Тема 7. Экологическое нормирование

Совокупность проблем, связанных с определением нормы экосистем, изучением их антропогенных трансформаций и нахождением предельных нагрузок обычноназывают термином «экологическое нормирование» (Воробейчик, Садыков, Фарафонтов, 1994)

Необходимость ограничения техногенного воздействия на природную среду неизбежно требует введения экологических нормативов. Экологическая техноемкость территории, т.е. количественно соответствующая максимальной техногенной нагрузке, которую может выдержать и переносить в течение длительного времени совокупность реципиентов и экосистем без нарушения их структурно-функциональных свойств (ЭТТ) и предельно допустимая техногенная нагрузка, т.е. величина максимального нарушения естественной среды территории в результате изъятия природных ресурсов и загрязнения среды, не выходящая за пределы ЭТТ (ПДТН), по существу являются универсальными территориальными экологическими нормативами, предназначенными для регламентации хозяйственной деятельности. Но как раз ЭТТ и ПДТН законодательно не утверждены как нормативы (Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2007).

Вся сфера экологического нормирования и стандартизации, особенно связанная с техногенным загрязнением среды, так или иначе опирается на гигиенические нормы и использует установленные предельно допустимые концентрации (ПДК), предельно допустимые дозы (ПДД) или предельно допустимые уровни (ПДУ).

 

Задание 1. Дайте определение понятия «ПДК». Что такое ПДК максимально разовые (ПДКмр), ПДК среднесуточные (ПДКсс), ПДК рабочей зоны (ПДКрз)? Каким образом устанавливаются эти величины? Какие параметры измеряются в величинах «уровень» и «доза» воздействия? Что такое максимально допустимый уровень (МДУ) в продукции и для каких целей используется этот показатель?

 

ПДК – ____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПДКмр – _____________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПДКсс – ______________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ПДКрз – ______________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рис. 54. Общая схема изменения концентрации поллютантов в приземном слое атмосферы от организованного высокого источника выбросов

ПДУ используют для _______________________________________________________

__________________________________________________________________________

ПДД используют для _______________________________________________________

__________________________________________________________________________

МДУ используется для _____________________________________________________

__________________________________________________________________________

 

С учетом значений ПДК рассчитываются другие характеристики:

· повторяемость – процент разовых концентраций примеси в воздухе выше ПДК данной примеси;

· наибольшая повторяемость – процент превышения ПДК любым веществом;

· стандартный индекс (СИ), или наибольший единичный индекс загрязнения – наибольшая максимально разовая концентрация, измеренная в населенном пункте;

· индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) приоритетными веществами – характеризует уровень загрязнения и определяет вклад каждой примеси в общее загрязнение населенного пункта, учитывая не только концентрации загрязняющих веществ, но и степень вредности вещества, его ПДК и класс опасности. В соответствии с существующей градацией уровень загрязнения считается низким, если ИЗА равен 5, повышенным – при ИЗА от 5 до 6, высоким – при ИЗА от 7 до 13, очень высоким –

при ИЗА больше 14. Из анализа эмпирических данных по загрязнению атмосферы получено, что в атмосфере многих городов России имеется 4–5 веществ, которые определяют основной вклад в создание высокого уровня загрязнения. Поэтому комплексный ИЗА рассчитывается по 5 веществам с наибольшими значениями ИЗА.

 

Задание 2. Многие поллютанты, содержащиеся в выбросах, стоках предприятий и других источников загрязнения, обладают сходным токсикологическим действием на живые организмы. Кроме того, отдельные вещества могут значительно усиливать свою токсичность, подвижность, агрессивность в присутствии других. Это явление называют эффектом суммации вредного действия и его необходимо учитывать при нормировании. Запишите условие, которое должно соблюдаться при совместном влиянии веществ однонаправленного действия:

 

 

 

 

Обозначения:

Задание 3. Для водных объектов кроме ПДК используется еще один норматив – лимитирующий показатель вредности (ЛПВ), отражающий приоритетность требований к качеству воды. В чем состоит суть ЛПВ? Что такое санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический ЛПВ? Какое по значению концентрации вещества воздействие следует считать лимитирующим? (вспомните закон лимитирующих факторов из курса биоэкологии).

