Критерии оценки качества окружающей среды

 

Задание:

1. Ознакомится с понятиями «ПДК», «ПДС», «ПДВ», изучить виды ПДК для различных сред, а также классы опасности химических элементов и их соединений

2. Ознакомиться с понятием «эффекта суммации», а также с методами расчета суммарной негативной деятельности нескольких токсичных элементов или соединений на окружающую среду.

3. Используя приложение 1 и учитывая «эффект суммации», оценить санитарное состояние водоема, общее загрязнение воздуха в рабочем помещении или состояние почвогрунтов. Номер задачи соответствует номеру записи студента в журнале.

 

При оценке экологического качества природной среды используют нормативно-законодательные документы, которые устанавливают оптимальные характеристики природной среды, достигаемые при существующем уровне технического прогресса и обеспечивающие сохранение здоровья населения, развитие животного и растительного мира. Такими документами являются экологические стандарты, которые устанавливают предельно допустимые нормы антропогенного воздействия на природную среду, превышение которых угрожает здоровью человека, пагубно отражается на растениях и животных. Такими нормами являются предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ (ПДК), уровни вредного физического воздействия (ПДУ) и предельно допустимые выбросы (ПДВ).

 

ПДК – это концентрация вредного вещества в почве, воде и других средах, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений.

При установлении ПДК принимают самый низкий уровень загрязнения, который основывается на санитарно-гигиенических нормах. Если фактическая концентрация полютанта в среде исследования больше, чем ПДК, то такая среда не пригодна для обеспечения жизнедеятельности человека. В этом случае необходимо проводить мероприятия по уменьшению концентрации загрязнителя в среде. Для определения ПДК используют высокочувствительные тесты, которые связаны со сменой световой чувствительности глаз, потенциалов мозга и др. Они дают возможность выявить минимальное влияние токсичных веществ на организм человека даже в случае кратковременного воздействия. Для установления длительного воздействия токсичных веществпроводят лабораторные исследования на животных в специальных камерах с использованием разных тестов. Во время определения ПДК учитывают действие загрязнителей не только на здоровье человека, но и на диких и домашних животных, растения, микроорганизмы и биоценозы в целом. Используют также материалы эпидемиологических исследований.

ПДК выражают в мг/м³ – в воздухе, в мг/дм³ – в воде и в мг/кг – в почве и продуктах питания.

 

В воздушной среде:

ПДК_р.з. – предельно допустимая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³. Это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в пределах 8 ч или другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не должна вызывать в состоянии здоровья настоящего и последующего поколений заболеваний или отклонений, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания работающих;

ПДК_{м.р .} – предельно допустимая максимальная разовая концентрация вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. Эта концентрация при вдыхании в течение 20 минут не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека;

ПДК с.с. – предельно допустимая среднесуточная концентрация загрязнителя в воздухе населенных пунктов – концентрация в воздухе населенного пункта, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного воздействия в условиях неопределенно долгого круглосуточного дыхания.

Все токсичные вещества в атмосферном воздухе и в гидросфере делятся на 4 класса опасности:

1 класс – чрезвычайно опасные (бензапирен, свинец и др.);

2 класс – высокоопасные (двуокись азота, фенол и др.);

3 класс – умеренно опасные (пыль, сернистый газ и др.);

4 класс – малоопасные (аммиак, оксид углерода и др.).

 

В табл. 1 приведено ПДК некоторых загрязняющих веществ в воздухе населенных пунктов.

Таблица 1 - ПДК загрязняющих веществ, мг/м³

Загрязнитель окружающей среды	ПДКмр	ПДКрз	ПДКс	Класс опасности
Пыль	0,5	-	0,15
Аммиак	0,2	20,0	0,04
Ртуть	-	0,01	0,0003
Оксид углерода	5,0	-	3,0
Диоксид серы	0,5	10,0	0,5

ПДК для воды (мг/л, мг/дм³) – такая концентрация химического вещества в водоеме, которая не оказывает вредного воздействия на организм человека при разных видах употребления воды (для питья, приготовления пищи, гигиенических целей, купания и др.).

В водной среде:

ПДК_в – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, мг/л. Это концентрация, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на органы человека в течение всей его жизни, а также на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования;

ПДК_в._р. – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей, мг/л.

