Тема 1. Нормирование загрязнения атмосферного воздуха: предельные допустимые концентрации (ПДК), ориентировочно безопасные уровни вредности (ОБУВ)

 

Основная характеристика примесей атмосферы, т. е. качества воздушной среды – концентрация (масса) ве­щества в единице объема воздуха (мг/м3) при нормальных метеорологических условиях  (НМУ). Предельная допустимая концентрация (ПДК) – это максимальная кон­центра­ция примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени ос­редне­ния, которая при периодическом воздействии или на протяже­нии всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного действия.

Согласно ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» показатели качества окружающей среды бывают санитарно-гигиенические и экологические. Первые разрабатывает Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека Минздрава России. Санитарно-гигиеническое ПДКсг, это такая концентрация химического вещества, в течении определенного времени, которая  не вызывает заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования настоящего и будущих поколений людей.

Вторые должна разрабатывать Федеральная служба охраны окружающей среды Министерства природных ресурсов. Экологическая предельно допустимая концентрация (ПДКэ) – это такая концентрация химического вещества, в течении определенного времени, которая  не оказывающая вредного воздействия на состояние атмосферного воздуха и климат.

На практике нормативы качества атмосферного воздуха разрабатывает лишь Минздрав России. При санитарно-гигиеническом нормировании примесей в атмосферном воз­духе (АВ) выделяют четыре вида предельных значений:

- ПДКмр – ПДК максимальная разовая, которая устанавливается для пре­ду­преждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, свето­чувстви­тельность, изменение биоэлектрической активности голов­ного мозга и др.) при кратковременном воздействии (20 минут) атмосферных приме­сей;

- ПДКсс – ПДК среднесуточная, для предупреждения общетоксиче­ского, канцерогенного, мутагенного и другого влияния на организм чело­века. Эта концентрация не должна оказывать вредного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхания. Определяется, как средняя из разовых определений в течении суток;

 

 

Таблица 1.1. Извлечения из ГН 2.1.6.1338-03 и ГН 2.2.5.2308-07

Код

 Наименование вещества

Класс

опас-

ности               

ПДКмр

 ПДКсс

 ОБУВ

0301

Азота диоксид

2

0,085

0,040

 

0304

Азота оксид

3

0,400

0,200

 

0330

Ангидрид сернистый (серы диоксид)

3

0,500

0,050

 

1401

Ацетон

4

0,350

0,350

 

0703

Бенз(а)пирен (3,4-бензпирен)

1

 

1,0

 

2704

Бензин ( в пе­ресчете на углерод)

4

5,000

1,500

 

1210

Бутилацетат

4

0,100

0,100

 

0111

Висмута оксид

3

 

0,050

 

0123

Железа оксид (в пересчете на же­лезо)

3

 

0,040

 

2903

Зола сланцевая

3

0,300

0,100

 

0133

Кадмия оксид (в пересчете на кад­мий)

1

 

0,0003

 

0214

Кальция гидроксид

3

0,030

0,010

 

0128

Кальция оксид (негашеная известь)

 

 

 

0,300

0302

Кислота азотная (по молекуле HNO3)

2

0,400

0,150

 

0348

Кислота оротофосфорная

 

 

 

0,020

0322

Кислота серная (по молекуле H2SO4)

2

0,300

0,100

 

0134

Кобальт металлический

1

 

0,001

 

0260

Кобальта оксид

2

 

0,001

 

0138

Магния оксид

3

0,400

0,050

 

0146

Меди оксид (в пересчете на медь)

2

 

0,002

 

0168

Олова оксид (в пересчете на олово)

3

 

0,020

 

2930

Пыль абразивная (корунд белый и др.)

 

 

 

0,040

2962

Пыль бумаги

 

 

 

0,100

2936

Пыль древесная

 

 

 

0,100

2907

Пыль неорганическая, с двуокисью кремния выше 70% (ди­нас и др.)

3

0,150

0,050

 

0179

Ртути окись желтая (в пересчете на Hg)

1

 

0,0003

 

0328

Сажа

3

0,150

0,050

 

0184

Свинец (в пересчете на свинец)

1

0,001

0,0003

 

0333

Сероводород

2

0,008

 

 

0334

Сероуглерод

2

0,030

0,005

 

1052

Спирт метиловый

3

1,000

0,500

 

1061

Спирт этиловый

4

5,000

5,000

 

0290

Сурьма

 

 

 

0,010

0118

Титана диоксид

 

 

 

0,500

0337

Углерода оксид

4

5,000

3,000

 

1071

Фенол

2

0,010

0,003

 

0339

Фосфор белый

 

 

 

