2.4.1. Определение качества атмосферного воздуха

Оценка качества атмосферного воздуха в нашей стране проводится по нескольким показателям: по индексу загрязнения атмосферы (ИЗА), стандартному индексу (СИ), наибольшей повторяемости (НП) превышения ПДК, а также комплексному показателю загрязнения атмосферного воздуха (Р).

Расчет индекса загрязнения атмосферы проводится по нормированным (т. е. соотнесенным к величине ПДК) содержаниям загрязняющих веществ. Предполагается, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одинаковым влиянием на человека, а при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества. Расчет нормированного содержания для одного вещества проводится по формуле

I_i =,

где q_срi– среднее содержаниеi-го вещества в атмосферном воздухе в пункте наблюдения, мг/м³;

ПДК_ССi– предельно допустимая концентрация среднесуточнаяi-го вещества, мг/м³;

k_i– безразмерный коэффициент 0,9; 1,0; 1,3; 1,7 соответственно для 4-го, 3-го, 2-го и 1-го классов опасностиi-го вещества, позволяющий привести степень вредностиi-го вещества к вредности диоксида серы (3 класс опасности), т. е. учесть в окончательном результате разную степень токсичности веществ.

Далее расчет ИЗА проводится по этим веществам в соответствии с формулой

ИЗА =(1)

Для сравнения степени загрязнения атмосферы городов или разных районов одного города используется комплексный индекс загрязнения атмосферы – КИЗА для каждого i-го вещества (Ii). Затем составляется убывающий вариационный ряд величиныIi. Для каждого города (района) рассчитывается комплексный КИЗА –I(l), учитывающийn первых веществ в этом ряду, т.е. нормированное содержание которых в атмосферном воздухе максимально. В рамках государственного мониторинга состояния атмосферы рекомендуется выполнять расчеты для пяти веществ по формуле (1), в которойn= 5.

Кроме того, в практике мониторинга атмосферного воздуха используются стандартный индекс и наибольшая повторяемость концентрации примеси. Стандартный индекс (СИ) – наибольшая измеренная разовая нормированная к ПДК концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе в пункте наблюдения. Он определяется из данных наблюдений на посту за одной примесью, или на всех постах рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или за год и характеризует степень кратковременного загрязнения. В соответствии с существующими методами оценки уровень загрязнения считается повышенным при СИ<5, высоким при СИ от 5 до 10 и очень высоким при СИ>10 (т. е. превышение содержания примеси над ПДК более, чем в 10 раз).

Наибольшая повторяемость (НП) превышения максимально разовой ПДК по данным наблюдений за одной примесью на всех постах территории за месяц или за год определяется по формуле:

g = (%),

где m– число случаев превышения разовыми концентрациями вещества уровняaПДК, гдеaравно 1, 5 или 10;

n– число измерений за рассматриваемый период.

Приняты следующие градации уровня загрязнения: повышенный при НП<20%, высокий при НП от 20 до 50 и очень высокий при НП>50%.

В целом при проведении мониторинга уровень загрязнения атмосферы считается:

- повышенным – при ИЗА от 5 до 6, СИ<5, НП<20 %;

- высоким – при ИЗА от 7 до 13, СИ от 5 до 10, НП от 20 до 50%;

- очень высоким – при ИЗА равном или больше 14, СИ>10, НП>50%.

Многочисленные данные по влиянию на организм загрязнения атмосферного воздуха свидетельствуют, что зависимость доза–эффект часто носит нелинейный экспоненциальный характер. Так, увеличение загрязненности воздуха в два раза при прочих равных условиях вызывает рост общей заболеваемости населения примерно на 20%, а заболеваний органов дыхания на 25%. При удвоении содержания в воздухе 3,4-бенз/а/пирена заболеваемость раком легких увеличивается на 5%. Таким образом, при загрязнении воздуха чаще проявляется эффект неполной суммации, который следовало бы принимать во внимание при оценке качества воздуха. В расчете значений комплексного показателя загрязнения атмосферного воздуха (Р) эффект частичной суммации учитывается с помощью коэффициента, гдеn– число веществ в смеси.

Алгоритм расчета Рвыглядит следующим образом:

Р=,

где — сумма квадратов концентраций, нормированных по ПДК и приведенных к концентрациям веществ 3-го класса опасности с использованием коэффициентов изоэффективности: 1-й класс – 2,3; 2-й класс –1,3; 3-й – 1,0; 4-й – 0,87. При значенияхK_i для 1-го класса более 2,5, для 2-го более 5, для 3-го более 8 и для 4-го более 11 приведение к 3-му классу осуществляется с применением других коэффициентов изоэффективности: 1-й класс 3,2; 2-й – 1,6; 3-й – 1,0; 4-й – 0,70. В свою очередь,

K_i=,

где С_i– фактическая концентрацияi-го вещества;R_i – коэффициент изоэффективностиi-го вещества.

Степень загрязнения атмосферного воздуха по комплексному показателю Роценивается на основе установленных градаций (табл. 20).

Таблица 20. Оценка степени среднегодового загрязнения атмосферы (Пингин, 1993)

Уровень	Показатель Рв зависимости от числа веществ
загрязнения	1	2–4	5–9	10–16	16–25
Допустимое	1	2	3	4	5
Слабое	1–2	2–4	3–6	4–8	8–10
Умеренное	2–4	4–8	6–12	9–16	10–20
Сильное	4–8	8–16	12–24	16–32	20–40
Зона чрезвычайной экологической ситуации	8–16	16–32	24–48	32–64	40–80
Зона экологического бедствия	16	32	48	64	80

В отличие от предыдущих характеристик комплексный показатель загрязнения атмосферы позволяет выделять зоны чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия (см. табл. 20). Поэтому он используется в качестве критерия оценки экологической обстановки территорий (см. раздел 2.6) для принятия управляющих решений.