Нормирование загрязняющих веществ в атмосферном воздухе рабочих зон

Для ограничения неблагоприятного воздействия вредных веществ применяют гигиеническое нормирование их содержания в различных средах. В связи с тем, что требование полного отсутствия промышлен­ных ядов в зоне дыхания работающих часто невыполнимо, особую значимость приобретает гигиеническая регламентация содержания вред­ных веществ в воздухе рабочей зоны. Такая регла­ментация в настоящее время проводится в три этапа: 1) обоснование ориентировочного безопасного уровня воздействия (ОБУВ); 2) обос­нование ПДК; 3) корректирование ПДК с учетом условий труда работающих и состояния их здоровья. Установлению ПДК может предшествовать обоснование ОБУВ в воздухе рабочей зоны, атмосфере населенных мест, в воде, почве.

Ориентировочный безопасный уровень воздействия устанавливают временно, на период, предшествующий проектированию производства. Значение ОБУВ определяется путем расчета по физико-химическим свойствам или путем интерполяции и экстраполяции в гомологических рядах (близких по строению) соединений или по показателям острой токсичности. ОБУВ должны пересматриваться через два года после их утверждения.

Предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны — это концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в продолжение 8 ч или при другой длительности, но не превышающей 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего или последующего поколений.

Исходной величиной для установления ПДК является порог хро­нического действия Lim_ch, в который вводится коэффициент запаса К₃: ПДК = Lim_ch/ К_3.

ПДК устанавливают на уровне в 2—3 раза более низком, чем Lim_ch При обосновании коэффициента запаса учитывают КВИО, выражен­ные кумулятивные свойства, возможность кожно-резорбтивного дей­ствия, чем они значительнее, тем больше избираемый коэффициент запаса. При выявлении специфического действия — мутагенного, кан­церогенного, сенсибилизирующего — принимаются наибольшие зна­чения коэффициента запаса (10 и более).

До недавнего времени ПДК химических веществ оценивали как максимально разовые ПДКм.р. Превышение их даже в течение короткого времени запрещалось. В последнее время для веществ, обладающих кумулятивными свойствами (меди, ртути, свинца и др.) для гигиени­ческого контроля введена вторая величина — среднесуточная концен­трация ПДКсс. Это средняя концентрация, полученная путем непрерывного или прерывистого отбора проб воздуха при суммарном времени не менее 75 % продолжительности рабочей смены, или сред­невзвешенная концентрация в течение смены в зоне дыхания работа­ющих на местах постоянного или временного их пребывания. Для веществ, обладающих кожно-резорбтивным действием, обосновывается предельно допустимый уровень загрязнения кожи (мг/см²).

1. Производственно-хозяйственные показатели (нормативы) качества устанавливают требования к источнику вредного действия, ограничивая его деятельность определенной пороговой величиной: ПДВ (предельно допустимый выброс). ПДВ определяют по каждому источнику выбросов, которых может быть несколько на предприятии. В таблице 2 приведены значения ПДВ для расчетов продуктов сгорания.

При расчете ПДВ учитывают фоновые концентрации вредных веществ в воздухе и концентрации остальных источников загрязнения, сумма которых должна быть меньше или равна 1. При совместном присутствии в воздухе нескольких веществ с однонаправленным воздействием, учитывается принцип суммации. При проектировании предприятий, там, где воздух уже загрязнен выбросами действующих предприятий, нормировать их выбросы необходимо с учетом присутствующих в воздухе примесей. Для предприятия устанавливаются предполагаемые уровни выброса – в точке выброса «на конце трубы» и производятся расчеты ожидаемого перемешивания воздуха с определением ПДК в контрольных точках в приземном слое воздуха на всей территории. Если концентрация загрязняющего вещества хотя бы в одной контрольной точки оказывается выше ПДК, то предполагаемую величину выброса уменьшают. Эти расчетные циклы продолжаются до тех пор, пока не достигается желаемая концентрация.

 

Таблица 2

Расчет продуктов сгорания

 

Для нагретого выброса	Для холодного выброса	Для нескольких источников выброса
где Н – высота источника выброса над земной поверхностью, м; V1 – объемный расход газовой смеси, м3/с; ∆Т – разность температур выбрасываемых газов и воздуха, °С; А – коэффициент распределения температуры воздуха, F – коэффициент скорости оседания вредных веществ в воздухе; m иn - коэффициенты условий выхода газовой смеси из устья источника; А1 - коэффициент распределения температуры воздуха при холодном выбросе; D – диаметр устья источника, м; Vс - суммарный объем газовой смеси, м3/с; V1, V2, … Vn, - объем газа, выбрасываемого каждым источником, м3/с.