0,0005

ПДКссм – ПДК среднесменная, средняя концентрация вредного вещества, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течении 8 ч не более 40 ч в неделю, в течении всего рабочего стажа недолжна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Получается при непрерывном или прерывистом отборе проб воздуха при суммарном времени не менее 75% продолжительности рабочей смены или концентрация средневзвешенная во время деятельности всей смены в зоне дыхания работающих на местах постоянного или временного их пребывания;

- ОБУВ (ВДК) – ориентировочный безопасный уровень вредности (временно допустимая концентрация), для вредных ве­ществ для которых еще не утверждены Минздравом России ПДК, они ут­вер­ждаются сро­ком на 3 года, до разработки соответствующих ПДК. На практике ОБУВ с 1997 г. не пересматриваются.. Более того, в ГН 2.1.6.1338-03 можно встретить фразы «№ 61. Утратил силу, - Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 03.11.2005 № 26». Согласно закона, такое вещество с неустановленным ПДК к выбросу в АВ запрещено.

Гигиенические нормативы представлены двумя классами:

1. Населенных мест (табл. 1.1):

а) Предельно допустимых концентраций (ПДК)  загрязняющих веществ в АВ на­селенных мест» (ГН 2.1.6.1338-03), где опубликованы ПДКмрнм  и ПДКсснм 1265 веществ;

б) Ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) ЗВ в АВ населенных мест (ГН 2.2.5.2308-07), где опубликованы ОБУВ 989 веществ.

2. Рабочей зоны (1.2):

а) Предельно допустимых концентраций (ПДК)  загрязняющих веществ в АВ рабочей зоны» (ГН 2.2.5.1313-03). Если в графе «Величина ПДК» приведены два норматива, то это означает, в числителе максимально разовая (ПДКмррз), а в знаменателе – среднесменная (ПДКссмрз), прочерк в числителе означает, что норматив установлен в виде среднесменной ПДКссмрз. Если приведен один норматив, то это означает, что он установлен как максимально разовая ПДКмррз. В списке приведены 2400 веществ;

б) Ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) ЗВ в АВ рабочей зоны (ГН 2.2.5.2308-07), где опубликованы ОБУВ 580 веществ.

Для экологических целей используют гигиенические нормативы разработанные для населенных мест (ПДКнм). Для расчетов предельно допустимых выбросов (ПДВ) берутся предельно допустимые концентрации максимально разовые атмосферного воздуха населенных мест (ПДКмрнм), например для азота диоксида СПДВазот диоксид = СПДКмрнмазот диоксид = 0,085 мг/м3 (табл. 17.1) имеющего 2 класс опасности. В случаи отсутствия такого показателя, можно использовать среднесуточные предельно допустимые концентрации воздуха населенных мест населенных мест (ПДКсснм), по нашему мнению по формуле

СПДВ = 2,5 СПДКсснм.                                                                   (1,1)

 

Таблица 1.2. Извлечения из ГН 2.2.5.1313-03) и ГН 2.2.5.2308-07

  №

    Наименование вещества

Класс опа-

ности               

    ПДК

ОБУВ

Действие на организм

4

Азота диоксид

3

2

 

О

5

Азота оксид

3

5

 

О

 

Ангидрид сернистый

 

 

 

 

 

Ацетон

 

 

 

 

238

Бенз(а)пирен (3,4-бензпирен)

1

-/0,00015

 

К

252

Бензин (топливный)

4

300/100

 

А

411

Бутилацетат

4

200/50

 

О

440

Висмута оксид

2

0,5

 

А

999

Железа оксид (по же­лезу)

4

-/10

 

Ф

1007

Зола

3

-/4

 

Ф

1022

Кадмия оксид (на Cd)

1

0,05/0,01

 

К

1044

Кальция дигидроксид

3

 

 

К

1057

Кальция оксид

2

1

 

Ф

7

Кислота азотная (HNO3)

3

2

 

 

1616

Кислота оротофосфористая

2

0,4

 

 

1801

Кислота серная (H2SO4)

2

1

 

 

 

Кислота уксусная

 

 

 

 

1078

Кобальт

1

0,05/0,01

 

А

1184

Магния оксид

4

4

 

 

1195

Медь

2

1/0,5

 

 

 

Олово оксид (по олову)

 

 

 

 

 

Олово диоксид

 

 

6

 

1758

Пыль доменного шлака

4

-/6

 

Ф

1765

Ртуть

1

0,01/0,005

 

 

 

Сажа

3

 

 

 

1783

Свинец и его неорганические соеди­не­ния (по свинцу)

1

-/0,05

 

 

 

Селена сульфид

 

 

0,05

 

 

Сероводород

 

 

 

 

