Загрязнение атмосферного воздуха

Загрязнение атмосферного воздуха Предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе населенных мест –норматив, утверждаемый постановлением Главного санитарного врача Российской Федерации по рекомендации Комиссии по государственному санитарноэпидемиологическому нормированию при Минздраве России. ПДК загрязняющего вещества в атмосферном воздухе – это концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного воздействия на настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни. Лимитирующий (определяющий) показатель вредности (ЛПВ) характеризует направленность биологического действия вещества: рефлекторное (рефл.) и резорбтивное (рез.). Под рефлекторным действием понимается реакция со стороны рецепторов верхних дыхательных путей – ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т.д. Указанные эффекты возникают при кратковременном воздействии вредных веществ, поэтому рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой (20-30– минутная) ПДК (ПДКм.р.). Под резорбтивным действием понимают возможность развития общетоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и длительности его вдыхания. Помимо максимальной разовой предельно допустимой концентрации, временной интервал воздействия которой строго ограничен, разработаны так же среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКс.с.) и рабочей зоны (ПДКр.з.). Предельно допустимая концентрация среднесуточная соответствует такой величине содержания загрязняющего вещества в воздухе населенных мест, при которой не оказывается негативного влияния на здоровье населения, на все его группы (половые, возрастные, здоровья) при неограниченной длительности вдыхания воздуха, содержащего указанные вещества. В рабочей же зоне находятся люди работоспособного возраста, прошедшие медицинское обследование, что позволяет им без вреда для собственного здоровья переносить более высокие концентрации загрязняющих веществ. Таблица 1.1 - ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов Концентрация, Класс 3 мг/м ЛПВ опасности Вещество ПДКм.р. ПДКс.с. ПДКр.з. Азота оксид 0,4 0,06 3,0 рефлекторный 3 Азота диоксид 0,085 0,04 2,0 рефлекторно2 резорбтивный Аммиак 0,2 0,04 20,0 - ″4 Ацетальдегид 0,01 5,0 резорбтивный 3 Бензол 1,5 0,8 5,0 - ″2 -4 Бенз(а)пирен 0,000001 1,5·10 - ″1 Бензин нефтяной 5 1,5 рефлекторно4 малосернистый (в резорбтивный пересчете на С) Диоксид серы 0,5 0,05 10,0 рефлекторно3 резорбтивный Мазутная зола 0,002 0,5 резорбтивный 4 теплоэлектростанци й в пересчете на ванадий Пентоксид ванадия 0,002 0,5 - ″1 Пыль нетоксичная 0,5 0,15 6,0 - ″3 Ртуть металлическая 0,0003 0,01 - ″1 Сероводород 0,008 0,008 10,0 рефлекторный 2 Сероуглерод 0,03 0,005 резорбтивный 2 Углерода оксид 5,0 3,0 20,0 - ″4 Угольная зола 0,05 0,02 - ″2 теплоэлектростанци й Фенол 0,01 0,003 0,3 рефлекторно2 резорбтивный Формальдегид 0,035 0,003 0,5 - ″2 Фтороводород 0,02 0,005 0,5 - ″2 Хлор 0,1 0,03 1,0 - ″2 Этанол 5,0 5,0 1000 рефлекторный 4 Оценка степени суммарного загрязнения атмосферы рядом веществ проводится двумя часто используемыми способами: по индексу загрязнения атмосферы I (ИЗА) комплексному показателю загрязнения атмосферного воздуха (Р). Расчет ИЗА выполняется, как правило, для пяти веществ, нормированное содержание которых в атмосферном воздухе максимально. Расчет нормированного содержания для одного вещества проводится по формуле: Ιi = qср.i ⋅ ki (1.1) ПДК сс.i где qср.i – среднее содержание i-го вещества в атмосферном воздухе в пункте наблюдения, мг/м3 ; ПДКссi - предельно допустимая среднесуточная концентрация i- го вещества, мг/м3 (табл.1.1); ki - безразмерный коэффициент, учитывающий принадлежность к разным классам опасности. Значение ki ki 0,85 1,0 1,3 1,5 Класс опасности 4 3 2 1 Далее отбираются пять веществ с максимальными значениями нормированного параметра Ii. Расчет ИЗА проводится по этим веществам в соответствии с формулой: 5 q ср .i ⋅ ki ИЗА = ∑ (1.2.) i =1 ПДК CCi В соответствии со значениями ИЗА установлена качественная характеристика загрязнения атмосферного воздуха: менее 5 – удовлетворительная обстановка, 6-15 – относительно напряженная, 16-50 – существенно напряженная, 51-100 – критическая, более 100 – катастрофическая обстановка. Данный способ оценки качества атмосферного воздуха в достаточной степени условен и ориентирован в основном на получение сравнительных характеристик загрязнения. 