Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

V. Комбинированное действие многокомпонентных смесей

Тема 1. Принципы экологического нормирования качества окружающей среды. Введение в экологический мониторинг

В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, «гарантирующих ¹⁾ экологическую безопасность населения, ²⁾ сохранение генофонда, обеспечивающих ³⁾ рациональное использование и ⁴⁾ воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности».

Под воздействием понимается антропогенная (антропотехногенная) деятельность, вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду. Таким образом, подразумевается наложение граничных условий (нормативов) как на само воздействие, так и на факторы среды, отражающие и воздействие, и отклики экосистем. Исторически первыми были установлены нормативы приемлемых для человека условий среды (прежде всего, производственной). Важно учитывать, что человек не является самым чувствительным из биологических видов, соответственно принцип «Защищен человек — защищены и экологические системы» неверен.

Экологическое нормирование подразумевает учет так называемой допустимой нагрузки на экологическую систему, под воздействием которой отклонение от нормального состояния экосистемы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды. К настоящему времени известны лишь отдельные попытки учета нагрузки для растений суши и для сообществ водоемов рыбохозяйственного назначения.

Как экологическое нормирование, так и санитарно-гигиеническое нормирование основаны на знании эффектов, оказываемых разнообразными факторами воздействия на живые организмы. Одним из важных понятий в токсикологии и в нормировании является понятие вредного вещества:

o вредными принято называть все вещества, воздействие которых на биологические системы может привести к отрицательным последствиям;

o все ксенобиотики (чужеродные для живых организмов, искусственно синтезированные вещества) рассматривают как вредные.

Установление нормативов качества окружающей среды и продуктов питания основывается на концепции пороговости воздействия. Порог вредного действия — это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме возникают ¹⁾ изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или ²⁾ скрытая (временно компенсированная) патология. Иными словами пороговая доза вещества (или любое иное пороговое действие) вызывает у биологического организма отклик, который не может быть скомпенсирован за счет гомеостатических механизмов.

Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются и утверждаются специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей природной среды и госсанэпиднадзора (Роспотребнадзора).

***

Основным понятием, положенным в основу системы отечественного гигиенического нормирования является понятие предельно допустимой концентрации.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) – нормативы, устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха, воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих), которые при воздействий за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.

Таким образом, санитарно-гигиеническое нормирование охватывает все среды, различные пути поступления вредных веществ в организм, хотя редко отражает ¹⁾ комбинированное действие (одновременное или последовательное действие нескольких веществ при одном и том же пути поступления) и не учитывает эффектов ²⁾ комплексного воздействия (поступления вредных веществ в организм различными путями и с различными средами – с воздухом, водой, пищей, через кожные покровы) и ³⁾ сочетанного воздействия всего многообразия физических, химических и биологических факторов окружающей среды. Существуют лишь ограниченные перечни веществ, обладающих эффектом суммации при их одновременном содержании в атмосферном воздухе («Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» ГН 2.1.6.1338-03):