 

Сероуглерод

 

 

 

 

1816

Спирты непредельного ряда (аллиловый, кротониловый)

3

2

 

 

2143

Хлор

1

1

 

О

2216

Хром шестивалентный (в пересчете на трехокись хрома)

1

0,03/0,01

 

К

2271

Цинка оксид (в пересчете на цинк)

2

1,5/0,5

 

 

Примечание: № веществ соответствуют Списку ГН 2.2.5.1313-03; отсутствие показателей означает что для веществ разработаны лишь нормативы воздуха населенных мест (табл. 17.1);

А – вещества, способные вызывать аллергические заболевания;

К – канцерогены;

О – вещества с остронаправленным механизмом действия;

Ф – аэрозоли преимущественно фиброгенного действия

 

Например, Бенз(а)пирен (3,4-бензпирен) СПДКсс = 1,0, тогда СПДВбенз(а)пирен = 2,5 СПДКсснм  = 2,5 х 1,0 мг/м3 = 2,5 мг/м3.

При отсутствии ПДКни следует использовать ориентировочно допустимые уровни воздкйствия воздуха населенных мест (ОБУВни), в этом случае

СПДВ = СОБУВнм.                                                                            (1.2)

Например, кислота оротофосфорная СОБУВ = 0,020 мг/м3, тогда концентрация для расчета ПДВ – СПДВкислота оротофосфорная = СОБУВкислота ортофосфорная = 0,020 мг/м3.

При отсутствии показателей качества атмосферного воздуха населенных мест, можно использовать показатели качества воздуха производственной зоны – максимально разовые предельно допустимые концентрации атмосферного воздуха рабочей зоны (ПДКмррз). Однако следует помнить что эти показатели имеют более высокие значения. Так, ПДКмррз азота диоксид 2,0 мг/м3, который имеет в этом случае не 2, а 3 класс опасности. Не трудно определить, что соотношение предельных концентраций воздуха рабочей зоны и населенных мест отличаются в десятки раз. Но при отсутствии ПДКнм, де-факто  следует использовать ПДКмррз. Тогда концентрация для расчета ПДВ будет

Спдв = СПДКмррз                                                                                       (1.3)

Тогда, если бы для азота диоксида отсутствовала ПДКмрнм, концентрация для расчета ПДВ – СПДВазот диокси = СПДКмррзазот диоксид = 2,0 мг/м3.

В перечне ПДК воздуха рабочей зоны (табл. 17.2) приводятся также  предельно допустимые концентрации среднесменные ПДКссмрз. Например, кадмия оксид (в пересчете на Cd) 1 класса опасности ПДКмррз = 0,005 мг/м3, ПДКссмрз = 0,01 мг/м3.

В случае отсутствия ПДКмррз, по нашему мнению следует использовать среднесменные значения ПДКссмрз. Тогда концентрация для расчета предельно допустимого выброса (ПДВ) рассчитывается по формуле

СПДКмррз = 5 СПДКссмрз.                                                                     (1.4)

Например, зола имеет ПДКссмрз = 4,0 мг/м3, тогда

СПДВзола = 5 СПДКссмрззола = 5 х 4,0 = 20,0 мг/м3.

В случае отсутствия ПДК рабочей зоны, следует использовать ОБУВ рабочей зоны. Например, олово диоксид ОБУВ = 6,0 мг/м3, тогда СПДВолово диоксид = СОБУВолово диоксид = 6,0 мг/м3.

Максимально разовые и среднесуточные  ПДК являются нормированными величинами, т. е. их значения стандартизированы (ГОСТ 17.2.3.01-86). Дополнительный контроль состояния воздуха может осуществляться по среднемесячным и среднегодовым концентрациям.

Среднемесячная концентрация (СПДКсмнм) – среднее арифметическое всех разовых или среднесуточных концентраций, полученных в течении месяца.

Среднегодовая концентрация (СПДКсгнм) – среднее арифметическое всех разовых или среднесуточных концентраций, полученных в течении года.

Cоотношение всех четырех показателей  ориентировочно:

СПДКмрнм : СПДКсснм : СПДКсмнм : СПДКсгнм = 10 : 4 : 1,5 : 1.

При установлении ПДК вредных веществ в АВ населенных мест применяют следующий принцип. К пороговой концентрации, т. е. к минимальной концентрации ВВ, вызывающей эффект токсического действия с вероятностью не менее 0,16, применяют коэффициент запаса в зависимости от класса опасности: 1 класс – 7,5; 2 – 6; 3 – 4,5; 4 – 3.