 

4. Комплексные нормативы качества можно разделить на две большие группы: ПДН (предельно-допустимые нормы нагрузки) и нормативы санитарно-защитных зон.

ПДН – допустимые размеры антропогенного воздействия на природные ресурсы или природные комплексы, не приводящие к нарушению экологических функций природной среды. Цель разработки и применения норм ПДН обеспечение рационального сочетания хозяйственной и рекреационной деятельности с охраной природы. Различают отраслевые и региональные нормы ПДН.

1. Отраслевые нормы ПДН, относятся к отдельным видам природных ресурсов: оптимальное число охотников, приходящихся на число диких животных или единицу охотничьих угодий; предельные нормы посетителей, пребывающих на экскурсию в заповедник.

2. Региональные нормы ПДН разрабатываются с учетом хозяйственной деятельности или рекреационной нагрузки на природные комплексы. Экологические ограничения на использование водных, лесных, почвенных и др. ресурсов.

Нормативы ПДН утверждаются и разрабатываются отраслевыми или местными экологическими организациями. Такие нормы определяются с учетом научных рекомендаций. Они могут меняться в ту или иную сторону в зависимости от состояния окружающей природной среды.

 

5. Особенностинормирования загрязняющих веществ в водной среде обусловлены следующими факторами:

1). С гигиенических позиций оценивается уровень загрязнения воды, предназначенной для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения.

2). Нормативы качества воды распространяются не на весь водный объект, только на пункты водопользования населения.

3). При нормировании учитываются: санитарно-токсикологический показатель вредности (учитывает влияние химических загрязнителей на организм), органолептический (влияние на органолептические свойства воды), общесанитарный (влияние на процессы самоочищения воды).

4). Для водных объектов, используемых населением, устанавливаются единые гигиенические нормативы ПДК, ОДУ (ориентировочно допустимый уровень), ПДН.

5). Одновременно с ПДК устанавливается другой ограничительный норматив – лимитирующий показатель вредности (ЛПВ). ЛПВ – признак вредности, который проявляется при наименьшей концентра­ции вещества. В вод­ных объектах коммунально-бытового и хозяйственно-питьевого водополь­зования различают три ЛПВ – органолептический, общесанитарный и санитарно-токсикологический. В водных объектах рыбохозяйственного во­допользования, кроме названных, выделяют еще два ЛПВ — токсикологи­ческий и рыбохозяйственный.

6). Для веществ загрязняющих воду, как и для атмосферы, установлено раздельное нормирование качества воды, однако принцип разделения здесь иной, связан с категорией водопользования.

7). При оценке качества воды в водоемах коммунально-бытового и хозяйственно-питьевого водопользования учитывают также класс опасности веще­ства. Его определяют в зависимости от токсичности, кумулятивности, мута­генности и ЛПВ вещества. Различают четыре класса опасности веществ: пер­вый — чрезвычайно опасные; второй — высокоопасные; третий — опасные; четвертый — умеренно опасные.

При оценке качества воды учитывается принцип аддитивности — однонаправленного действия. В соответствии с этим принципом принадлежность нескольких веществ к одному и тому же ЛПВ проявляется в суммировании их негативного воздействия.

С учетом сказанного оценка качества воды с точки зрения экологической безопасности водопользования производится по следующей методике.

Водные объекты считаются пригодными для коммунально-бытового и хозяйственно-питьевого водопользования, если одновременно выполняются следующие условия:

не нарушаются общие требования к составу и свойствам воды для соответствующей категории водопользования;

для веществ, принадлежащих к третьему и четвертому классам опасности, выполняется условие:

 

,

 

где С — концентрация вещества в водном объекте, г/м³

для веществ, принадлежащих к первому и второму классам опасности,
выполняется условие:

,

 

где Сi и ПДКiсоответственно концентрация и ПДК i-гo вещества первого или второго класса опасности.