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 n , где n – число веществ в смеси. Комплексный показатель Р рассчитывается следующим образом: Р= n ∑K i =1 2 i (1.3) где ∑ K i2 - сумма квадратов концентраций, нормированных по ПДК и приведенных к концентрациям веществ 3-го класса опасности с использованием коэффициента изоэффективности Ri: Ri Класс опасности 0,87 4 1,0 3 1,3 2 2,3 1 Значение Кi определяется следующим образом: Кi = Сi ·Ri ПДК i (1.4) где Сi – фактическая концентрация i-го вещества, мг/м3; Ri – коэффициент изоэффективности i-го вещества. Степень загрязнения атмосферного воздуха по показателю оценивается в соответствии с табл. 1.2. комплексному Таблица 1.2 - Оценка степени среднегодового загрязнения атмосферы ( по: Пингин, 1993) Уровень Показатель Р в 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 8-16 16-32 24-48 32-64 40-80 экологической ситуации Зона экологического > 16 > 32 > 48 > 64 > 80 бедствия Пример. Рассчитайте ИЗА, если среднее содержание загрязнителей в атмосферном воздухе в пункте наблюдения составило: диоксид азота – 0,056 мг/м3; бенз(а)пирен – 0,0008 мкг/м3; диоксид серы – 2,5 мг/м3; оксид углерода – 2,7 мг/м3; бензол 0,2 мг/м3; свинец 3,4·10-4 мг/м3; пыль 0,63 мг/м3. Решение. Рассчитаем нормированное содержание для каждого загрязнителя по формуле Ιi = qср.i ⋅ ki I NO2 = 0,056 ⋅ 1,3 = 1,82 0,04 ПДК сс.i 0,0008 ⋅ 1,5 = 1,2 I Б ( А) П = 0,001 0,2 ⋅ 1,3 = 2,6 0,1 0,63 ⋅ 1 = = 1,26 0,5 I бензол = I пыль I SO2 = 2,7 ⋅ 0,85 = 0,765 3,0 3,4 ⋅ 10−4 ⋅ 1,5 = = 1,7 3,0 ⋅ 10− 4 I CO = I Pb 2,5 ⋅ 1 = 50 0,05 Из рассчитанных нормированных параметров выбираем пять веществ с максимальным значением I, т.е. диоксид серы, свинец, диоксид азота, бензол и пыль, и рассчитываем ИЗА: ИЗА = I SO + I Pb + I NO + I бензол + I пыль = 50+1,9+1,82+2,6+1,26 = 59,58 В соответствии со значением ИЗА состояние загрязнения атмосферного воздуха – критическое, что отвечает зонам ЧЭС. 2 2 Задачи для решения: Оценить загрязнение атмосферного воздуха. Вещество Азота оксид Азота диоксид Пыль нетоксичная Бензол Мазутная зола теплоэлектростанций в пересчете на ванадий Бензин нефтяной малосернистый (в пересчете на С) 1 вариант Бензол Бензин нефтяной малосернистый (в пересчете на С) Диоксид серы Мазутная зола теплоэлектростанций в пересчете на ванадий Пентоксид ванадия Пыль нетоксичная 2вариант Азота диоксид Аммиак Бензол Бензин нефтяной малосернистый (в пересчете на С) Диоксид серы Пыль нетоксичная 3 вариант Бензин нефтяной малосернистый (в пересчете на С) Диоксид серы Мазутная зола теплоэлектростанций в пересчете на ванадий Пентоксид ванадия Пыль нетоксичная Концентрация мг/куб м 0,0672 0,0672 0,1680 0,6400 0,0042 1,2 0,8960 2,5200 0,1050 0,0016 0,0014 0,12 0,0448 0,0672 1,6800 1,2000 0,0034 0,12 1,6800 0,0840 0,0042 0,0016 0,1032 4 вариант Диоксид серы Мазутная зола теплоэлектростанций в пересчете на ванадий Пентоксид ванадия Пыль нетоксичная Ртуть металлическая 5 вариант Аммиак Бензол Бензин нефтяной малосернистый (в пересчете на С) Сероуглерод Мазутная зола теплоэлектростанций в пересчете на ванадий Ртуть металлическая 6 вариант Пентоксид ванадия Пыль нетоксичная Ртуть металлическая Сероводород Ртуть металлическая Углерода оксид Угольная зола теплоэлектростанций Фенол 7 вариант Ртуть металлическая Пентоксид ванадия Сероуглерод Углерода оксид Угольная зола теплоэлектростанций 8 вариант Пыль нетоксичная Ртуть металлическая Сероводород Сероуглерод 9 вариант Фенол Формальдегид Фтороводород Хлор Этанол 10 вариант Сероуглерод 0,0560 0,0034 0,0042 0,1200 0,0002 0,0448 1,3440 3,1500 0,004 0,0014 0,0006 0,00336 0,315 0,00024 0,0168 0,000336 5,04 0,01376 0,0024 0,0006 0,0022 0,0034 2,4000 0,0224 0,2520 0,0003 0,0090 0,0056 0,0063 0,0050 0,0040 0,0630 8,4000 0,0084 Углерода оксид Угольная зола теплоэлектростанций Фенол Формальдегид 6,3000 0,0336 0,0034 0,0021 11 вариант Фенол Формальдегид Фтороводород Хлор Этанол 0,002064 0,0024 0,00344 0,024 3,44 12 вариант Сероуглерод Пыль нетоксичная Хлор Ртуть металлическая Мазутная зола теплоэлектростанций в пересчете на ванадий Аммиак Бензол Этанол 0,0865 0,008 0,024 0,0056 0,03 0,010 0,0134 3,44