5. Нормирование загрязнения атмосферного
воздуха
В нашей стране впервые были разработаны и внедрены с 1939 года в практику природоохранной деятельности нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в воздухе населенных пунктов исходя из гигиенических требований. В действующие нормативы включены более 2500 различных веществ, которые могут содержаться в продуктах питания, воздухе, почве, воде.
ПДК – максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает вредного воздействия на него, включая отдаленные последствия, а также на окружающую среду. Эта величина обоснована клиническими и санитарно-гигиеническими исследованиями и носит законодательный характер.
В Российской Федерации, как правило, ПДК соответствуют самым низким значениям, которые рекомендованы ВОЗ. Устанавливаются два значения норматива: максимальная разовая в пределах 20-30 мин и среднесуточная величина ПДК. Для основных загрязнителей эти величины равны в мг/м3: N02- 0,4 (0,085); SO2- 0,3 (0,005); Cl - 0,1 (0,03); СО - 3,0 (1,0), сажа - 0,15 (0,05). Максимальная разовая ПДК не должна приводить к неприятным рефлекторным реакциям человеческого организма (насморк, неприятный запах и прочее), а среднесуточная - к токсичному, канцерогенному и мутагенному воздействию.
Для регулирования выбросов вредных веществ в биосферу используются индивидуальные для каждого вещества и предприятия нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ), которые учитывают количество источников, высоту их расположения, распределение выбросов во времени и пространстве и другие факторы и предусмотрены ГОСТ 17.2.3.02-78.
ПДВ - предельное количество вредного вещества, разрешаемое к выбросу от данного источника, которое не создает приземную концентрацию, опасную для людей, животного и растительного мира.
Значения ПДВ (г/с) для продуктов сгорания рассчитываются по следующим формулам.
Для нагретого выброса:
.
Для холодного выброса:
.
Для нескольких источников выбросов:
,
где Vc = V, + V2 + ...+ Vn;
Н- высота источника выброса над поверхностью, м;
Т - разность температур выбрасываемых газов и воздуха, °С;
А- коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вредных веществ;
F - коэффициент скорости оседания вредных веществ в воздухе;
m и n - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовой смеси из устья источника;
D - диаметр устья источника;
Vc - суммарный объемный расход газовой смеси, м3/с;
V1, V2, ... Vn - объемные расходы газа, выбрасываемого каждым источником, м3/с.
Методика расчета ПДВ изложена в Методическом пособии по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от 24.12.2004 № 14-01-333 и Инструкции по нормированию выбросов (сбросов) загрязняющих веществ в атмосферу и водные объекты от 11.09.1989. При расчете учитываются фоновые концентрации вредных веществ в воздухе Сф (фоновое значение) и концентрации от источников загрязнений С, сумма которых должна быть меньше или равна ПДК, то есть
С + Сф < ПДК.
При совместном присутствии в воздухе нескольких веществ со своими значениями ПДК, с концентрацией Сi ( i = 1, 2, 3 ...n) их суммарная концентрация должна удовлетворять следующему условию:
Таким образом, основной фактор, влияющий на ПДВ – высота трубы Н (рисунок 1), на выходе из которой концентрация вредного вещества равна CTPi. Она при высокой трубе Н1 на уровне приземного слоя Нпс может снизиться до С1, а для низкой трубы Н2 – лишь до С2. Отсюда и разница в назначаемых ПДВ. Упрощенная иллюстрация не дает ответа на вопрос: на каком расстоянии от трубы происходит максимальная концентрация вредного вещества в приземном слое? Ответ может быть получен с помощью специальных расчетов. Но для прикидок принимают величину (10-50) Н.
Рисунок 1- Зависимость рассеивания выбросов от высоты трубы
Кроме того, чем легче частицы, меньше вертикальное перемешивание слоев, ровнее местность, больше температура газов (или скорость их выброса), тем больше ПДВ.
Величина выбросов сильно различается в зависимости от вредности вещества. Например, при прочих равных условиях величина выбросов окиси углерода СО (ПДКмр равна 5 мг/м3) будет больше в десять раз (если не учитывать фоновую концентрацию Сф), чем для пыли и сернистого ангидрида (ПДКмр составляет 0,5 мг/м3). Наконец, если в данном месте уже достигнута фоновая концентрация Сф, равная ПДКмр, то любые дополнительные выбросы недопустимы до улучшения ситуации. В Государственном докладе РФ «О состоянии окружающей природной среды», публикуемом ежегодно с 1991 года, приводится список населенных пунктов, для которых систематическое превышение ПДК в приземном слое атмосферы по основным вредным веществам является стабильным фактом. В числе них Москва, Ростов-на-Дону, Новочеркасск и ряд других. В ряде случаев оценка ПДВ для передвижных источников выбросов производится, как и для стационарных. Так оцениваются, например, выбросы магистральных и маневровых тепловозов в районе железнодорожных станций и узлов. Однако для автомобилей кроме ПДВ, определяемых на специальных испытаниях (они имеют значение прежде всего для данной марки автомобиля как сдаточные нормативы), устанавливают пределы пробеговых выбросов в граммах на километр пути (или на стоянке - на единицу времени холостого хода). Для дизельных автомобилей эти нормативы приводятся в граммах на киловатт-час. Несмотря на то, что они достаточно часто изменяются, можно констатировать их очень большую величину в сравнении с допустимыми пределами в других развитых странах. Например, пробеговые выбросы окислов азота в Японии для «крейсерских» режимов основных легковых автомобилей составляют около 0,25 г/км, в Швейцарии -1,2 г/км, у нас - на порядок больше. По окиси углерода норма для автомобилей в Швейцарии - 9,3 г/км, у нас же для современных моделей - 15 г/км. Имея самые жесткие требования по ПДК, Россия пока не всегда может технологически и законодательно подкрепить их соответствующими требованиями к выбросам.