 

Сущность ЛПВ заключается в том, что _____________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Санитарно-токсикологический ЛПВ – ____________________________________

__________________________________________________________________________

Общесанитарный ЛПВ – ________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Органолептический ЛПВ – ______________________________________________

__________________________________________________________________________

Лимитирующим следует считать __________________________________________

__________________________________________________________________________

 

Задание 4. ПДК является базовыми нормативами на содержание вредных веществ в природной среде, а нормативами на поступление вредных веществ являются предельно допустимые выбросы (ПДВ) и предельно допустимые сбросы (ПДС). Дайте определения ПДВ и ПДС. Изучите схему на рис. 55. Каким образом находят значения ПДВ для групп предприятий?

 

ПДВ – ____________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Рис. 55. Схема зоны загрязнения в районе мощного промышленного выброса

(по Т.А. Акимовой, А.П. Кузьмину, В.В. Хаскину, 2007)

Верхняя часть – план-схема территории, нижняя часть – профиль территории по линии АБ; ПЗ – промышленная зона с источником выброса; Г – районы города; Л – лесопарковые насаждения; СЗЗ – санитарно-защитная зона. Пунктиром обозначены профили рассеяния выбросов и соответствующие изолинии концентрации загрязнителей в приземном слое воздуха. Отображена ситуация, когда благодаря соблюдению ПДВ в жилой зоне города не превышается ПДК.

 

ПДС – ____________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Формула для расчета ПДВ от нескольких источников загрязнения:

 

 

Обозначения:

 

 

Задание 5. Объясните, почему частно-нормативный подход не соответствует потребностям решения экологических проблем?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Как отмечают Т.А. Акимова, А.П. Кузьмин, В.В. Хаскин (2007), регламентация должна строиться на другой основе. Если все же использовать ПДК, то для целей экологического нормирования и расчета ПДВ, в отличие от существующего ГОСТа, следовало бы отказаться от исходного соотношения, основанного на максимальном разовом ПДК:

,

где – нормативно-предельная концентрация, используемая для расчета ПДВ;

С_ф – фоновая концентрация;

a – безразмерный коэффициент (для расчета ПДВ a принимается равным единице, а для ВСВ допускается a > 1).

Вместо него правильнее было бы применять другое соотношение:

 

,

 

где b – безразмерный, лежащий между 0 и 1, интегральный показатель опасности вещества, устанавливаемый по нескольким основным параметрам токсикометрии (Акимова, Хаскин, 1994).

В настоящее время очень немногие промышленные источники загрязнения среды отвечают этому требованию. Отсюда вытекает необходимость перестройки отраслевой структуры и масштабного технологического перевооружения энергетики и промышленности. Не менее важны опережающая регламентация количественного роста производства, запрет на размещение предприятий выше определенного для данной территории уровня природоемкости.

Разработка нормативов ПДВ промышленного предприятия основывается на материалах инвентаризации имеющихся источников загрязнения атмосферы и результатах расчетов технологических, вентиляционных и иных выбросов загрязняющих веществ с учетом их рассеивания в атмосфере.

Валовые выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников загрязнения атмосферы в большинстве случаев можно рассчитать по следующим формулам:

m_j = m_y П k(1–h);

m_j = m^’_y T k(1–h),

где m_j – масса выброса i -ro загрязняющего вещества;

т_y –удельное выделение i -го загрязняющего вещества на единицу продукции;

П – расчетная производительность технологического процесса (оборудования, агрегата);

m’_y –удельное выделение i-го загрязняющего вещества в единицу времени;

Т – фактический фонд времени работы оборудования;

k – поправочный коэффициент для учета особенностей технологического процесса;

h – эффективность средств очистки выбросов в долях единицы (при отсутствии средств очистки h = 0).

