Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные направления рационального использования природных ресурсов. Учебное пособие.pdf
очередь, каждый из двух видов нормативов может быть подразделен
на качественные и количественные нормативы.
Рис. 3.1. Классификация нормативов качества окружающей среды
Основным санитарно-гигиеническим показателем, используемым в ко-
личественном нормировании состава окружающей среды, является величина предельно допустимой концентрации (ПДК) вещества в том или
ином компоненте окружающей среды – воде, воздухе, почве.
Величина ПДК определяется по каждому компоненту окружающей
среды – воздуху, воде и почве. При этом значения ПДК по одному и тому
же веществу, но для различных природных сред существенно различаются, так как характер воздействия веществ на организм во многом определяется тем, как вещество поступает внутрь организма.
Касаемо нормативов качества воздушной среды стоит отметить, что
норматив предельно допустимого выброса рассчитывается таким образом,
чтобы при самых неблагоприятных условиях рассеивания выбросов величины ПДК по каждому компоненту выбросов не были превышены ни в одной точке по так называемой оси факела выброса. Под рассеиванием понимают процесс перемешивания компонентов выбросов с атмосферным воздухом. Чем лучше условия перемешивания, тем большее количество вредных веществ может быть выброшено в атмосферу без риска, что уровень
ПДК по какому-либо из компонентов будет превышен. Тут действует принцип разбавления, согласно которому при невозможности задержать вредное
71
вещество и исключить его попадание в атмосферу следует обеспечить такое
перемешивание вредных компонентов с атмосферным воздухом, при котором концентрация вредностей в атмосферном воздухе будет гарантированно понижена до уровней, не превышающих нормы ПДК.
Определить максимальную допустимую мощность выброса (г/с) и соответствующий этой мощности норматив предельно допустимого выброса
(т/год) по каждому загрязняющему веществу позволяет официально принятая в нашей стране Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (далее –
ОНД-86). По ней рассчитывают концентрации загрязняющих веществ
не только вокруг точечных источников выбросов, но и в случаях линейных, площадных и групп точечных источников, а также в разнообразных
условиях рассеивания выбросов, во многом зависящих от географического
положения источника и рельефа ландшафта. Наибольший интерес в связи
с этим представляют неблагоприятные метеоусловия, при которых перемешивание вредных выбросов с атмосферным воздухом происходит хуже
всего. Такими условиями являются, как правило, полный или почти полный штиль и температурное состояние атмосферы, называемое инверсией,
при которой с увеличением высоты наблюдается не понижение, как обычно, а повышение температуры. В результате дымовые выбросы не имеют
возможности подниматься в более высокие слои атмосферы и концентрация вредных примесей в приземном слое воздуха резко возрастает.
Основными параметрами, по которым в ОНД-86 определяются значения максимальных приземных концентраций, являются высота источника
над поверхностью земли, температура отходящих газов, мощность выброса, географическое положение источника выбросов, тип источника (точечный, линейный, площадной, группа точечных). С их помощью методика ОНД-86 позволяет установить максимальные приземные концентрации
в приземном слое воздуха по каждому компоненту выбросов на различном удалении от источника.
72
По этим данным обычно строится график зависимости значения мак-
симальной приземной концентрации загрязняющего вещества в приземном слое воздуха от расстояния до источника выбросов.
На некотором расстоянии от источника выбросов наблюдается максимум значения максимальной приземной концентрации, что определяется характером оседания выбросов. С увеличением расстояния от источника выбросов концентрация вредных веществ в воздухе, связанная с влиянием рассматриваемого источника, постепенно снижается в связи с процессами оседания загрязнителей и процессами перемешивания с незагрязненным воздухом. В непосредственной близости от источника выбросов
концентрация вредных примесей в приземном слое воздуха, связанных
с выбросами рассматриваемого источника, минимальна, что объясняется
высотой источника выбросов. Если труба имеет достаточную высоту,
то дым успевает улететь на некоторое расстояние от источника, прежде
чем начинается процесс оседания компонентов и концентрация загрязнителей в приземном слое повышается.
