населения, его опроса или профилактического осмотра и последующей статистической обработки полученных материалов установить связь заболевания с содержанием в атмосферном воздухе вред-

ных примесей;

– клинические, включающие в себя рентгеноскопию, изучение изме-

нения состава крови, биохимические исследования крови, мочи, кала, ме-

тоды функциональной диагностики отдельных органов;

– экспериментальные, основанные на изучении влияния атмосфер-

ных примесей в опытах на лабораторных животных.

Различные ингредиенты загрязнения по-разному влияют на организм человека. Пыль сама по себе нетоксична, но у человека, которому прихо-

дится дышать запылённым воздухом, дыхание рефлекторно делается по-

верхностным, лёгкие недостаточно вентилируются и становятся предрас-

положенными к различным заболеваниям. При длительном воздействии в лёгких возникают фиброзные изменения [13].

М.С. Гольдбергом при участии клиницистов и рентгенологов прове-

дены на протяжении 3 лет динамические исследования более 300 школьни-

14

ков (от 8 до 16 лет), постоянно проживающих в районе мощной электро-

станции, интенсивно загрязнявшей атмосферный воздух летучей золой, со-

держащей до 22% свободной двуокиси кремния. У части детей были обна-

ружены в лёгких устойчивые фиброзные изменения, не связанные с пере-

несёнными заболеваниями.

Длительные исследования позволили установить, что в крупных цен-

трах цветной металлургии общая заболеваемость, сдвиги в составе крови и особенно заболевания органов дыхания были значительно выше в тех

микрорайонах, где обнаружилось загрязнение атмосферного воздуха.

В исследованиях М.И. Гусева, посвящённых загрязнению воздуха свинцом, у детей, живущих в районе кабельного и оловянного заводов,

установлено нарушение порфиринового обмена и повышенное содержание

свинца в моче.

М.С. Садилова выяснила последствия для здоровья населения по-

ступления в воздух фтористых соединений в окрестностях алюминиевых и криолитовых заводов. Она обнаружила у детей повышенное отложение

фтора в организме, специфические поражения зубов, органов дыхания и других органов.

Особую роль играют примеси в атмосферном воздухе с так называе-

мыми отдалёнными последствиями. К ним относятся бластомогенные (кан-

церогенные) вещества и ряд веществ, обладающих эмбриотропным, терато-

генным, гонадотропным и мутагенным действием.

Бензопирен – наиболее активный канцероген в атмосферном воздухе.

Промышленность, автотранспорт, система отопления жилых домов наибо-

лее существенно влияют на уровень содержания бензапирена в атмосфер-

ном воздухе; в зимние месяцы его значительно больше, чем в летние. Это объясняется увеличением дымовых выбросов в отопительный период.

Эмбриотропные и тератогенные вещества встречаются в выбросах различных производств; среди этих веществ можно назвать

15

диоксан, хлоропрен, этиленамин, нитрофуран, бензол, хлорофос, фор-

мальдегид и др.

Гонадотропным воздействием обладают соединения олова, этиле-

намин, хлоропрен, гранозан, севин, денитроортокрезол.

Диметиламин, триэтиламин и этиленхлоргидрин обладают мутаген-

ной активностью. Следует иметь в виду, что все вещества, обладающие му-

тагенным эффектом, опасны и в бластомогенном отношении.

В воздухе населённых мест могут встречаться полимеры в самых разнообразных сочетаниях и комбинациях, что увеличивает опасность их вредного воздействия на организм человека. В ряде случаев невозможно предвидеть то или иное сочетание, поскольку в воздухе могут проходить фотохимические реакции. В этом направлении ведутся научные исследова-

ния, которые уже дают практические результаты [14].

16

2. ОРГАНИЗАЦИИ НАБЛЮДЕНИЙ И КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

2.1. Общие положения

Наблюдения за загрязнением атмосферы проводят на:

–стационарных,

–маршрутных,

–передвижных (подфакельных) постах [15].

Стационарные посты служат для проведения систематических наблюдений. Они оборудованы специальными павильонами, оснащёнными необходимой аппаратурой для отбора проб воздуха и непрерывной реги-

страции содержания вредных примесей в атмосфере и приборами для опре-

деления метеорологических параметров.

На стационарных постах проводятся:

– отбор проб воздуха для последующего химического анализа на со-

держание вредных примесей;

– регистрация загрязнения атмосферы автоматическими газоанали-

заторами;

– метеорологические наблюдения: скорость и направление ветра,

температура и влажность воздуха;

– наблюдения за дымовыми факелами.

Маршрутные посты также предназначены для систематических наблюдений. Отбор проб воздуха и метеорологические наблюдения на этих постах проводятся с помощью передвижной лаборатории (на автомашине).

Передвижные (подфакельные) посты служат для разовых наблюде-

ний в зонах непосредственного влияния промышленных выбросов. Их ме-

стоположение выбирается каждый раз под факелом в зависимости от по-

ставленной задачи и метеорологических условий.

