Экологическое нормирование с использованием ПДК

 

В настоящее время установлены ПДК для нескольких тысяч индивидуальных веществ в разных средах и для разных реципиентов. ПДК не являются международным стандартом и могут несколько различаться в разных странах

Схема требований к нормированию вредных примесей в воздухе на основании ПДК представлена на рис. 12.

Загрязнители могут обладать:

1) сходным токсическим действием;

2) усиливать свою токсичность в присутствии друг друга;

3) ослаблять свою токсичность в присутствии других.

Если в среде присутствуют загрязнители однонаправленного действия, при расчете сумарного ПДК должно соблюдаться условие:

С₁/ПДК₁ + С₂/ПДК₂ + С₃/ПДК₃ …≤1,

где С₁, С₂, С₃…– концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации, ПДК₁ и т.д. – соответствующие им ПДК.

Рис. 12. Схема распространения аэрополлютантов и требования к нормированию вредных примесей в воздухе

ЛПВ – ограничительный норматив для водных объектов, используемый одновременно с ПДК – лимитирующий показатель вредности.

ЛПВ – не имеет количественной характеристики, а отражает приоритетность требований к качеству воды.

Три вида ЛПВ для поверхностных вод, согласно санитарным правилам и нормам:

1. Санитарно-токсикологический (характеризует токсическое действие вещества на организм человека и водных животных);

2. Общесанитарный (характеризует влияние вещества на общесанитарное состояние водного объекта, в частности, на скорость протекания процессов самоочищения);

3. Органолептический (способность вещества менять органолептические свойства воды – запах, вкус, цвет, появление пены и др.)

Сущность ЛПВ – загрязнитель воды (какой-либо) может оказывать на водные системы и здоровье человека неблагоприятное воздействие нескольких видов. То из воздействий, безопасная концентрация по которому данного вещества минимальна, и является лимитирующим.

ПДВ – предельно-допустимые выбросы (в атмосферу);

ПДС – предельно-допустимые сбросы (в водоем);

ПДВ и ПДС рассчитывают на основании величин ПДК для каждого конкретного предприятия данной территории. При этом учитываются как характеристики источников, так и условия распространения загрязнителей. Расчет ПДВ и ПДС представляет собой довольно сложную задачу, решаемую для каждого конкретного случая. Например, чтобы в жилом квартале содержание загрязнителя не превышало ПДК, нужно ограничить ПДВ. Концентрация же загрязнителя кроме ПДВ зависит от положения жилого квартала, силы ветра и других факторов (рис. 13).

Рис. 13. Изменение концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферы от высокого источника выбросов

 

ПДВ и ПДС – уже, в отличие от ПДК, не гигиенические, а экологические нормативы, которые непосредственно регулируют, регламентируют интенсивность и качество технологических процессов – источников загрязнений. Если предприятия превышают ПДВ (ПДС) – следуют экономические и административные санкции (соблюдение ПДВ и ПДС подкреплено законодательно).

Часто Предприятие не может соблюдать предписанные ему ПДВ (ПДС) по техническим причинам, санкции безрезультатны, а остановка производства по мнению власти чревата экономическими и социальными издержками, в результате вводятся ВСВ и ВСС:

- ВСВ – «временно согласованные» выбросы;

- ВСС – «временно согласованные» сбросы.

Введение ВСВ и ВСС производится обычно на уровне фактических выбросов и стоков, что является свидетельством отказа от нормирования и приводит к ухудшению экологической и гигиенической обстановки.

Существуют серьезные сомнения в самой пригодности ПДК как основы экологического нормирования (через ПДВ и ПДС), так как:

- далеко не для всех реальных загрязнителей установлены ПДК;

- нет ПДК для множества сочетаний различных загрязнителей; возможные взаимодействия между загрязнителями, образование вторичных продуктов и совмещенные эффекты не позволяют рассчитать «комплексы» ПДВ.

- ПДК веществ для некоторых ценных растений и животных могут быть ниже чем для человека, в результате чего возникает проблема выбора;

- расчет большинства ПДВ делается на основании максимально-разовых ПДК, которые могут быть на порядок выше среднесуточных ПДК.

