Нормирование качества атмосферного воздуха

Атмосферный воздух как природный ресурс и жизненно необходимая среда обитания практически не ограничен в его потреблении. Вследствие этого сохранение качества атмосферного воздуха, определяющего условия жизнедеятельности людей и существования всей биоты, сохранности исторических и культурных памятников, зданий, сооружений, конструкций, изделий и материалов, является первоочередной задачей.

В структуре ведомственного мониторинга качества окружающей природной среды в настоящее время используется подход, основанный на оценке загрязнения окружающей среды относительно значений ПДКопределяемых величин. Степень загрязнения атмосферного воздуха устанавливается по кратности превышения фактических концентраций вещества к их предельно допустимым концентрациям (ПДК_с.с, ПДК_м.р) с учетом частоты превышения ПДК, класса опасности, суммации биологического действия загрязнений атмосферного воздуха. Средние концентрации сравниваются с ПДК среднесуточными, максимальные из разовых концентраций – с ПДК максимальными разовыми.

Для определения уровня загрязнения атмосферного воздуха используются следующие характеристики:

– средняя концентрация примеси в воздухе (С_ср), мг/м³ или мкг/м³ ;

– среднее квадратическое отклонение (σ_ср) , мг/м³ или мкг/м³;

– максимальная разовая концентрация примеси (С_м..р.), мг/м³ или мкг/м³;

– повторяемость (%) разовых концентраций примеси в воздухе выше ПДК данной примеси;

– повторяемость (%) разовых концентраций примеси в воздухе выше 5 ПДК;

– число случаев концентраций примесей в воздухе, превышающих 10 ПДК.

Средне квадратическое отклонение среднемесячной концентрации от среднегодовой позволяет оценить разброс среднемесячных концентраций относительно среднегодового значения и определяется по формуле:

_n

σ_j = √ ∑(С _i – С _r )² / (i – 1) ,

ⁱ⁼¹

где С _i – среднемесячная концентрация примеси, мг/м³; С _r – среднегодовая концентрация примеси, мг/м³; i – число месяцев за год с наблюдениями за загрязнением атмосферного воздуха.

Среднегодовые и среднесезонные концентрации примесей определяются как среднее арифметическое за определенный период осреднения.

Коэффициент вариации показывает степень изменчивости концентраций примеси от среднегодового значения и вычисляется по формуле:

V = σ_j / С _r .

Повторяемость (%) случаев превышения ПДК_м.р. среднегодовых концентраций определяется по формуле: q = m / n , где n – число наблюдений за рассматриваемый период; m – число случаев превышения ПДК_м.р. .

Приведенные характеристики загрязнения атмосферы используются для вычисления показателей качества атмосферного воздуха. В системе ведомственного мониторинга к таким показателям относятся:

– СИ – наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, отнесенная к ПДК. Величина СИ определяется из данных наблюдений на посту за одной примесью, или на всех постах рассматриваемой территории за всеми примесями за период в течение 1 месяца или 1 года;

– НП – наибольшая повторяемость (в процентах) превышения максимально разовой ПДК по данным наблюдений на посту за одной примесью или на всех постах территории за всеми примесями за месяц или за год;

– ИЗА и КИЗА – единичный индекс загрязнения атмосферы (I _i), учитывающий загрязнение атмосферы отдельной примесью, и комплексный индекс загрязнения атмосферы (I _k), учитывающий загрязнение атмосферы несколькими примесями. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций. Поэтому этот показатель характеризует уровень хронического загрязнения воздуха.

Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) отдельной примесью, учитывающий различие скорости возрастания степени вредности загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, приведенной к вредности вещества 3-го класса опасности (диоксида серы), по мере увеличения превышения ПДК, определяется по формуле:

I _i =( С _r / ПДК _с.с.)_i ⁿ ,

где n – константа, принимающая значения в зависимости от класса опасности вещества, равная 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 соответственно для веществ 1, 2, 3, 4-го классов опасности, позволяющая привести степень вредности i-го вещества к степени вредности диоксида серы; С _r – среднегодовая насыщающая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе, мг/м³; ПДК _с.с. – среднесуточная ПДК вредного вещества в приземном слое атмосферного воздуха, мг/м³; i – индекс загрязняющего вещества.

По результатам расчета I _i проводят расчет комплексного индекса загрязнения атмосферы (КИЗА) I _k по формуле:

k

I _k =∑ I _i ,

_{i = 1}

где k – число примесей, учитываемых в расчете комплексного индекса загрязнения атмосферы.

Ориентировочная шкала степени загрязненности атмосферного воздуха по данным показателям на территории городов, установленная Росгидрометом, приведена в табл.

При проведении классификации территорий по видам отрицательного качества окружающей природной среды (стадиям проявления экологического кризиса) используются фактические максимальные разовые, среднесуточные и среднегодовые концентрации за последние несколько лет, но не менее чем за 2 года, а также критические нагрузки и критические уровни воздействия загрязняющих веществ на природную среду. Результаты измерений обрабатываются и представляются для каждого поста и года наблюдения раздельно. По каждому веществу должно быть не менее 200 наблюдений (проб).