Если оказывается, что значение максимальной приземной концентрации по какому-либо из компонентов выбросов превышает уровень ПДК,
то необходима предварительная очистка отходящих газов. Используя сведения о величине фоновой концентрации данного компонента выбросов
в атмосфере, по методике ОНД-86 устанавливают необходимую степень
очистки отходящих газов по соответствующему компоненту или подбирают необходимую высоту трубы, при которой рассеивание будет обеспечивать непревышение величины ПДК ни по одному из компонентов выбросов. По методике также можно определить величину опасной скорости
ветра, при которой возможно образование максимальной приземной концентрации вредностей в приземном слое атмосферы.
Многолетняя практика использования методики расчета рассеивания
дымовых выбросов показывает, что результаты, полученные с ее помо-
73
щью, весьма точно коррелируют с фактическими концентрациями загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. По методике ОНД-86 можно
сравнительно надежно определить нормативно допустимый уровень выбросов, обеспечивающий соблюдение нормативов ПДК, и сохранить приемлемое качество атмосферного воздуха в районе выбросов.
Величина ПДК воздушной среды селитебной зоны подразделяется
на два основных вида – ПДК среднесуточную (ПДКСС) и ПДК максимальную разовую (ПДКмр). Среднесуточная ПДК показывает безопасный уровень воздействия вещества на организм человека при постоянном контакте с этим веществом. Максимальная разовая величина ПДК характеризует
безопасную концентрацию конкретного вещества при кратковременном
контакте, длящемся приблизительно 20–30 мин. Очевидно, что за короткое время организм человека может без вреда выдержать более высокую
концентрацию вредного вещества в окружающей среде, чем в случае непрерывного длительного контакта с указанным агентом. Поэтому численные значения ПДК максимальной разовой оказываются выше, чем значения ПДКСС. Например, значение ПДКмр в воздухе населенных мест составляет 0,5 мг на один кубический метр воздуха, в то время как среднесуточная концентрация при тех же условиях – 0,05 мг.
Значение ПДК устанавливают в ходе экспериментов на лабораторных
животных, метаболизм которых максимально приближен к человеческому, например метаболизм лабораторных крыс. В ходе экспериментов
устанавливается значение летальной дозы, при которой погибает 50 % испытуемых организмов (ЛД50), а затем это значение пересчитывается на человеческий организм путем сопоставления величин биомассы.
В последние десятилетия были созданы многочисленные химические
соединения, широко используемые в различных отраслях народного хозяйства. Новые вещества и материалы появляются так быстро, что надежные сведения об их воздействии на организм человека и животных удается получить с определенным запозданием. В таких случаях, когда иссле-
74
дования по особенностям воздействия веществ и материалов на живые ор-
1
,
ci
n
cpi
n
cci
i
q
ИЗА
ПДК
=
=
∑
ганизмы еще не завершены, а вещество или материал уже активно используется, применяют показатель ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВ), представляющий собой временный гигиенический
норматив.
Более или менее полные исследования по количественному и каче-
ственному воздействию химических веществ на живые организмы проведены для человеческого организма, т. е. в части санитарно-гигиенического
нормирования количественного и качественного состава окружающей
среды, в то время как по большинству видов животных и растений есть
лишь разрозненные сведения, касающиеся в основном качественной стороны воздействия, например приносит ли то или иное вещество пользу
или вред животным и растениям и в чем именно это заключается.
Помимо указанных выше нормативов для описания общего состояния
атмосферы используется индекс загрязненности атмосферы (ИЗА), который учитывает содержание в атмосферном воздухе сразу нескольких поллютантов. Этот комплексный показатель рассчитывается как сумма индексов загрязненности по каждому отдельному загрязнителю. Для расчета
индекса загрязнения по отдельному загрязняющему веществу необходимо
найти соотношение между фактической среднегодовой концентрацией
данного вещества в атмосфере и величиной его среднесуточной ПДК
в атмосферном воздухе и полученное частное возвести в степень, зависящую от класса опасности рассматриваемого вещества (что дает возможность сравнивать между собой вещества различной степени токсичности).