Водные объекты считаются пригодными для рыбохозяйственного водопользования, если одновременно выполняются следующие условия:

не нарушены общие требования к составу и свойствам воды для соот­ветствующей рыбохозяйственной категории;

для веществ, принадлежащих к одинаковому ЛПВ, выполняется условие,

 

 

где Сi и ПДКiсоответственно концентрация и ПДК i-го вещества, при­надлежащего к данному ЛПВ.

 

 

6. Нормирование загрязняющих веществ в почве. Основные положения теории и практики гигиенического нормирования содержания вредных веществ в почве заключается в следующем:

1.Поступление экзогенных химических веществ в почву не всегда следует рассматривать как опасное для здоровья человека и окружающей среды.

2. Безопасность поступления химических веществ в почву определяется недопустимостью превышения адаптационной возможности самых чувствительных групп населения или порога самоочища­ющей (экологической) способности почвы.

3.Нормативы основываются на данных, полученных в экстремальных почвенно-климатических условиях (максимальная мигра­ция вещества в контактирующие с почвой среды) с учетом влияния на процессы самоочищения и микробиоценоза.

4.Гигиенические нормативы устанавливаются с учетом лимити­рующего показателя вредности: общесанитарного (влияние на процессы самоочищения почвы), водно-миграционного, воздушно-миграционного (переход из почвы в воду или воздух), органолептического (изменение запаха, привкуса, пищевой ценности фитотест-растений), фитоаккумуляционного (переход и накопление в рас­тениях) и санитарно-токсикологического. Санитарно-токсикологический норматив учитывает возможность поступления веществ, содер­жащихся в почве, в организм человека одновременно несколькими путями: с пылью, вдыхаемым атмосферным воздухом, питьевой во­дой, продуктами питания и др.

5. Учитывая чрезвычайную вариабельность климатогеографических условий формирования почв, экспериментально обоснован­ную ПДК рассматривают как эталонную величину отсчета, исполь­зуемую для оценки опасности загрязнения почвы в конкретных почвенно-климатических условиях.

Нормирование загрязняющих веществ в почве проводят по трем направлениям:

1. Нормирование содержания пестицидов (химических средств защиты растений) в пахотном слое почвы сельскохозяйственных угодий.

2. Нормирование накопления токсичных веществ на территории предприятия.

3. Нормирование загрязненности почвы в жилых районах, глав­ным образом в местах временного хранения бытовых отходов.

Загрязняющие вещества в пахотном слое почвы нормируются по двум показателям: предельно допустимым (ПДКп) и временно допустимым концентрациям (ВДКп).

Предельнодопустимые концентрации загрязняющего вещества в почве — это максимальное его количество (мг/кг пахотного слоя абсолютно сухой почвы), установленное в экстремальных почвен­но-климатических условиях, которое гарантирует отсутствие отри­цательного прямого или опосредованного через контактирующие с почвой среды воздействия на здоровье человека, его потомство и санитарные условия жизни.

ПДКп устанавливают, используя данные о фоновых концентраци­ях загрязняющих веществ, их физико-химических свойствах, парамет­рах стойкости, токсичности. На основе эксперимента устанавливают:. — допустимую концентрацию загрязняющего вещества в почве, при которой его содержание в пищевых и кормовых растениях не превысит некоторых допустимых остаточных количеств (ДОК) или ПДК в продуктах питания (ПДКпр);

—допустимую (для летучих веществ) концентрацию, при которой поступление вещества в воздух не превысит установленных ПДК для атмосферного воздуха (ПДК а. в.);

—допустимую концентрацию, при которой поступление веще­ства в грунтовые воды не превысит ПДК для водных объектов;

—допустимую концентрацию, которая не влияет на микроорга­низмы и процессы самоочищения почвы.

Различают четыре разновидности ПДКп в зависимости от пути миграции химических веществ в сопредельные среды: ТВ —транслокационный показатель, характери­зующий переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений; МА — миграционный воздушный показатель, характеризующий переход химического веще­ства из почвы в атмосферу; MB —миграционный водный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы в подземные грунтовые воды и водные источники; ОС —общесанитарный показа­тель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и микробиоценоз.

