Под качеством атмосферного воздуха понимаютсовокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Основные критерии опасности загрязнения воздуха основаны на санитарно-гигиеническом нормативе – ПДК.
Нормативами качества воздуха определены допустимые пределы содержания вредных веществ как в производственной (предназначенной для размещения промышленных предприятий, опытных производств научно-исследовательских институтов и т.п.), так и в селитебной зоне (предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений) населенных пунктов.
Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны ПДКрз – концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, на протяжении всего рабочего стажа не должна вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих. ПДКрз представляет собой норматив, ограничивающий воздействие вредного вещества на взрослую работоспособную часть населения в течение периода времени, установленного трудовым законодательством.
Предельно допустимая концентрация максимально разовая ПДКмр – концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека. Понятие ПДКмр используется при установлении научно-технических нормативов – предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ.
Предельно допустимая концентрация среднесуточная ПДКсс – это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Таким образом, ПДКсс рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДКсс может выступать в качестве «эталона» для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне.
В табл. 7 представлены примеры различных видов предельно допустимых концентраций некоторых загрязнителей в воздухе.
Таблица 7
Соотношение различных видов ПДК в воздухе для некоторых веществ
Вещество
ПДKсс, мг/м3
ПДKмр, мг/м3
ПДKрз, мг/м3
Азота оксид (II)
0,06
0,6
Kобальта сульфат
0,0004
0,001
0,005
4-хлоранилин
0,01
0,04
0,30
Согласно действующим положениям для некоторых загрязняющих веществ в воздухе можно суммировать их вредное воздействие при наличии n таких ингредиентов соответственно с концентрациями Ci и предельно допустимыми концентрациями ПДКi (i = 1, … n) требуется, чтобы выполнялось соотношение (1):
(1).
К вредным веществам, обладающим суммацией действия, относятся, как правило, близкие по химическому строению либо характеру влияния на организм человека, например:
- акриловая и метакриловая кислоты;
- аммиак и сероводород;
- оксиды азота (II) и (IV), мазутная зола и диоксид серы;
Вместе с тем многие вещества при одновременном присутствии в атмосферном воздухе не обладают эффектом суммации, т.е. их содержание в воздухе не должно превышать предельно допустимые значения концентраций независимо от наличия других загрязнителей.
В том случае, когда отсутствуют значения ПДК, для оценки гигиенической опасности вещества можно пользоваться значением ВДК или показателем ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВ).
Уровень загрязненности атмосферы обычно описывается набором статистических характеристик для ряда контролируемых вредных веществ. Для оценки степени загрязнения средние (максимальные) концентрации веществ нормируются на величину средней (максимальной) концентрации для большого региона или на санитарно-гигиенический норматив (ПДК).
Нормированные характеристики загрязнения атмосферы иногда называют индексом загрязнения атмосферы (ИЗА). В практической работе используют большое количество различных ИЗА. Некоторые из них основаны на косвенных показателях загрязнения атмосферы, например, на видимости атмосферы, на коэффициенте прозрачности. ИЗА можно разделить на две основные группы:
- единичные индексы загрязнения атмосферы одной примесью;
- комплексные показатели загрязнения атмосферы несколькими веществами.
К единичным индексам относятся:
- Коэффициент для выражения концентрации примеси в единицах ПДК (a), т.е. значение максимальной или средней концентрации, приведенное к ПДК:
(2).
Этот ИЗА используют как критерий качества атмосферного воздуха по отдельным примесям.
- Повторяемость (g) концентраций примеси в воздухе выше заданного уровня по посту либо по К постам города за год. Это процент (%) случаев превышения заданного уровня разовыми значениями концентрации примеси:
(3),
где n – число наблюдений за рассматриваемый период, m – число случаев превышения разовыми концентрациями предельно допустимых на посту.
- ИЗА (I) отдельной примесью – количественная характеристика уровня загрязненности атмосферы, учитывающая класс опасности вещества через нормирование на опасность SO2:
(4),
где Qг – среднегодовая концентрация примеси, Кi – константа для различных классов опасности веществ по приведению к степени вредности диоксида серы.
Для различных классов опасности Кi принимается равным:
класс опасности 1 2 3 4
Кi 1,7 1,3 1,0 0,9
Расчет ИЗА основан на предположении, 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. Данный ИЗА используют для характеристики вклада отдельных примесей в общий уровень загрязнения атмосферы за данный период времени на данной территории и для сравнения степени загрязнения атмосферы различными веществами.
Разделение химических соединений на 4 класса опасности осуществляется в зависимости от токсичности (см. табл. 8). Учет класса опасности позволяет дифференцированно подходить к обоснованию необходимых профилактических мероприятий (например, к мерам безопасности при работе с различными веществами), а также предварительно оценивать сравнительную опасность воздействия тех или иных веществ на организм человека.
Таблица 8
Классы опасности химических соединений в зависимости от
характеристик их токсичности
Показатели
Kлассы опасности
I чрезвычайно опасные
II высоко-
опасные
III умеренно опасные
IV мало-
опасные
ПДKрз, мг/м3
меньше 0,1
0,1-1,0
1-10
больше 10
ЛД50 при введении в
желудок, мг/кг массы тела
меньше 15
15-150
150-5000
больше 5000
Примеры веществ
Hg
NO2, H2SO4
SO2, пыль
СО, NH3
К комплексным индексам относятся:
- комплексный индекс загрязнения атмосферы города (КИЗА) – это количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого n веществами, присутствующими в воздухе:
(5),
где Ii – единичный индекс загрязнения атмосферы (см. формулу 4).
- Комплексный индекс загрязнения атмосферы приоритетными веществами – количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы приоритетными веществами, определяющими загрязнения атмосферы в городе. Рассчитывается аналогично КИЗА.
Для оценки загрязнения атмосферного воздуха проводят обработку данных постов наблюдений. Она может быть выполнена также по отдельным районам или в целом по городу на основании суммировании исходных данных наблюдений на всех постах. Основными результатами анализа экспериментальных данных являются помимо перечисленных индексов загрязнения атмосферы явлются:
- графики взаимосвязи характеристик загрязнения с метеопараметрами (скоростью и направлением ветра, осадками, приземными инверсиями,
туманами и др.);
- карты-схемы распределения характеристик загрязнения на территории города или промышленного района в отдельные периоды наблюдений, характерные по условиям погоды и выбросов;
- «розы загрязнения» в отдельных пунктах и в целом по городу по данным повторяемости значений концентраций при разных направлениях ветра;
- таблицы характеристик загрязнения в отдельных пунктах при различных выбросах.
Подфакельные наблюдения позволяют оценить максимальные концентрации загрязняющих веществ при направлении факела от предприятия на тот или иной район города. При их обработке определяют средние (максимальные) значения концентраций на каждом из выбранных расстояний от источника (при наличии не менее 50 случаев наблюдений), исследуют зависимость появления максимальных концентраций от расстояния x до источника выброса.
Результаты наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в атмосферном воздухе на телевизионных вышках и высотных башнях позволяют охарактеризовать распределение концентраций примесей над городом по высоте.
(1).
(2).
(3),
(4),
(5),