17

2.2. Организация наблюдений на стационарных постах

Стационарный пост наблюдений – это специально оборудованный павильон, в котором размещена аппаратура, необходимая для регистрации концентраций загрязняющих веществ и метеорологических параметров по установленной программе. Из числа стационарных постов выделяются опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления дол-

говременных изменений содержания основных или наиболее распростра-

ненных загрязняющих веществ. Место для установки стационарного поста выбирается, как правило, с учетом метеорологических условий формирова-

ния уровней загрязнения атмосферного воздуха. При этом заранее опреде-

ляется круг задач: оценка средней месячной, сезонной, годовой и макси-

мальной разовой концентраций, вероятности возникновения концентраций,

превышающих ПДК и др.

Перед установкой поста следует проанализировать: расчетные поля концентраций по всем ингредиентам от совокупности выбросов всех ста-

ционарных и передвижных источников; особенности застройки и релье-

фа местности: перспективы развития жилой застройки и расширения предприятий промышленности, энергетики, коммунального хозяйства,

транспорта и других отраслей городского хозяйства; функциональные особенности выбранной зоны; плотность населения; метеорологические условия данной местности и др. Пост должен находиться вне аэродина-

мической тени зданий и зоны зеленых насаждений, его территория должна хорошо проветриваться, не подвергаться влиянию близкораспо-

ложенных низких источников (стоянок автомашин, мелких предприятий с низкими выбросами т.п.). Количество стационарных постов в каком-

либо городе (населенном пункте) определяется численностью населения,

рельефом местности, особенностями промышленности, функциональной структурой (жилая, промышленная, зеленая зона и т.д.), пространствен-

18

ной и временной изменчивостью полей концентраций вредных веществ.

Так, например, исходя из численности населения, количество постов определяется следующим образом (табл. 5).

Для населенных пунктов со сложным рельефом и большим числом источников рекомендуется устанавливать один пост на каждые 5-10 км2.

Чтобы информация о загрязнении воздуха учитывала особенности города,

рекомендуется ставить посты наблюдений в различных функциональных зонах: жилой, промышленной и зоне отдыха.

Таблица 5

Зависимость количества стационарных постов от численности населения

В городах с большой интенсивностью движения автотранспорта по-

сты устанавливаются и вблизи автомагистралей. Для обеспечения опти-

мальных условий проведения стационарных наблюдений отечественной промышленностью выпускаются стандартные павильоны-посты наблюде-

ний или комплектные лаборатории типа ПОСТ. Лаборатория ПОСТ – это утепленный, обитый дюралевыми ячейками павильон, в котором установ-

лены комплекты приборов и оборудования для отбора проб воздуха, прове-

дения метеорологических измерений: скорости и направления ветра, тем-

пературы, влажности. Практически все стационарные пункты контроля за-

грязнения оборудованы комплектными лабораториями ПОСТ-1. Выпуска-

ются и устанавливаются новые модификации лаборатории: ПОСТ-2

19

и ПОСТ-2a, которые отличаются более высокой производительностью от-

бора проб и степенью автоматизации.

На стационарных постах наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими параметрами должны проводиться кругло-

годично, во все сезоны, независимо от погодных условий. Для постов наблюдений, как правило, устанавливаются три программы наблюдения:

полная, неполная и сокращенная. По полной программе наблюдения про-

водятся ежедневно (выходные-воскресенья, субботы – чередуются) в 1, 7, 13 и 19 часов местного декретного времени либо по скользящему графику:

вторник, четверг, суббота – 7, 10 и 13 ч; понедельник, среда, пятница – 15,

18 и 21 ч. Наблюдения по первой программе предусматривают измерения содержания в воздухе как основных, так и специфических загрязняющих веществ. По неполной программе наблюдения проводятся ежедневно (вос-

кресенья и субботы чередуются), но только в 7, 13 и 19 ч местного декрет-

ного времени. В районах, где температура воздуха ниже 45°С, наблюдения проводятся по сокращенной программе ежедневно, кроме воскресенья,

в 7 и 13 ч по местному декретному времени. Наблюдения по сокращенной программе допускается проводить также в местах, где средние месячные концентрации меньше 1/20 ПДКмр или меньше нижнего предела диапазона измерений примеси используемым методом.

При неблагоприятных метеорологических условиях (туман, продол-

жительная инверсия температур и др.) отбор проб воздуха на всех постах наблюдений должен производиться через каждые 3 ч.

Одновременно следует отбирать пробы под факелами основных ис-

точников загрязнения на территории наибольшей плотности населения.

Подфакельные наблюдения осуществляются за характерными для данного предприятия примесями. Стационарный пункт контроля радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха представляет собой либо стационар-

ный павильон типа ПОСТ, либо домик размером 3 х 3 х 3 м. Он устанав-

20