Для расчета ПДВ используют значение С – нормативно-предельная концентрация загрязнителя, причем:

С+С_ф ≤ α·ПДК_мр,

где α – безразмерный коэффициент,

α=1 для ПДВ,

α>1 для ВСВ.

Расчет ПДВ ведется:

- по каждому загрязняющему веществу;

3. при наличии нескольких загрязнителей однонаправленного действия – с соблюдением условия суммирования ПДК таких загрязнителей;

- для всех проектируемых и действующих предприятий данной территории;

- отдельно и по различным методикам для стационарных источников и передвижных (автотранспорт и др.), для загрязнителей атмосферы и водной среды;

- с учетом параметров технологического процесса, фактического времени работы оборудования, эффективности работы очистных сооружений и др.

Основным нормативным документом, регламентирующим расчет рассеивания выбросов и величин ПДВ для промышленных предприятий является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий». Расчет по этой методике ведется на основе ПДК_МР, с учетом факторов, таких как:

- высота трубы;

- расход газовоздушной смеси;

- разность температур выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего воздуха;

- температурный градиент атмосферы, определяющий условия перемешивания примесей;

- скорость оседания вредных веществ из атмосферы;

- условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

- влияние рельефа местности.

Формулы для расчета полуэмпирические, с большим количеством коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов из вышеперечисленных. Похожим образом (с учетом особенностей водной среды в сравнении с воздушной) рассчитываются ПДС.

ПДВ суммируются:

- для предприятия в целом;

- для территории с несколькими предприятиями.

Недостатки такого нормирования аналогичны использованию ПДК для санитарно-гигиенического нормирования. Но пока законодательно мы имеем именно такое экологическое нормирование.

 

Экологический риск

 

Понятие риска – понятие вероятностное, означает вероятность того, что какое-либо неблагоприятное событие произойдет в течение определенного промежутка времени.

Судя по данным о загрязнении человеком окружающей среды, которые мы обсуждали на последних лекциях, вся наша планета стала зоной экологического риска. Этот экологический риск не всегда очевиден, поскольку для здоровья и жизни человека существует множество других источников риска (существует множество ситуаций различного уровня, когда стремление к удовлетворению индивидуальной или общественной потребности сопоставляется с приемлемостью сопряженного с этим риска).

Экологический риск – не единственный, и во многих случаях не главный вид риска для жизни и здоровья людей, поэтому имеет смысл сопоставить его с другими видами социального риска.

Рассмотрим риск преждевременной смерти от различных причин (табл. 14). Максимальным годовым значением считается R_L=0,01 (1 человек на 100 в течение года, включая младенческую и детскую смертность).

Оценка экологического риска представляет собой произведение 2-х величин: W – вероятности события, и Х – тяжести последствия.

R=W_хX – математическое ожидание риска.

Для конкретного источника риска справедливо следующее выражение:

R= R_н +R_aв= W_н Х_н+ W_ав Х_ав, где «н» – нормальный режим работы, а «ав» – аварийная ситуация.

Анализируя структуру экологического риска, приходим к выводам, что для ТЭС главным компонентом риска является Х_н – работа в штатном режиме, а для АЭС – аварийная ситуация – W_ав Х_ав.

Собрать и проанализировать количество смертей от болезней органов дыхания – относительно простая задача, оценить же количество умерших от астмы – как результата загрязнения атмосферы выхлопами, например, автотранспорта, более сложно. Поэтому статистика уровней риска, обусловленных хроническим загрязнением окружающей среды разнородна и противоречива. На практике в экологии и экопатологии используют так называемые стресс-индексы, по функциональному значению пропорциональные значениям экологического риска (табл. 15).