(3.1)
где q
– средняя концентрация i-го вещества; ПДК
cpi
– ПДКсс для i-го ве-
cсi
щества; ci – безразмерная константа приведения степени вредности i-го
75
вещества к вредности диоксида серы, зависящая от класса опасности,
≤ 5
Низкий
5–7
Повышенный
7–14
Высокий
≥ 14
Очень высокий
к которому принадлежит загрязняющее вещество (для 1 – 1,7; для 2 – 1,3;
для 3 – 1,0; для 4 – 0,9).
При составлении ежегодного списка городов с максимальной степенью
загрязнения атмосферы для расчета ИЗА применяют величину единичных
индексов тех пяти веществ, у которых эти значения максимальные.
В зависимости от величины ИЗА степень загрязнения воздуха определяется по табл. 3.1.
Таблица 3.1
Уровень загрязнения атмосферного воздуха
в зависимости от индекса загрязнения атмосферы
Значения ИЗА Уровень загрязнения атмосферы
Определение норматива допустимого сброса (НДС) загрязняющих
веществ в поверхностные водные объекты основано на расчетах процессов перемешивания загрязненных стоков с водой водного объекта, в результате чего концентрация вредных примесей по сравнению с исходной
сточной водой снижается. Существует достаточно большое количество
методик, помогающих рассчитать процессы разбавления при попадании
сточных вод в поверхностные водные объекты. Среди них наибольшую
известность получила методика, основанная на расчете разбавления вредных примесей по методу Фролова – Родзиллера. Данный метод разработан
для условия сброса сточных вод в средние и большие реки, т. е. когда
в водоприемнике наблюдается устойчивое течение. Метод позволяет оценить концентрацию загрязняющего вещества в струе сточных вод, кото-
76
рые по мере удаления от точки сброса постепенно перемешиваются с речной водой вплоть до так называемого створа полного перемешивания,
а также определить НДС, при котором концентрация загрязняющего вещества в расчетном створе не будет превышать нормативного значения,
соответствующего действующим нормам ПДК. Расчетным створом обычно считается такое расстояние от точки сброса, на котором требуется
установить концентрацию загрязняющих веществ в воде водного объекта.
Часто расчетный створ принимают в местах водозаборов, в зонах массового отдыха населения, т. е. там, где соблюдение нормативных параметров
качества воды имеет первостепенное значение.
Для расчета разбавления необходимо использовать довольно много
исходных параметров, характеризующих водоприемник и условия сброса
сточных вод. К таким параметрам в первую очередь относятся скорость
течения воды в реке, расход воды в реке, глубина водоприемника, расход
сточной воды в трубе, через которую производится сброс, концентрация
загрязняющего вещества в сточной воде, коэффициент извилистости русла, фоновая концентрация данного вещества в воде водоприемника, коэффициент шероховатости русла и некоторые другие параметры. Важным
для определения параметров разбавления сточных вод водами водоприемника является место сброса. В большинстве случаев используются два
варианта сброса – прибрежный сброс и сброс в стрежень. С точки зрения перемешивания наиболее эффективен сброс стоков в стрежень, т. е.
в наиболее глубокое место реки, где наблюдается наибольшая скорость
течения, обеспечивающая наилучшие условия разбавления стоков. Метод
Фролова – Родзиллера позволяет определить максимальное количество
стоков, которое можно сбросить в водный объект и при этом соблюсти
нормативы качества воды в поверхностном водном объекте по всем контролируемым параметрам.
Если в ходе расчетов оказывается, что при запланированном количестве сбросов сточных вод концентрации отдельных загрязняющих ве-
77
ществ в контрольном створе реки окажутся выше нормативов ПДК,
1
1
,
n
i
i
i
C
ИЗВ
n ПДК
=
=
∑
До 0,2
1
Очень чистая
0,3–1,0
2
Чистая
1,0–2,0
3
Умеренно загрязненная
2,0–4,0
4
Загрязненная
4,0–6,0
5
Грязная
6,0–10,0
6
Очень грязная
> 10,0
7
Чрезвычайно грязная
то рассчитывают необходимую степень очистки стоков, при которой нормативы ПДК в контрольном створе будут соблюдаться.