Степень загрязнения атмосферного воздуха по макимальным разовым концентрациям определяется по величине значения кратности превышения К. Кратность превышения К рассчитывается делением значения расчетной концентрации С₉₅, полученного оценкой результатов измерений статистически-расчетным или графическим методом при повторяемости концентраций в 95 % случаев на уровне или ниже расчетной, на максимальную разовую ПДК_м.р:

При присутствии в атмосферном воздухе веществ, обладающих эффектом суммации биологического действия, рассчитывается приведенная к одному из суммирующих веществ концентрация С₉₅ по формуле:

.

Расчет приведенной концентрации таких веществ рекомендуется проводить относительно вещества, обладающего большей опасностью (ПДК₁).

Степень загрязнения воздуха по среднегодовым концентрациям загрязняющих веществ рассчитывается с учетом кратности превышения среднеговодых ПДК_г веществ, их класса опасности, допустимой повторяемости концентраций заданного уровня, количества веществ, одновременно присутствующих в воздухе, и коэффициента их комбинированного действия. Среднегодовые ПДК_г связаны с ПДК_с.с соотношением:

ПДК_г = a × ПДК_с.с ,

где коэффициент a для разных веществ определяется величиной в пределах от 0,1 до 1,0.

Степень загрязнения воздуха веществами разных классов опасности определяется приведением их концентраций, нормированных по ПДК, к концентрациям веществ 3-го класса опасности:

,

где n – коэффициент изоэффективности; i – индекс загрязняющего вещества; j – класс опасности (n = 1,7 для j = 1; n = 1,3 для j = 2; n = 1,0 для j = 3; n = 0,9 для j = 4 при нормированных по ПДК концентрациях > 2,5 для 1-го класса, > 5 для 2-го класса, > 8 для 3-го класса и > 11 для 4-го класса). Приведение к 3-му классу опасности осуществляется умножением нормированных по ПДК концентраций соответственно на 3,2; 1,6; 1 и 0,7.

Если атмосферный воздух загрязнен веществами, относящимися к разным классам опасности, рассчитывают комплексный показатель Р, определяемый как корень квадратный из суммы квадратов нормированных по ПДК концентраций, приведенных к таковым концентрациям вещества 3-го класса опасности:

,

где i – индекс загрязняющего вещества; k – кол-во веществ, одновременно присутствующих в воздухе.

При этом, если в комплексном показателе любое из веществ будет иметь значение, превышающее величину показателя для одного вещества, то в этом случае степень загрязнения оценивают и по этому веществу.

Критерии отнесения территорий к зонам отрицательного качества окружающей природной среды по значениям среднегодовых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе приведены в табл. 4.

Расчет показателей техногенной нагрузки на исследуемой территории выполняют по формулам:

– коэффициент эмиссионной нагрузки Е, кг/чел, показывающий отношение количества выбросов к численности населения

Е = М / N,

где М – мощность выброса, т/год; N – число жителей, чел.;

– коэффициент техногенной нагрузки К_р, т/год∙км², показывающий отношение количества выбросов к единице площади

К_р = М / S,

где S – площадь исследуемой территории, км²;

– коэффициент суммарной нагрузки Z_р , определяемый по формуле

n

Z_р = ∑ К _{р i} ∙К _о ,

i = 1

где К_о – коэффициент класса опасности вещества, принимаемый равным 1,7 для веществ 1-го класса опасности, 1,3 – 2-го класса, 1,0 – 3-го класса, 0,85 – 4-го класса опасности; i – индекс загрязняющего вещества; n – число учитываемых веществ; по ориентировочной оценочной шкале уровней опасности техногенной нагрузки на атмосферу согласно [7] аномальные зоны с Z_р более 850 кг/сут∙км² характеризуют очень высокий уровень загрязнения, при Z_р равном от 450 до 850 ─ высокий, от 250 до 450 ─ средний и при менее 250 ─ низкий;

– показатель общей пылевой нагрузки Р_общ, определяющий интенсивность аэрозольной миграции элементов

Р_общ = С _i Р_п , где С _i – массовая концентрация вещества в снежной пыли, мг/кг; Р_п – пылевая нагрузка, кг/сут∙км².

– коэффициент относительной техногенной нагрузки, отражающий изменение интенсивности аэрозольной миграции элементов на территории исследуемого ландшафта относительно фоновых значений определяемой величины

∆I = Р_общ/ Р_ф ,где Р_ф – фоновая нагрузка вещества, определяемая по формуле

Р_ф = С _ф Р_{п ф},

где С _ф – массовая концентрация вещества в пробах снежной пыли, отобранных на фоновой территории, мг/кг; Р_{п ф} – фоновая пылевая нагрузка (для Нечерноземной зоны равная 10 кг/сут∙км²).

Нормирование качества воды водных объектов

Если водный объект используется для нескольких видов пользования, то в качестве санитарно-гигиенического норматива выбирается самая низкая (самая жесткая) предельно допустимая концентрация вещества (ПДК). При сбросе в водный объект нескольких загрязняющих веществ и от нескольких источников, сумма приведенных к ПДК веществ, нормируемых по одинаковому лимитирующему признаку вредности (ЛПВ) и относящихся к 1-му и 2-му классам опасности не должна превышать единицы:

,

где C_i – концентрации отдельных веществ, нормируемых по одинаковому ЛПВ 1-го и 2-го классов опасности; ПДК_i – предельно допустимые концентрации суммируемых веществ, не более (СанПиН 2.1.4.1074-01); k – число суммируемых веществ; i – индекс загрязняющего вещества.