2.2. Нормирование примесей в атмосферном воздухе

Примеси, поступающие в атмосферу, оказывают различное токсическое воздействие на организм человека (канцерогенное, мутагенное, в виде запаха и др.) Эти обстоятельства вызвали необходимость устанавливать для загрязняющих веществ санитарно-гигиенические нормативы, основной характеристикой которых является допустимая концентрация веществ.

Санитарно-гигиенические нормативы устанавливаются в интересах охраны здоровья человека и сохранения генетического фонда некоторых популяций растительного и животного мира. Гигиеническое нормирование охватывает также производственную и жилищно-бытовую сферу жизни человека.

Санитарно-гигиеническое нормирование загрязнения атмосферы в настоящее время разработано наиболее полно и научно обосновано.

Нормирование выбросов загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферу производится путем установления значений предельно допустимых выбросов (ПДВ) этих веществ для всех источников выбросов.

ПДВ — это масса выбросов вредных веществ в единицу времени от данного источника или совокупности источников загрязнения атмосферы производственного объекта (промплощадки, предприятия, населенного пункта, города и т. д.) с учетом перспективы развития всех предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере, создающая приземные концентрации, не превышающие их предельно допустимые концентрации (ПДК) для населения, растительного и животного мира, если нет других, более жестких экологических требований или ограничений (с осреднением в любой 20-минутный период времени).

Нормативы ПДВ являются основой для проведения экологической экспертизы и планирования мероприятий по снижению загрязнения атмосферы..

Наиболее полный перечень веществ, загрязняющих атмосферный воздух, с рекомендуемыми для них кодами приведен в подготовленном НИИ «Атмосфера» Госкомэкологии России издании [11:9]. Российский реестр потенциально опасных химических и биологических веществ Минздрава России в 1998 г. выпустил гигиенические нормативы, содержащие перечни ПДК¹.

Первым этапом любого нормирования загрязнения атмосферы является инвентаризация источников выделения и выбросов ЗВ, которая на практике выполняется:

• методом инструментального измерения;

• расчетным методом.

Настоящее издание основывается на методиках, принятых в практике инвентаризации расчетным методом, имеющим в ряде случаев определенные преимущества и незаменимом при принятии проектных решений.

Расчетный метод основывается:

• на материальном балансе технологического процесса;

• на использовании удельных показателей выделений ЗВ за единицу времени либо отнесенных к единице оборудования, массе продукции, сырья или расходных материалов.

В действующей природоохранной нормативно-технической документации в области защиты атмосферы от загрязнения [11:1, 5, 16] приняты следующие понятия.

Источник выделения ЗВ — объект, в котором происходит образование ЗВ (установка, аппарат, устройство, емкость для хранения, двигатель, свалка отходов и т. п.).

Источник загрязнения атмосферы (источник выброса) — объект, от которого загрязняющее вещество поступает в атмосферу (труба, вентиляционная шахта, аэрационный фонарь, открытая стоянка транспорта и т. п.).

Возможны следующие сочетания источников загрязнения атмосферы (выброса) и источников выделения ЗВ.

• Один источник выделения — один источник загрязнения (выброса). Например, котельная имеет одну топочную камеру и одну дымовую трубу.

• Один источник выделения — несколько источников загрязнения (выброса). Например, в помещении производится полная окраска автобуса, а для вентиляции используются три крышных вентилятора.

• Несколько источников выделения — один источник загрязнения (выброса). Например, гараж имеет один вентилятор, удаляющий из всех помещений через единую вытяжную систему выхлопные газы пятидесяти автомобилей.

— Несколько источников выделения — ряд источников загрязнения (выброса). Например, в общем помещении цеха работают 3 заточных и 17 металлорежущих станков, 2 поста электросварки и одна газорезка, а для вентиляции используется одна общеобменная приточно-вытяжная вентсистема и 4 местных вытяжных системы.

Все источники загрязнения атмосферы (источники выброса) подразделяются в соответствии с классификацией, приведенной на рис. 2.1, при этом используются термины, имеющие следующие определения.

Рис. 2.1. Классификация источников загрязнения атмосферы

Стационарный источник — источник, имеющий постоянное место в пространстве относительно заводской системы координат (труба котельной, открытые фрамуги цеха и т. п.).

Передвижной источник — источник, не занимающий постоянное место на территории предприятия (транспортные средства, передвижные компрессоры и дизель-генераторы электросварки и т. п.).

Организованный источник— источник, осуществляющий выброс через специально сооруженные устройства (трубы, газоходы, вентиляционные шахты).

Неорганизованный источник— источник загрязнения, осуществляющегося в виде ненаправленных потоков газа, как результат, например, нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неэффективной работы систем по отсосу газов (пыли) в местах загрузки (выгрузки) или хранения продукта

(топлива), а также пылящие отвалы, открытые емкости, стоянки, площадки малярных работ и т. п.

Точечный источник— источник в виде трубы или вентиляционной шахты с размерами сечения, близкими друг к другу ' (трубы круглого, квадратного, прямоугольного сечения и т. п.).

Линейный источник— источник в виде канала (щели) для прохода загрязненного газа (воздуха) с поперечным сечением, имеющим значительную протяженность (длину): в несколько раз большую, чем ширина (высота), например, ряд открытых, близко расположенных в одну линию оконных фрамуг, либо аэрационные фонари и т. п.