I. Эффектом суммации обладают

------------------------------------------------------------------

| 1|Аммиак, сероводород |

|--+-------------------------------------------------------------|

| 2|Аммиак, сероводород, формальдегид |

|--+-------------------------------------------------------------|

|… |… |

|--+-------------------------------------------------------------|

|51|Циклогексан и бензол |

|--+-------------------------------------------------------------|

|52|Этилен, пропилен, бутилен и амилен |

------------------------------------------------------------------

II. При совместном присутствии эффектом неполной суммации обладают

------------------------------------------------------------------

|53|Вольфрамат натрия, парамолибдат аммония, свинца ацетат|

| |(коэффициент комбинированного действия (Ккд) равен 1,6 |

|--+-------------------------------------------------------------|

|54|Вольфрамат натрия, мышьяковистый ангидрид, парамолибдат|

| |аммония, свинца ацетат (Ккд равен 2,0) |

|--+-------------------------------------------------------------|

|55|Вольфрамат натрия, германия диоксид, мышьяковистый ангидрид,|

| |парамолибдат аммония, свинца ацетат (Ккд равен 2,5) |

------------------------------------------------------------------

III. При совместном присутствии сохраняются ПДК индивидуальных веществ

------------------------------------------------------------------

|56|Гексиловый, октиловый спирты |

|--+-------------------------------------------------------------|

|57|Серы диоксид, цинка оксид |

------------------------------------------------------------------

IV. Эффектом потенцирования обладают

------------------------------------------------------------------

|58|Бутилакрилат и метилакрилат с коэффициентом 0,8 |

|--+-------------------------------------------------------------|

|59|Фтористый водород и фторсоли с коэффициентом 0,8 |

------------------------------------------------------------------

V. Комбинированное действие многокомпонентных смесей

Не обладают эффектом суммации 2-, 3- и 4-компонентные

смеси, включающие диоксид азота и/или сероводород и входящие в

состав многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха, если

удельный вес концентраций одного из них, выраженный в долях

соответствующих максимальных разовых ПДК, составляет:

- в 2-компонентной смеси - более 80%;

- в 3-компонентной - более 70%;

- в 4-компонентной - более 60%.

Анализ того, как изменяются с течением времени значения предельно допустимых концентраций, свидетельствует об относительности знаний о безопасности или опасности тех или иных веществ. Например, в пятидесятые годы ХХ века ДДТ считался одним из безопаснейших для человека инсектицидов и широко рекламировался для использования в быту.

Для веществ, о действии которых не накоплено достаточной информации, могут устанавливаться временно допустимые концентрации (ВДК) – полученные расчетным путём нормативы, рекомендованные для использования на срок 2-3 года.

***

Степень токсичности веществ принято характеризовать величиной токсической дозы — количеством вещества (отнесенным, как правило, к единице массы животного или человека), вызывающим определенный токсический эффект. Чем меньше токсическая доза, тем выше токсичность. Различают среднесмертельные (ЛД₅₀), абсолютно смертельные (ЛД₁₀₀), минимально смертельные (ЛД_0-10) и др. дозы. Цифры в индексе отражают вероятность (в %) появления определенного токсического эффекта — в данном случае, смерти, в группе подопытных животных. Доза ЛД₅₀ (гибель половины подопытных животных) дает наиболее определенную в количественном отношении характеристику токсичности. Величина токсической дозы не используется в системе нормирования.

***

Санитарно-гигиенические и экологические нормативы определяют качество окружающей среды по отношению к здоровью человека и состоянию экосистем, но не указывают на источник воздействия и не регулируют его деятельность.

Требования, предъявляемые к источникам воздействия, отражают научно-технические нормативы. К научно-техническим нормативам относятся: ¹⁾ нормативы выбросов и ²⁾ нормативы сбросов вредных веществ (ПДВ и ПДС), а также ³⁾ технологические, ⁴⁾ строительные, ⁵⁾ градостроительные нормы и правила, содержащие требования по охране окружающей природной среды. В основу установления научно-технических нормативов положен следующий принцип: при условии соблюдения этих нормативов предприятиями региона содержание любой примеси в воде, воздухе и почве должно удовлетворять требованиям санитарно- гигкенического нормирования.

Научно-техническое нормированиепредполагает введение ограничений деятельности хозяйственных объектов в отношении загрязнения ок ружающей среды, иными словами, определяет предельно допустимые потоки вредных веществ, которые могут поступать от источников воздействия в воздух, воду, почву. Таким образом, от предприятий требуется не обеспечение тех или иных ПДК, а соблюдение пределов выбросов и сбросов вредных веществ, установленных для объекта в целом или конкретных источников, входящих в его состав.

Зафиксированное превышение величин ПДК в окружающей среде само по себе не является нарушением со стороны предприятия, хотя, как правило, служит сигналом невыполнения установленных научно-технических нормативов (или свидетельством необходимости их пересмотра).

Постановлением Правительства РФ от 3 августа 1992 года № 543 принят «Порядок разработки и утверждения экологических нормативом выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду, лимитов использования природных ресурсов, размещения отходов».

***

Нормирование качества воздуха

Под качеством атмосферного воздуха понимают совокупность 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.

Нормативами качества воздуха населенных пунктов определены допустимые пределы содержания вредных веществ в:

ü производственной зоне – территории предназначенной для размещения промышленных предприятий, опытных производств научно-исследовательских институтов и т.п.);

ü селитебной зоне – территории предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и сооружений населенных пунктов.

Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программ наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТом 17.2.1.03-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения.

1. Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДК_РЗ) — 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 метров над уровнем пола или площади, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих. Таким образом, ПДК_РЗ представляет собой норматив, ограничивающий воздействие вредного вещества на взрослую работоспособную часть населения в течение периода времени, установленного трудовым законодательством. Совершенно недопустимо сравнивать уровни загрязнения селитебной зоны с установленными ПДК_РЗ, а также говорить о ПДК в воздухе вообще, не уточняя, о каком нормативе идет речь.

2. Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДК_МР) — 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 ПДК_МР используется при установлении предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ. В результате рассеяния примесей в воздухе при неблагоприятных метеорологических условиях на границе санитарно-защитной зоны предприятия концентрация вредного вещества в любой момент времени не должна превышать ПДК_МР.

3. Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК_СС) — 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, ПДК_СС должна быть 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 ПДК_СС может выступать в качестве «эталона» для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне. Но использование этого норматива в качестве единицы измерения (например, пять ПДК_СС по оксидам азота) методологически неверно. Пример соотношения различных видов ПДК в воздухе для некоторых веществ:

Регламентируются гигиеническими нормативами «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» ГН 2.1.6.1338-03):

-----------------------------------------------------------------------------------------------

| | | |(не |----------------------| |ности|

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

…

| 4 |Азота диоксид | 10102-44-0 | | 0,085 | 0,04 | рефл.-рез. | 2 |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

…

| 53|Бензин (нефтяной, мало- | 8032-32-4 | | 5 | 1,5 | рефл.-рез. | 4 |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

…

|463|Сера диоксид | 7446-09-5 | | 0,5 | 0,05 | рефл.-рез. | 3 |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

|464|Серная кислота | 7664-93-9 | | 0,3 | 0,1 | рефл.-рез. | 2 |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

|553|Хлорбензол | 108-90-7 | | 0,1 | - | рефл. | 3 |

|---+-------------------------+--------------+------+------------+---------+------------+-----|

Лимитирующий (определяющий) показатель вредности характеризует направленность биологического действия вещества – рефлекторное (рефл.) и резорбтивное (рез.).

o Под рефлекторным действием понимается реакция со стороны рецепторов верхних дыхательных путей – ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т.п. Указанные эффекты возникают при кратковременном воздействии вредных веществ, поэтому рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой ПДК (ПДК_МР),

o Под резорбтивным действием понимают возможность развития общетоксических, гонадотоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и длительности ее вдыхания. С целью предупреждения развития резорбтивного действия устанавливается среднесуточная ПДК (ПДК_СС).

Предложен ряд комплексных показателей загрязнения атмосферы (совместно несколькими загрязняющими веществами). Наиболее распространенным и рекомендованным методической документацией является комплексный (суммарный) индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Его рассчитывают как сумму нормированных по ПДК_СС и приведенных к концентрации диоксида серы средних содержаний различных веществ (руководящий документ «Руководство по контролю загрязнения атмосферы» РД52.04.186-89):

где Yi — единичный индекс загрязнения для i -ого вещества; qcpi — средняя концентрация i -ого вещества; ПДК_cci — ПДК_ССдля i -ого вещества; с_i — безразмерная константа приведения степени вредности i -ого вещества к вредности диоксида серы, зависящая от того, к какому классу опасности принадлежит загрязняющее вещество:

Для сопоставления данных о загрязненности несколькими веществами атмосферы разных городов или районов города комплексные индексы загрязнения атмосферы должны быть рассчитаны для одинакового количества примесей. Оценка суммарного ИЗА проводится не менее чем для четырех примесей. При составлении ежегодного списка городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы для расчета комплексного индекса рекомендуется используют значения единичных индексов тех пяти веществ, у которых эти значения наибольшие.