Много химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов и отходов промышленных предприятий, металлургии, машиностроения, относятся к I и II классам опасности (Табл.3)

 

Таблица 3

Классы опасности различных химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов и отходов

Класс опасности	Химическое вещество
I	Мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бенз(а)пирен
II	Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
III	Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций, ацетофенон

 

Комплексные гигиенические показатели, к ним относятся:

—санитарно-физико-химические оценки, относящиеся в основ­ном к почвенным фильтратам (санитарное число, кислотность, био­химическое потребление кислорода, окисляемость, содержание хло­ридов, сульфатов и др.);

—санитарно-энтомологические оценки — синантропных (связанных с жильем и бытом) насекомых, в первую очередь мух, во всех фазах их развития (взрослые особи, личинки куколок);

—санитарно-гельминтологические оценки, характеризующие наличие в почве в местах, посещаемых населением, гельминтов (червей, паразитирующих в органах человека, животных и расте­ний, и т. Д.);

— санитарно-бактериологические оценки, включая наличие бактерий кишечной группы, а также других микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и домашних животных.

 

Таблица 4

Комплексные гигиенические показатели санитарного состояния почвы

Оценка качества почвы	Наименование показателей
личинки и куколки мух в0,25 м3 почвы, экз.	Яйца гельминтов в 1 кг почвы/ экз.	Коли-титр	Титр анаэробных бактерий	Санитарное число
Чистая			1 и более	0,1 и более	0,98-1,0
Слабо загрязненная	Единично	до 10	1-0,01	0,1-0,001	0,85-0,98
Загрязненная	10-25	11-100	0,01-0,001	0,001-0,00001	0,70-0,80
Сильно загрязненная	Более 25	Более 100	0,001и более	0,00001 и менее	0,70 и менее

 

Нормирование химического загрязнения почв осуществляется по пре­дельно допустимым концентрациям (ПДК_П). Это концентрация хими­ческого вещества (мг) в пахотном слое почвы (кг), которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на сопри­касающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочи­щающую способность почвы. По своей величине ПДК_П значительно отличается от принятых допустимых концентраций для воды и воздуха. Это отличие объясняется тем, что поступление вредных веществ в организм непосредственно из почвы происходит в исключительных случаях в незначительных количествах, в основном через контактиру­ющие с почвой среды (воздух, воду, растения).

Для оценки содержание вредных веществ в почве проводят отбор проб на участке площадью 25 м² в 3…5 точках по диагонали с глубины 0,25 м, а при выяснении влияния загрязнений на грунтовые воды — с глубины 0,75…2 м в количестве 0,2… 1 кг. В случае применения новых химических соединений, для которых отсутствуют ПДКп, рассчитыва­ют временные допустимые концентрации

ВДКп = 1,23 +0,48 ПДКпр,

где ПДКп —предельно допустимая концентрация для продуктов пи­тания (овощных и плодовых культур), мг/кг.

 

Уровень загрязнения почв характеризуется величиной коэффициента концентрации К_Сi, которую определяют из соотношения:

 

,

 

где С_i – концентрация загрязняющего вещества в почве; C_Фi – фоновая концентрация загрязняющего вещества, мг/кг почвы.

Загрязнение обычно бывает полиэлементным, и для его оценки рассчитывают суммарный показатель загрязнения, представляющий собой аддитивную сумму превышений коэффициентов концентраций над фоновым:

,

 

где K_Сi – коэффициент концентрации элемента; n – число элементов с K_С >1.

Величину суммарного показателя загрязнения почв используют для оценки уровня опасности загрязнения территории города. Значение данного показателя до 16 соответствует допустимому уровню опасности для здоровья населения; от 16 до 32 – умеренно опасному; от 32 до 128 – опасному; более 128 – чрезвычайно опасному.

 

Контрольные вопросы:

1. Основные понятия промышленной токсикологии.

2. Оценка качества окружающей среды при комбинированном воздействии загрязняющих веществ.

3. Нормирование загрязняющих веществ в атмосферном воздухе рабочих зон.

4. Нормирование загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенного пункта.

5. В каких случаях: ПДКм.р. не нормируется, а устанавливается лишь ПДКс.с.; ПДКм.р.< ПДКс.с.; ПДКм.р.> ПДКс.с.

6. Используемые лимитирующие показатели вредности при гигиеническом нормировании почвенной и водной сред.

7. Принципы нормирования водной среды.

8. Особенности нормирования почвенной среды.