Показатель, аналогичный индексу загрязненности атмосферы, разра-
ботан и для оценки состояния водных объектов. Таким показателем является индекс загрязненности воды (ИЗВ).
(3.2)
где Сi – концентрация в воде i-го компонента; ПДКi – предельно допустимая
концентрация i-го компонента в воде; n – общее количество показателей.
Этот индекс представляет собой формальную характеристику и рас-
считывается усреднением шести индивидуальных показателей качества
воды (n = 6 всегда). Обязательны для учета такие показатели, как концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН и биологическое потребление кислорода БПК5, остальные три – загрязняющие вещества с наибольшим среднегодовым значением концентраций (не имеет
значения, превышают они ПДК или нет).
Класс качества воды зависит от полученных значений ИЗВ (табл. 3.2).
Таблица 3.2
Классы качества воды в зависимости от значения индекса загрязненности воды
Значения ИЗВ Класс качества воды Характеристика воды
78
В настоящее время не существует единой методики для определения
допустимого уровня воздействия на почвенный покров. Как правило,
в каждом конкретном случае вопросы, связанные с допустимым уровнем
антропогенного воздействия на почву, рассматриваются индивидуально.
Наиболее разработаны вопросы химического загрязнения корнеобитаемого слоя почвы. В настоящее время установлены значения ПДК в почве для
нескольких десятков веществ, которые чаще других выступают в качестве
загрязнителей корнеобитаемого слоя почвы. К таким веществам в первую
очередь относятся химикаты, используемые в сельском хозяйстве, например минеральные удобрения и ядохимикаты. Эти вещества способны поглощаться корнями растений и включаться в состав их тканей. В результате указанные химические соединения входят в пищевую цепь и могут попасть в организм человека, приводя к тем или иным патологиям. Трудность определения допустимого уровня содержания загрязняющих веществ в почве связана с большим разнообразием видов почв с точки зрения гранулометрического и химического состава, а также с разнообразием
по ряду других показателей, например плотности, воздухопроницаемости
и водопроницаемости. В результате одинаковый уровень содержания
вредного компонента в разных почвах может иметь совершенно разные
последствия.
Помимо химического состава необходимо нормирование прочих видов воздействия на почвы, что также затруднено большим разнообразием
видов почв и условий рельефа. Наибольшее значение имеет механическое
воздействие на почвы. Например, если в процессе обработки почвы используется сельскохозяйственная техника с чрезмерно высоким уровнем
удельного давления на почву, то это может привести к чрезмерно высокому уплотнению почвы, потере воздухопроницаемости и, как следствие,
снижению почвенного плодородия. Механическое воздействие также вли-
79
яет на устойчивость почвенного покрова. Если механическая обработка
(
)
1
1,
n
c ci
i
Z Kn
=
= −−
∑
,
c
ф
C
KC=
производится на склоне, то важно направление борозд. Если борозды
направлены вдоль склона, то это может привести к сосредоточению поверхностного стока в бороздах, выносу частиц почвы с водными потоками
и размыву территории с образованием оврагов. Аналогичное механическое воздействие, но с направлением борозд поперек склона, как правило,
не имеет указанных негативных последствий.
Ввиду того что почвы загрязнены одновременно не одним элементом,
рассчитывают суммарный показатель загрязнения, показывающий результат влияния нескольких элементов:
(3.3)
где Ксi – содержание i-го загрязнителя в пробе; n – количество учитываемых загрязнителей.
Коэффициент концентрации рассчитывается по формуле
(3.4)
где С – фактическая концентрация загрязняющего элемента в почве, мг/кг;
С
– фоновое содержание данного элемента в почве, мг/кг.
ф
В зависимости от рассчитанного значения Zc и соответствующей категории почвы можно оценить изменение состояния здоровья человека, контактирующего с тем участком почвенного покрова, для которого производилась оценка качества (табл. 3.3).
Оценочная шкала разработана на основе наблюдений за состоянием
здоровья населения, проживающего на территориях с различной степенью
загрязнения почвенного покрова.
80