 

Таблица 14

Годовой индивидуальный риск смерти, обусловленный

различными причинами (Россия, 1996 г)

Причины смерти	RL
Общий риск (все причины) Болезни системы кровообращения Несчастные случаи, отравления, травмы в том числе: - транспортные травмы - отравления алкаголем - утопления - самоубийства - убийства - производственные травмы Новообразования Болезни органов дыхания Болезни органов пищеварения Инфекционные и паразитарные болезни Пожары Чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера	14,3 · 10–3 7,6 · 10–3 2,1 · 10–3   2,3 · 10–4 2,3 · 10–4 1,1 · 10–4 3,9 · 10–4 2,7 · 10–4 1,5 · 10–4 2,0 · 10–3 6,9 · 10–4 4,2 · 10–4 2,1 · 10–4 1,1 · 10–4   8,7 · 10–6

 

Таблица 15

Стресс-индексы для различных групп загрязнителей

Загрязнители

Стресс-индексы

Пестициды Тяжелые металлы Транспортируемые отходы АЭС Твердые токсичные отходы промышленности Взвешенные материалы в стоках металлургии Неочищенные смешанные сточные воды Диоксид серы в воздухе Разливы нефти на почве Химические удобрения Органические бытовые отходы Оксиды азота в воздухе Смешанный городской мусор Фотохимические оксиданты Летучие углеводороды в воздухе Городской шум Оксид углерода в воздухе

Объективные и субъективные риски могут заметно расходиться. Например, в 1986г (США) было проведено исследование по оценке объективных и субъективных рисков (табл. 16).

Таблица 16

Объективные и субъективные риски смерти от некоторых причин

(по данным исследований в США,)

Причины смерти	Объективная оценка риска	Субъективная оценка риска
Курение	1 (6,2´10-4)
Алкоголь	2 (4,1´10-4)
Электротравмы	5 (5,8´10-5)	18 – 19
Атомная энергия	20 (4,1´10-7)	1[5]

 

Такие расхождения в оценке риска – не только невежество людей, но и стойкие общественные предубеждения, фобии.

Феномен – экофобия (разновидности – радиофобия, хемофобия).

Фобии – могут приводить психологическим стрессам, психическим заболеваниям таким образом – приносить реальный вред.

В настоящее время экологическая наука в состоянии количественно определить экологически-приемлемый риск, на основе количественного определения:

- критического уровня напряженности экологической обстановки территории;

- критической степени антропогенного воздействия на структуру экосистем;

- критического уровня общей загрязненности среды.

Количественная концепция экологического риска переводит в плоскость количественных оценок и понятие стоимости человеческой жизни (затраты на рождение, воспитание, образование, получаемые доходы и т.п.). Эта стоимость должна учитываться при страховании ущерба, наносимого гибелью людей во время катастроф, в том числе экологических.

Лекция 12

Охрана биосферы от загрязнений – очистка воздуха

Чтобы вычистить одно, приходится выпачкать что-нибудь другое; но можно испачкать все, что угодно, и ничего при этом не вычистить.

Лоуренс Питер

(1919-1989; Peter L. – педагог, писатель-сатирик – Канада)

 

Общие положения охраны биосферы от загрязнений

 

Чистый воздух, чистая вода, цветущая природа – основа здоровой жизнедеятельности большинства живых организмов. Человек, лишенный воздуха, погибает через 3–10 минут. Многие заболевания живых организмов обусловлены загрязнением воздуха и воды пылью, вредными веществами, болезнетворными организмами.

Лучший способ охраны биосферы от загрязнений – исключение видов деятельности человека, технологических процессов, сопровождающихся ее загрязнением.

Однако полностью исключить антропогенное загрязнение элементов биосферы нельзя, так как без многих загрязняющих процессов невозможно жизнеобеспечение человека. Например, люди и животные, которых они выращивают, должны дышать, освобождать свой организм от продуктов жизнедеятельности, которые не улучшают атмосферу и гидросферу. Человек не может не выплавлять железо, не сжигать топливо для обеспечения тепла, при производстве электроэнергии, при передвижении в автомобилях, поездах, самолетах, кораблях и многое, многое другое. Поэтому другим основным направлением в природоохранной деятельности человека является очистка воздуха, воды, почвы от загрязнений до санитарных норм.

Создание малоотходных и безотходных производств – также является одним из главных направлений в природоохранной деятельности человека.

Технологические мероприятия, направленные на предотвращение антропогенного загрязнения биосферы отходами и вредными веществами, обычно связаны с физико-химическими и химическими процессами. Поэтому эти мероприятия по охране биосферы мы рассмотрим более детально.