Промислова екологія - Апостолюк C.O. - 8.4.1. Визначення ступеня забрудненості атмосфери

Важливими елементами моніторингу е визначення гранично допустимих концентрацій шкідливих речовин і домішок у повітрі, воді, ґрунті та продуктах харчування.

Гранично допустима концентрація (ГДК) — це максимальна кількість шкідливих речовин в одиниці об'єму або маси середовища повітря, води або ґрунту, яка практично не впливає на стан здоров'я людини. ГДК встановлюється компетентними установами, організаціями, комісіями як норма. Останнім часом при нормуванні ГДК враховують не лише вплив забруднювачів на стан здоров'я людини, але й їхній вплив на диких тварин, рослин, гриби і мікроорганізми, природні угруповання, а також клімат, прозорість атмосфери і санітарно-побутові умови життя. Нині у більшості країн світу встановлено значення ГДК для більш ніж 700 шкідливих газів, парів, пилу в повітрі.

Для санітарної оцінки ступеня забруднення атмосферного повітря важливим є визначення гранично допустимих концентрацій шкідливих речовин у повітрі населених пунктів (ГДК с. д. н.); граничнодопустимих максимальних разових концентрацій шкідливих речовин у повітрі населених пунктів (ГДК м. р. н).

Для всіх об'єктів, які забруднюють атмосферу, розраховують і встановлюють гранично допустимі викиди (ГДВ). ГДВ — це кількість шкідливих речовин, яка не повинна перевищуватися під час викиду в повітря за одиницю часу, щоб концентрація забруднювачів на межі санітарної зони не була вищою, ніж ГДК.

Гранично допустимий викид шкідливих речовин визначається за формулою

де к — коефіцієнт розведення викинутого за 1 с забруднення до допустимої норми; ГДК — гранично допустима концентрація шкідливої речовини, мг/м3.

При розрахунку ГДВ на промислових підприємствах необхідно враховувати ефект розсіювання викидів шкідливих речовин в атмосфері.

Розсіювання викидів в атмосфері залежить від: висоти труби, через яку здійснюється викид шкідливих речовин; секундного об'єму викинутих забруднень; різниці температур викинутої газової суміші та атмосферного повітря; умов вертикального та горизонтального розсіювання (температурної стратифікації); швидкості осідання забруднювальних речовин, їхньої фонової концентрації.

Для моніторингу важливим є визначення гранично допустимого навантаження (ГДН) на природне середовище. ГДН — це граничне значення господарського або рекреаційного навантаження на природне середовище, яке встановлюється з урахуванням ємності природного середовища або ресурсного потенціалу, здатності до саморегуляції і відтворення з метою охорони навколишнього середовища, виснаження та руйнування. Це поняття означає таку максимальну інтенсивність дії сукупності факторів навколишнього середовища, при якій не виявляється прямий чи побічний шкідливий вплив на організм людини та її нащадків і не погіршуються санітарні умови життя. Ці нормативи для санітарного контролю затверджені законодавчо.

Оскільки в реальних умовах людина відчуває комплексну і сумісну дію хімічних, фізичних і біологічних факторів навколишнього середовища (і це реальне навантаження визначає можливі зміни у стані здоров'я), введено поняття максимально допустимого навантаження (МДН). Під цим поняттям розуміють таку максимальну інтенсивність дії сукупності факторів навколишнього середовища, яка не має прямого чи опосередкованого шкідливого впливу на організм людини та її нащадків і не погіршує санітарних умов життя.

8.4.1. Визначення ступеня забрудненості атмосфери

Згідно з нормативно-технічною документацією, нормування якості навколишнього природного середовища здійснюється з метою встановлення гранично допустимих норм впливу на це середовище, що гарантує екологічну безпеку населення та збереження генетичного фонду, забезпечує раціональне використання та відтворення природних ресурсів за умов сталого розвитку господарської діяльності. В Україні розроблені та діють нормативи ГДК, перевищення яких за певних умов негативно впливає на стан здоров'я людини. У табл. 8.2 наведені гранично допустимі концентрації основних шкідливих речовин, що викидаються в атмосферу у населених пунктах.

З табл. 8.2 видно, що нижня межа токсичності шкідливих речовин, тобто їхня ГДК, значно відрізняється.

Таблиця 8.2. Гранично допустимі концентрації деяких шкідливих речовин у повітрі населених пунктів, мг/м3

За наявності в атмосферному повітрі декількох речовин, які здатні діяти спільно, сума їхньої концентрації не повинна перевищувати одиниці:

де С1, С2, С8,Сп — фактичні концентрації речовин в атмосферному повітрі; ГДК1, ГДК2, ГДК9, ГДКп — гранично допустимі концентрації даних речовин. Ефект сумації мають [13]:

— ацетон, акролеїн, фталевий ангідрид;

— ацетон та фенол;

— ацетон і ацетофенол;

— ацетон, фурфурол, формальдегід, фенол;

— ацетальдегід та вінілацетат;

— аерозолі п'ятиоксиду ванадію та окисів марганцю;

— аерозолі п'ятиоксиду ванадію та сірчистий ангідрид;

— аерозолі п'ятиоксиду ванадію та триокису хрому;

— бензол та ацетофенон;

— вольфрамовий та сірчистий ангідриди;

— гексахлорид і фазолон;

— 1,2-дихлорпропан, 1,2,3-трихлорпропан і тетрахлоретилен;

— ізобутенилкарбінол, деметилвінілкаринол;

— метилгідропірен і метилентетрагідропірен;

— озон, діоксид азоту та формальдегід;