Плоскостной источник— источник, имеющий значительные геометрические размеры площадки, по которой относительно равномерно происходит выделение загрязнений, и, в том числе, как результат рассредоточения на площадке большого числа источников (бассейн, открытая стоянка автотранспорта и т. п.).

Отнесение источника загрязнения (выброса) к точечному, линейному или плоскостному типу производится с целью определения математического аппарата, который используется впоследствии при расчете рассеивания загрязнения в атмосфере в соответствии с ОНД-86.

Для каждого вредного вещества в воздухе устанавливают два нормативных значения: предельно допустимую концентрацию в воздухе рабочей зоны (ПДК_р.з.) и предельно допустимую концентрацию в атмосферном воздухе ближайшего населенного пункта (ПДК_а.в.)

ПДК_р.з - это концентрация вредных химических веществ(в воздухе на уровне двух метров от пола), которая при работе не более 41 часа в неделю в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний у работающих и их детей.

ПДК_а.в. - это предельная концентрация вредных химических веществ, которая на протяжении всей жизни человека не должна оказывать на него вредного воздействия, включая отдаленные последствия на окружающую среду в целом.

Обычно ПДК_р.з. > ПДК_а.в. На территории предприятия содержание примесей принимают равным 0,3ПДК_р.з. Трехкратное снижение нормы содержания примесей в воздухе на территории предприятия по сравнению с ПДК_р.з. вызвано тем, что этот воздух используется для вентиляции производственных помещений (приточная вентиляция). Поэтому он должен быть более чистым.

Для воздуха населенных пунктов установлены два вида ПДК:

• максимально разовая ПДК (ПДК_м.р.) - с целью предупреждения негативных рефлекторных реакций (ощущение запаха, световой чувствительности глаз и т.п.) при кратковременном воздействии примесей;

• среднесуточная ПДК (ПДК_с.с.) - для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и других видов воздействия примеси на организм человека; в этом случае концентрация вредных веществ определяется в пробах, отобранных в течение 20-30 минут.

В воздухе населенных пунктов с населением более 200 тыс. человек и в курортных зонах концентрация вредных веществ с учетом рассеивания не должна превышать 80 % от ПДК_м.р.

На практике имеет место следующее неравенство (см. табл.1):

ПДК_р.з > ПДК_м.р. > ПДК_с.с. (1)

Таблица 1

Вредное вещество	Рабочая зона	Атмосферный воздух
	ПДК Р.З.	ПДК м.р.	ПДК с.с.
СО	20 мг/м3	5	3
NO2	2	0.085	0.04

Наибольшая концентрация С любого вредного вещества в приземном слое воздуха за пределами санитарно-защитной зоны СЗЗ предприятия не должна превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации:

С ≤ ПДК_м.р. (2)

При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их безразмерная суммарная концентрация должна удовлетворять условию:

С₁ / ПДК₁ + С₂ / ПДК₂+ … + С_n / ПДК_n ≤ 1, (3)

где С₁, С₂, …, С_n - концентрация вредных веществ в атмосфере в одной и той же точке местности, мг/м³; ПДК₁, ПДК₂, ..., ПДК_n - максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере, мг/м³

Эффектом однонаправленного действия (суммации) обладает ряд вредных веществ: SO₂ и NO₂, SO₂ и H₂S, сильные минеральные кислоты (серная, соляная, азотная), озон, формальдегид и другие (более 30 наименований веществ в различной их комбинации друг с другом).

Для вредных веществ, ПДК которых не утверждены Министерством здра­воохранения, определены (обычно на 3 года) ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ). Таких веществ в настоящее время более 1300 на­именований.

При проектировании предприятий в районах, где атмосферный воздух уже загрязнен выбросами от других, ранее построенных и действующих предпри­ятий, необходимо нормировать их выбросы с учетом уже присутствующих в воздухе примесей. Их содержание рассматривается в качестве фоновой концентрации С_ф. Если имеется несколько источников выбросов вредных веществ, то требования к качеству воздуха определяются следующим образом:

- на территории предприятия

(4)

- для воздуха населенного пункта

, (5)

где Сi - концентрация вредного вещества, поступающего от i-го источника; С_mi - наибольшая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе на­селенного пункта от i-го источника; N - число источников, через которые дан­ное вредное вещество поступает в воздушный бассейн.

Если в атмосферном воздухе присутствуют выбросы нескольких веществ, обладающих эффектом суммации, то необходимо переходить к безразмерным концентрациям. Условия санитарных норм будут выполнены, если:

при q_i = C_i / (ПДК _i - C_фi). (6)

Контрольные вопросы

1. Общая схема загрязнения атмосферы.

2. Охарактеризуйте основные источники загрязнения атмосферы.

3. Основы санитарно-гигиенического нормирования вредных веществ в воздухе.

4. Нормирование загрязнения воздуха рабочей зоны и населенных пунктов.

5. Учет фонового загрязнения атмосферы при проектировании промышленных и гражданских объектов.

Лекция 2. Основные физико-химические свойства пылей, параметры очищаемых газов и оценка эффективности систем пылеочистки