При экологическом проектировании мероприятий по охране АВ необходимо выполнять требования Санитарных правил и норм (СанПиН). Так, при совместном присутст­вии в АВ не­скольких (n) загрязняющих веществ (ЗВ), обладаю­щих сумма­цией дейст­вия, сумма их кон­центраций не должна превышать 1 (единицы) при рас­чете по фор­муле

С1/ПДК1 + С2/ПДК2 …+ Сn/ПДКn  1,0,                                             (1.5)

где С1,  С2,..., Сn – фактические концентрации веществ в АВ, мг/м3;

ПДК1, ПДК2,..., ПДКn, – предельно допустимые концентрации тех же ЗВ, мг/м3.

Эффектом суммации обладают химические вещества в приведенные в списке ГН 2.1.6.1339-03 с № 1 по 52, например: 1. Аммиак, сероводород; 2. Аммиак, сероводород, формальдегид.

При совместном присутствии эффектом неполной суммации обла­дают:

53. Вольфрамат натрия, парамолибдат аммония, свинца ацетат (ко­эффици­ент  комбинированного действия Ккд = 1,6).

54. Вольфрамат натрия, мышьяковистый ангидрид, парамолибдат аммо­ния,  свинца ацетат (Ккд = 2,0).

55. Вольфрамат натрия, германия диоксид, мышьяковистый ангид­рид,  па­рамолибдат аммония, свинца ацетат (Ккд  =  2,5).

При совместном присутствии сохраняются ПДК индивидуальных веществ:

56. Гексиловый, октиловый спирты.

57. Серы диоксид, цинка оксид.

Эффектом потенцирования обладают:

58. Бутилакрилат и метилметакрилат с коэффициентом 0,8.

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

Комбинированное действие многокомпонентных смесей:

60. Не обладают эффектом суммации 2-,3- и 4-компонентнфые смеси, включающие диоксид азота и/или сероводород и входящие в состав многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха, если удельный вес одного из  них, выраженный в долях соответствующих ПДКмр, составляет:

- в 2-компонентной смеси – более 80%;

- в 3-компонентной – более 70%;

- в 4-компонентной – более 60%.

Вещества с номерами 612-656 запрещены для выброса в атмосферный воздух (например алкалоиды красавки (атропин, скополамин, белладонин, апоатропин и др.).

Согласно санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам (СанПиН 2.1.3.1032-01) в жилой зоне и на других территориях проживания должны со­блюдаться ПДК химических ингредиентов и 0,8 ПДК – в местах массового от­дыха населения, на территориях размеще­ния лечебно-профи­лактических учре­ждений длительно­го пребывания больных и центров реа­билитации.

Загрязняющие вещества в воздухе по степени воздействия на организм человека разделены (табл. 17.2) на четыре класса опасности (ГОСТ 12.1.007-76):

1 класс – чрезвычайно опасные (ПДКрз < 0,1 мг/м3);

2 класс – высокоопасные  (ПДКрз от 0,1 до 1,0 мг/м3);

3 класс – умеренноопасные (ПДКрз от 1,1 до 10,0 мг/м3);

4 класс – малоопасные (ПДКрз > 10,0 мг/м3).

Концентрация вредных веществ в воздухе производственных помещений не должна превышать ПДКрз, в воздухе для вентиляции производственных помещений – 0,3 ПДКрз.

 

Таблица 1.3. Класс опасности вредных веществ

Показатели

Нормы для классов опасности

1

2

3

4

ПДКАВРЗ, мг/м3

< 0,1

0,1- 1,0

1,1 - 10,0

> 10,0

Средняя смертельная доза, мгкг: при введении в желудок

<15

15-150

151-5000

>5000

при нанесении на кожу

<100

100-500

501-2500

>2500

Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3

<500

500-5000

5001-50000

>50000

Коэффициент возможного ингаляционного отравления  (КВИО)

>300

300-30

29-3

<3

Зона острого действия

<6,0

6,0-18,0

18,1-54,0

>54,0

Зона хронического действия

>10

10-5,0

4,9-2,5

<2,5

 

К местам массового отдыха населения следует от­носить территории, выде­ленные в генпланах городов, схемах районной планировки и развития приго­родной зоны, решениях органов местного самоуправления для орга­низации ку­рортных зон, размещения санаториев, домов отдыха, пансиона­тов, баз туризма, дачных и са­дово-огородных участков, организованного отдыха на­селения (го­родские пляжи, парки, спортивные базы и их соору­жения на открытом воз­духе).

Предотвращение появления запахов, раздра­жающего действия и реф­лек­торных реакций у населе­ния, а также острого влияния атмосферных за­грязне­ний на здоровье в период кратковременных подъемов кон­центраций обеспечи­вается соблюдением ПДКмрнм.