 

 

Лабораторная работа № 5

Исследование воздуха на содержание пыли вне и внутри жилого помещения

Цель: овладеть методами оценки запыленности воздуха вне и внутри жилого помещения.

Способы определения пыли. Для характеристики чистоты воздуха важное значение имеет определение количества и качества содержащейся в нем пыли. При качественной оценке пыли учитывают: размеры пылинок, плотность, морфологическое строение, химический и минералогический состав.

Седиментационные методы – методы осаждения пыли из воздуха путем естественного оседания на определенную площадь. Применяются для характеристики атмосферного воздуха.

Аспирационные методы – методы, основанные на определении весового содержания пыли из определенного объема воздуха посредством просасывания через фильтры. Они более точные и применяются при определении запыленности воздуха в закрытых помещениях.

Количественные методы определения пыли.

Седиментационный метод. Этот метод позволяет легко установить общую запыленность воздуха, разницу в запыленности воздуха отдельных районов, направление и дальность распространения аэрозолей от источника загрязнения. Метод заключается в том, что оседающая из воздуха пыль собирается со строго определенной поверхности за определенный период времени. Обычно для этого применяют стеклянные банки, с диаметром отверстия 15-20 см и высотой 25-30 см, которые устанавливают в открытых сверху ящиках со стенками высотой 0,6-0,5 м на крышах домов и столбах высотой 3 м в различных участках города (например: на предприятии, в 0,5 км от него с наветренной и подветренной стороны). Банки через 1-2 недели заменяют новыми и таким образом пыль собирается в течение определенного периода: 15-30 суток. Собранные пробы пыли взвешивают и затем вычисляют, сколько оседает пыли в граммах на 1 м² поверхности за 24 часа или на 1 км² за один год в тоннах.

Оценка результатов. Количество пыли в атмосферном воздухе населенных пунктов, не загрязняемых промышленными выбросами, не должно превышать 50 т/км² в год, в промышленных центрах – 200 т/км² .

Аспирационный метод. Производят фильтрацию определенного объема воздуха(примерно 100 л) через пористые вещества (гигроскопическая или стеклянная вата) с последующим взвешиванием задержанной пыли и вычислением количества ее в мг на 1 м³ воздуха.

Оценка степени запыленности воздуха. Для этого пользуются следующими критериями.

· В городах количество пыли в атмосферном воздухе в среднесуточных пробах не должно превышать 0,15 мг/м³ , а в максимально разовых – 0,5 мг/м³ .

· В жилых помещениях количество пыли в воздухе колеблется в зависимости от условий в широких пределах, но оно не должно превышать 0, 15 мг\м³ .

· В производственных условиях количество нетоксической пыли в воздухе рабочей зоны допускается до 10 мг/м³ , за исключением асбестовой пыли и пыли, содержащей кварц в количестве более 10%, для которых, ПДК установлено 2 мг/м³ . Для токсической пыли установлены особые нормы.

Качественный анализ пыли.

Важной характеристикой является степень дисперсности пылевых частиц, от которой зависит продолжительность пребывания их в воздухе и способность проникновения в легкие. Чем меньше размеры пылинок, тем дольше они остаются в воздухе во взвешенном состоянии, и следовательно, повышают возможность попадания пыли в дыхательные пути. Наибольшее санитарное значение имеют частицы размером менее 10 мк, в легочные альвеолы проникают и задерживаются частицы пыли размером 0,3-0,5 мк.

Задание. Определить размер пылевых частиц, оценить пыль в отношении дисперсности, составив пылевую формулу по итогам микрокопирования.

Ход работы.

1. Приготовить препарат пыли. Для этого специально осаждают пыль из воздуха на покровные стекла, смазанные липкой лентой.

2. Определить под микроскопом с иммерсией размеры 100 пылевых частиц при помощи окулярного микрометра.

3. Измеренные пылевые частицы распределить в зависимости от размеров по группам: до 2, 2-4, 4-6, 6-10, свыше 10 мк.

4. Составить пылевую формулу, характеризующую данную пыль в отношении дисперсности. Для этого абсолютные числа каждой группы выражают в процентах к общей сумме измеренных пылевых частиц.

5. Сделать выводы. При качественной оценки пыли, обратить внимание на форму пылевых частиц. Асбестовая пыль имеет игольчатую форму. Она обладает канцерогенными свойствами, за счет игольчатой формы способна убивать клетки.