— оксид вуглецю, діоксид азоту, формальдегід, гексан;

— сірчистий ангідрид та аерозоль сірчаної кислоти;

— сірчистий ангідрид та нікель металевий;

— сірчистий ангідрид і сірководень;

— сірчистий ангідрид і діоксид азоту;

— сірчистий ангідрид, окис вуглецю, пил конверторного виробництва;

— сірчистий ангідрид, оксид вуглецю, діоксид азоту та фенол;

— сірчистий ангідрид і фенол;

— сірчистий ангідрид і фтористий водень;

— сірчаний та сірчистий ангідриди, аміак та оксиди азоту;

— сильні мінеральні кислоти (сірчана, соляна та азотна);

— фенол та ацетофенон;

— фурфурол, метиловий та етиловий спирти;

— циклогексан і бензол;

— етилен, пропілен, бутилен, амілен.

Ефект потенціювання властивий таким речовинам:

— бутилакрилат і метилметакрилат з коефіцієнтом 0,8;

— фтористий водень і фторсолі з коефіцієнтом 0,8.

Потенціювання — взаємне посилення впливу двох або більшої кількості агентів навколишнього середовища, при якому сумарний ефект їх взаємного впливу перевищує суму ефектів, що виникають при ізольованій дії кожного з цих агентів зокрема.

Речовини, для яких ГДК у населених місцях не визначені, оцінюються за приблизними безпечними рівнями впливу ОБРВ.

Для того щоб визначити стан забруднення повітря, спричинений одночасно декількома речовинами, часто використовують комплексний показник — індекс забруднення атмосфери (ІЗА). Для його розрахунку нормовані на відповідні значення ГДК, середні концентрації домішок за допомогою розрахунків приводять до концентрації діоксиду сірки (коефіцієнт К у табл. 8.2), а отримані значення додають. Отриманий таким чином показник ІЗА вказує, у скільки разів сумарний рівень забрудненості атмосфери кількома речовинами перевищує ГДК діоксиду сірки. Для кожного населеного пункту визначено конкретний перелік п'яти пріоритетних домішок, за якими розраховується індекс забруднення атмосфери ІЗА.

Викиди характеризують за кількістю забруднювальних речовин, їхнім хімічним складом, концентрацією, агрегатним станом.

Промислові викиди поділяються на організовані та неорганізовані. Організовані промислові викиди потрапляють в атмосферу через спеціально споруджені газоходи, повітропроводи та труби.

Неорганізовані викиди надходять в атмосферу у вигляді ненаправлених потоків унаслідок порушення герметизації, невиконання вимог охорони атмосфери при навантаженні та розвантаженні штучних вантажів, порушення технології виробництва або несправності обладнання.

За агрегатним станом викиди поділяють на 4 класи: І — газоподібні та пароподібні; II — рідкі; III — тверді; IV — змішані.

За величиною маси викиди об'єднують в б груп, т/доб: 1 група — маса менше 0,01 включно; 2 група — від 0,01 до 0,1; 3 група — від 0,1 до 1; 4 група — від 1 до 10; 5 група — від 10 до 100; 6 група — понад 100.

Викиди підлягають періодичній інвентаризації, тобто систематизації відомостей про розподіл джерел викидів на території об'єкта, їхню кількість та склад [13]. Метою інвентаризації (рис. 8.5) є: визначення викидів шкідливих речовин, що потрапляють в атмосферу від об'єктів; оцінювання впливу викидів на навколишнє середовище, встановлення ГДВ або ТПВ; вироблення рекомендацій з організації контролю викидів; оцінювання стану очисного обладнання та екологічності технологій і виробничого обладнання; планування черговості природоохоронних заходів.

Рис. 8.5. Послідовність інвентаризації викидів в атмосферу

Інвентаризація здійснюється один раз на 5 років згідно з Інструкцією з інвентаризації викидів забруднювальних речовин в атмосферу. Джерела забруднення атмосфери визначаються із схем виробничого процесу підприємства. Для діючих підприємств контрольні точки приймають по периметру санітарно-захисної зони. Заміри параметрів викидів здійснюють працівники лабораторії підприємства або лабораторії санітарно-епідеміологічної станції.

Основними параметрами, які характеризують викиди забруднювальних речовин в атмосферу, є вид виробництва, джерело виділення шкідливих речовин, число джерел викидів, координати розташування викиду, висота джерела викиду, діаметр устя труби, параметри газоповітряної суміші на виході з джерела викиду (швидкість, об'єм, температура), характеристика газоочисних пристроїв, види та кількість шкідливих речовин тощо.

Шкідливі речовини, що потрапляють в атмосферу від промислових та транспортних підприємств, енергетичних установок, транспортних засобів, розчиняються в повітрі та переносяться рухомими потоками повітря на великі відстані. Розсіювання забруднень призводить до зниження концентрації шкідливих речовин у зонах їх викиду та до одночасного збільшення площ із забрудненим повітрям [13].

На характер поширення шкідливих речовин в атмосфері та на розмір зон забруднення впливають метеорологічні умови (горизонтальний та вертикальний рух мас повітря, його швидкість, температура, вологість, дощ, сніг, наявність хмар).

Крім метеорологічних факторів, на розсіювання забруднень діє рельєф місцевості, наявність лісів, водоймищ, гір тощо. На забрудненість міст та населених пунктів впливають їхнє планування та озеленення.

Розрахунок забруднення атмосфери викидами промислових підприємств виконується за "Методикою розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств" (ОНД-86) або за "Збірником методик розрахунку викидів в атмосферу забруднювальних речовин".