Величина выброса загрязняющих веществ автотранспортом зависит от категорий автомобилей (легковые, грузовые, автобусы), их технического состояния, рабочего объема двигателя и его типа (бензиновый, дизельный, газовый). При движении по территории населенных пунктов массовый выброс загрязняющих веществ (т) легковыми автомобилям:

 

M_ij = m_ij L_ij K_j 10^-6,

где т_ij – пробеговый выброс i -ro загрязняющего вещества легковым автомобилем с двигателем j -го рабочего объема, г/км;

L_ij – суммарный пробег легковых автомобилей с двигателем j -го рабочего объема по территории населенных пунктов, км;

K_ij – коэффициент, учитывающий изменение выбросов веществ при движении по территории населенных пунктов.

Основным нормативным документом, регламентирующим расчет рассеивания выбросов и определение величин ПДВ для промышленных предприятий, является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86». При выбросе нагретой газовой воздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем значение ПДВ (г/с) определяется по формуле

 

,

 

где Н – высота трубы;

Q – расход газовоздушной смеси;

DT – разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха;

A – коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосферы и определяющий условия перемешивания примесей;

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе;

m и n – коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

h – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности.

 

Величина ПДС для отдельного одиночного выпуска сточных вод в проточный водоем (водоток) определяется как произведение наибольшего объемного расхода сточных вод q (м³/ч) и максимально допустимой концентрации вредного вещества в сточных водах С_{ст.вод .} (г/м³):

ПДС = q С_ст.вод.

Объемный расход сточных вод q – обычно величина известная. Допустимая концентрация примесей в сточных водах определяется из выражения

 

С_{ст.вод. i} = n(C_mi – C_вi) + C_{вi ,}

где n – кратность разбавления сточных вод;

C_вi – концентрация i -го вещества в водном объекте до сброса в него сточных вод;

C_mi – максимально допустимая концентрация того же вещества в воде водного объекта с учетом максимальных концентраций и ПДК всех веществ, относящихся к одной группе ЛПВ.

При поступлении сточных вод в природный водный объект происходит их смешение и разбавление. Кратность разбавления сточных вод определяется по формуле

 

,

 

где Q и q – объемный расход воды соответственно в водотоке и сточных водах;

g – коэффициент смешения, учитывающий долю расхода воды водотока, участвующей в процессе смешения.

 

Задание 6. Решите следующие задачи, используя материалы предыдущих разделов и оптимизируя представление исходных данных задачи:

· Задача 1. Будет ли выполняться условие эффекта суммации, если в 1 м³ атмосферного воздуха концентрация некоторых веществ однонаправленного действия составляет:

SO2(диоксид серы) – 0.2 мг/м³ (ПДКмр = 0.5 мг/м³);

NO2(диоксид азота) – 0.06 мг/м³ (ПДКмр = 0.085 мг/м³);

NH3(аммиак) – 0.01 мг/м³ (ПДКмр = 0.04 мг/м³).

Решение

 

Вывод _______________________________________________________________

_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________

· Задача 2. Два источника эмиссий выбрасывают в атмосферу каждый в равном соотношении смесь диоксида серы (Сm = 0.05 мг/м³) и диоксида азота (Сm = 0.035 мг/м³). Будут ли эти выбросы соответствовать предельно допустимым, если фоновая концентрация диоксида серы составляет 0.01 мг/м³, а диоксида азота – 0.002 мг/м³?

Решение

 

 

Вывод ________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

· Задача 3. Четыре источника эмиссий выбрасывают в атмосферу следующие поллютанты:

Источник А: диоксид серы: Cm = 0.06 мг/м³ (ПДКмр = 0.5 мг/м³); диоксид азота: Cm = 0.031 мг/м³ (ПДКмр = 0.085 мг/м³); пыль неорганическая: Cm = 0.02 мг/м³ (ПДКмр = 0.3 мг/м³).

Источник Б: оксид углерода: Cm = 0.7 мг/м³ (ПДКмр = 5 мг/м³); диоксид серы: Cm = 0.09 мг/м³; аммиак: Cm = 0.01 мг/м³ (ПДКмр = 0.2 мг/м³).

Источник С: диоксид азота: Cm = 0.008 мг/м³; фенол: Cm = 0.003 мг/м³ (ПДКмр = 0.01 мг/м³).

Источник Д: сажа: Cm = 0,1 мг/м³ (ПДКмр = 0.15 мг/м³); свинец: Cm = 0.0003 мг/м³ (ПДКмр = 0.001 мг/м³).

Известны значения фоновых концентраций (Сфон.) некоторых веществ:

пыль неорганическая – 0.001 мг/м³;

аммиак – 0.02 мг/м³;

оксид углерода – 0.2 мг/м³.

Представьте исходные данные в виде таблицы, рассчитайте суммарные выбросы от всех источников эмиссий и установите, превышают ли они предельно допустимые выбросы? Обратите внимание на то, что диоксид серы, диоксид азота и аммиак имеют однонаправленное действие.

Решение

 

 

Вывод ____________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 7. ПДК химического веществав почве представляет собой комплексный показатель его безвредного для организма человека содержания в почве, так как используемые при его обосновании критерии отражают возможные пути воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. Что такое транслокационный, миграционно-водный, миграционно-воздушный и общесанитарный показатели вредности? Каким образом с использованием этих показателей устанавливаются значения ПДК?

 

Транслокационный показатель вредности – __________________________________

__________________________________________________________________________

Миграционно-водный показатель вредности – ________________________________

__________________________________________________________________________

Миграционно-воздушный показатель вредности – _____________________________

__________________________________________________________________________

Общесанитарный показатель вредности – ___________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Значения ПДК веществ в почве определяются следующим образом: _____________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Задание 8. Каким образом определяется степень опасности загрязнения почвы химическими веществами? Что такое коэффициент концентрации химического вещества в почве и суммарный показатель загрязнения почвы?

 

Определение степени опасности загрязнения почвы ___________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Коэффициент концентрации вещества в почве – ______________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Суммарный показатель загрязнения почвы – __________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 9. Какие комплексные нормативы качества окружающей природной среды используются в настоящее время? Что такое отраслевые и региональные нормы ПДН? С какой целью устанавливаются нормативы санитарно-защитных и запретных зон?

 

Комплексные нормативы качества ОПС: ____________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Отраслевые нормы ПДН – ______________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Региональные нормы ПДН – _____________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Нормативы санитарно-защитных и запретных зон: __________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Задание 10. Назовите главные критерии экстремально высокого загрязнения окружающей природной среды для: 1) атмосферного воздуха (с основными формулами для расчета); 2) поверхностных вод суши и морских вод; 3) почв и земель; 4) радиоактивного загрязнения (см. также таблицы 18, 19 в Приложении).

Критерии экстремально высокого загрязнения:

Атмосферного воздуха: _________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Основные расчетные формулы и обозначения к ним:

 

 

 

Поверхностных вод суши и морских вод: __________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Земель и почв: _________________________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Радиоактивного загрязнения: ____________________________________________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Задание 11. Что такое техническое регулирование? (см. также Федеральный закон «О техническом регулировании» (2003)). В чем состоит главное отличие технических регламентов от стандартов? По каким вопросам формулируются требования общих технических регламентов? Какие специальные технические регламенты действуют на территории Российской Федерации?

Техническое регулирование – ________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Отличие технических регламентов от стандартов: __________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Требования общих технических регламентов принимаются по вопросам: ________

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Специальные технические регламенты, действующие на территории РФ: ______

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

ПРИЛОЖЕНИЯ К ТЕМЕ 7

Нормативы качества окружающей природной среды

Санитарно-гигиенические

Производственно-хозяйственные

Вспомогательные

ПДК вредных химических веществ

ПДК вредных физических воздействий

ПДК вредных биологических воздействий

ПДУ радиации

Нормативы биологических загрязнений

Нормативы шума и вибрации

Нормативы выбросов и сбросов

ПДК химических веществ в продуктах питания

Нормативы санитарных и защитных зон

Нормативы радиации

Нормативы использования химических веществ в хозяйстве

Строительные, градостроительные правила

Нормативы терминологии

Организационные нормативы

Правовые нормативы

Рис. 56. Нормативы качества атмосферного воздуха

(по Н.С. Скуратову, И.В. Гуриной, 2007)

 

Таблица 15