Предложены и другие методы расчета комплексных показателей загрязнения атмосферного воздуха, например:

В последнее время растет число публикаций, описывающих эффекты действия поллютантов на биоту, в том числе атмосферных примесей на растительность. Так, установлено, что хвойные породы деревьев, лишайники чувствительнее прочих видов реагируют на присутствие в воздухе кислых газов, в первую очередь, сернистого ангидрида (SO₂). Исследователи предлагают установить предельно допустимые концентрации для диких видов с тем, чтобы использовать эти нормативы при оценке ущерба и ограничении воздействия на особо охраняемые природные объекты. Однако широкое применение чувствительность растений нашла лишь в биологическом мониторинге; экологическое нормирование состояния атмосферного воздуха на практике фактически не реализовано.

Установление ПДК каждого вещества требует продолжительных экспериментальных исследований, тогда как новые химические соединения и их комбинации получают, синтезируют и внедряют в производство значительно быстрее. Поэтому используют расчетные методы определения ПДК (с помощью регрессионного анализа), которые позволяют прогнозировать токсическое действие химических соединений, исходя из их физикохимических характеристик и результатов простейших токсикологических исследований.

***

Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86).

Методика ОНД-86 была официально принята в 1987 г. и остается действующим инструментом, устанавливающим требования в части расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе при размещении и проектировании предприятий, нормировании выбросов в атмосферу реконструируемых и действующих предприятий, а также при проектировании воздухозаборных сооружений.

ü Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, подлежит применению при проектировании предприятий, а также при нормировании выбросов в атмосферу реконструируемых и действующих предприятий.

ü Методика предназначена для расчета приземных концентраций (в двухметровом слое над поверхностью земли), а также вертикального распределения концентраций вредных веществ.

ü Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха характеризуется наибольшим рассчитанным значением концентрации, соответствующим неблагоприятным метеорологическим условиям, в том числе, опасной скорости ветра.

ü Действие методики не распространяются на расчет концентраций на дальних (более 100 км) расстояниях от источников выброса.

ü В зависимости от высоты Н устья источника выброса вредного вещества над уровнем земной поверхности указанный источник относится к одному из следующих четырех классов:

а) высокие источники (выше 50 м);

б) источники средней высоты (от 10 до 50 м высотой);

в) низкие источники (от 2 до 10 м высотой);

г) наземные источники (высотой до 2 м).

ü Для источников всех указанных классов в расчетных формулах длина (высота) выражена в метрах, время – в секундах, масса вредных веществ – в граммах, их концентрация в атмосферном воздухе – в миллиграммах на кубический метр, концентрация на выходе из источника – в граммах на кубический метр.

ü При одновременном совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких (n) веществ, обладающих в соответствии с перечнем, утвержденным органами здравоохранения, суммацией вредного действия, для каждой группы указанных веществ однонаправленного вредного действия рассчитывается ¹⁾ безразмерная суммарная концентрация q или ²⁾ значения концентрации n вредных веществ, обладающих суммацией вредного действия, приводятся условно к значению концентрации с одного из них.

Безразмерная концентрация q определяется по формуле:

С = С₁/ПДК₁ + C₂ /ПДК₂ + … + Cn / ПДКn

где с₁, с₂,..., сn (мг/м³) – расчетные концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке местности; ПДК₁, ПДК₂,..., ПДК_n (мг/м³) – соответствующие максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе.

Приведенная концентрация C рассчитывается по формуле:

С = С₁ + C₂*(ПДК₁/ ПДК₂) + … + Cn*(ПДК₁/ ПДКn)

где C₁ – концентрация вещества, к которому осуществляется приведение; ПДК₁ – его ПДК; C₁... Cn и ПДК₂... ПДКn – концентрации и ПДК других веществ, входящих в группу суммации.

ü Расчетами определяются разовые концентрации, относящиеся к 20-30-минутному интервалу осреднения.

ü Расчет концентраций вредных веществ, претерпевающих полностью или частично химические превращения (трансформацию) в более вредные вещества, проводится по каждому исходному и образующемуся веществу отдельно. При этом мощность источников для каждого вещества устанавливается с учетом максимально возможной трансформации исходных веществ в более токсичные.

ü Основная расчетная формула методики ОНД-86 позволяет рассчитать максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с_м (мг/м³) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника определенной высоты с круглым устьем при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии х_м (м) от источника.

***

12	Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: