Нормирование качества атмосферного воздуха

Критериями качества атмосферного воздуха в настоящее время служат предельно допустимые концентрации (ПДК), являющиеся гигиеническими нормами. В СССР были научно обоснованы и установлены гигиенические нормативы более чем для 400 веществ и их комбинаций, причем все эти вещества отнесены к одному из четырех классов опасности загрязняющих веществ (наиболее опасным является 1-й класс, наименее опасным – 4-й). В настоящее время разработка нормативов продолжается, при этом утвержденные ранее ПДК остаются действующими.

Для большинства загрязняющих веществ устанавливают три значения нормативов: максимально разовая и среднесуточная ПДК в воздухе населенных мест, ПДК рабочей зоны.

ПДКр.з – предельно допустимая концентрация химического вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³. ПДК не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений при ежедневной (кроме выходных дней) работе в пределах 8 часов или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа.

ПДКс.с. – предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. ПДКс.с. не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании. Это основной норматив оценки состояния атмосферного воздуха с санитарно-гигиенической точки зрения.

ПДКм.р. – предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. ПДКмр не должна вызывать рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека при вдыхании в течение 30 мин.

К настоящему времени по Российской Федерации утверждено более 1000 нормативов ПДК, и это наиболее обширная из существующих систем нормирования качества воздушной среды. Многие страны не имеют таких систем, а в тех странах, где они есть, количество нормативов много меньше. Так, по национальным стандартам качества воздуха США регламентируется 8 загрязнителей, а в перечне на разрешение строительства объектов с источниками загрязнения их фигурирует 12. Нормативы по диоксиду серы SO₂ имеют 24 страны, по оксиду углерода СО и оксидам азота NO_x – 17, по сероводороду H₂S – 13, по хлору С1₂ – 12, по хлороводороду НС1 – 11, по серной кислоте H₂SO₄ – 9, по азотной кислоте HNO₃ – 8, по аммиаку NH₃ – 7 стран. Очевидно, одна из причин такого подхода заключается в том, что количество выбрасываемых в атмосферу высокотоксичных веществ исчисляется сотнями тысяч наименований.

В качестве обязательных статистических характеристик загрязнения воздуха также используются:

- повторяемость, %, разовых концентраций примеси в воздухе выше ПДК данной примеси;

- повторяемость, %, разовых концентраций примеси в воздухе выше 5 ПДК;

- число случаев концентраций примесей в воздухе, превышающих 10 ПДК.

Установлено три основных показателя качества воздуха:

- ИЗА — комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций примесей. Поэтому ИЗА характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха.

- СИ – стандартный индекс, т.е. наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК. Он определяется из данных наблюдений на посту за одной примесью, или на всех постах рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или за год. Показатель характеризует степень кратковременного загрязнения.

- НП – наибольшая повторяемость (в процентах) превышения максимально разовой ПДК по данным наблюдений за одной примесью на всех постахтерритории за месяц или за год.

Комплексный ИЗА (I(n)), учитывающий n загрязняющих веществ, рассчитывается по формуле

где q_{cp i} – среднегодовая концентрация i-го загрязняющего вещества, ПДК_c.c.i – его среднесуточная предельно допустимая концентрация, C_i – безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень вредности i-ого загрязняющего вещества к степени вредности диоксида серы. Значения C_i равны 1,5; 1,3; 1,0 и 0,85 соответственно для 1, 2, 3 и 4 классов опасности загрязняющего вещества. В информационных документах для оценки уровня загрязнения воздуха используется ИЗА для пяти загрязняющих веществ для n=m=5.

В соответствии с существующими методами оценки, 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%.

Одним из факторов, определяющих качество природной среды, является предельно-допустимый выброс в атмосферу (ПДВ) – научно-технический норматив, устанавливаемый из условия, чтобы содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха от источника или совокупности источников не превышало загрязнений, определенных нормативами качества воздуха для населения, а также для животного и растительного миров.

Сущность ПДВ состоит в нормировании выбросов, так как при существующих методах сокращения отходов производства практически невозможно полностью избежать проникания в атмосферу вредных веществ. Вместе с тем можно уменьшить промышленные выбросы до установленного предела или ослабить их воздействие до уровней, определяемых ПДК. Для выявления связи между ПДВ и ПДК исследуют закономерности распространения примесей от их источников до зоны воздействия, обусловленной турбулентной диффузией в атмосфере.

Нормативами установлено, что если в воздухе городов или других населенных пунктов, где расположены предприятия, концентрации вредных веществ превышают ПДК, а значения допустимых выбросов по объективным причинам не могут быть достигнуты, вводится поэтапное снижение выброса вредных веществ до значений, обеспечивающих ПДК. При этом могут быть установлены временно согласованные выбросы (ВСВ) на уровне выбросов предприятий с наиболее совершенной или аналогичной технологией.

В настоящее время в России в соответствии с нормативами ПДВ работают лишь 15-20% производств, на ВСВ 40-50%, а остальные загрязняют среду на основе лимитных выбросов и сбросов, которые определяют по фактическому выбросу на определенном отрезке времени.