ПДК для загрязнителей водоемов устанавливается по 4 критериям:

1. токсикологический (отсутствие влияния примесей на здоровье населения);

2.органолептический (отсутствие влияния загрязнителя на вкус, цвет, запах воды);

3.общесанитарный (отсутствие влияния загрязнителя на общий санитарный режим водоема, т.е. на процесс самоочищения);

4. восстановительный (отсутствие влияния загрязнителей на восстанавливаемость рыбных ресурсов).

Для загрязняющих воду веществ установлено также 4 класса опасности.

 

 

В почве:

ПДКп – предельно допустимая концентрация вещества в пахотном слое почвы, мг/кг. Эта концентрация не должная вызывать прямого и косвенного отрицательного влияния на здоровье человека, а также на самоочищающуюся способность почвы;

ПДК пестицидов – максимальное содержание остатков пестицидов, при котором они мигрируют в сопредельные среды в количествах, не превышающих гигиенических нормативов, а также не влияют отрицательно на биологическую активность самой почвы.

ПДК_пр(ДОК) – предельно допустимая концентрация (допустимое остаточное количество) вещества в продуктах питания, мг/кг.

Кроме ПДК также используется ОДК (ориентировочно допустимого количества) – временный норматив, который получают расчетным путем и пересматривают каждые 3 года или заменяют на ПДК.

Если величина ПДК в различных средах не установлена, действует временный гигиенический норматив ВДК (ОБУВ) – временно допустимая концентрация (ориентировочно безопасный уровень воздействия) вещества. Временный норматив устанавливается на определенный срок (2-3 года).

При разработке ПДК для почв используют следующие показатели опасности:

- общесанитарный, характеризующий влияние вещества на самоочищающую способность почвы и почвенный микробиоценоз в количествах, не изменяющих указанные процессы;

- транслокационный, характеризующий способность вещества переходить из пахотного слоя почвы через корневую систему растений и накапливаться в зеленой массе и плодах в количествах, не превышающих ПДК для данного вещества в пищевых продуктах;

- миграционный воздушный, характеризующий способность вещества переходить из пахотного слоя почвы в атмосферный воздух и поверхностные водоисточники в количестве, при миграции которого не происходит превышение величины ПДК для атмосферного воздуха.

 

При проведении контроля загрязнения почв химические вещества подразделяются на 3 класса по степени опасности:

1 – высокоопасные

2 – умеренно опасные

3 – малоопасные

 

Класс опасности устанавливают не менее чем по трем показателям из перечня (табл.2).

Таблица 2 – Классы опасности загрязняющих веществ для почвы

Показатель	Нормы для классов опасности
1-го	2-го	3-го
Токсичность, ЛД50^*	До 200	200-1000	Св.1000
Персистентность (устойчивость) в почве, мес.	Св.12	6-12	Менее 6
ПД (предельная доза) в почве, мг/кг	Менее 0,2	0,2-0,5	Св.0,5
Персистентность в растениях, мес.	3 и более	1-3	Менее 1
Влияние на пищевую ценность сельскохозяйственной продукции	сильное	умеренное	нет

* ЛД₅₀ – Летальная доза химического вещества, вызывающая при введении в организм гибель 50% человека,животных, растений и других живых организмов.

 

Из химических элементов, попадающих в почву с выбросами, сбросами, отходами, к различным классам опасности относят:

1 класс – мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, цинк, фтор, бензапирен;

2 класс – бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром, висмут;

3 класс – барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций.

 

 

Загрязнение окружающей среды почти всегда носит комплексный характер. В состав загрязнения входит не одно химическое вещество, а несколько, который в разных соотношениях и комбинациях могут вызывать различные эффекты.

В случае наличия в воздухе, в водах или почве нескольких токсичных элементов или соединений, то их суммарную негативную деятельность оценивают по формуле:

 

С₁/ПДК₁+С₂/ПДК₂+….+С_n/ПДК_n£1,

где С₁, С₂…- концентрации загрязнителей (мг/м³ и др.); ПДК₁, ПДК₂… - ПДК загрязнителей.

Эти вещества оказывают сходное неблагоприятное воздействие на организм, а этот эффект называется «эффектом суммации». Например, существует эффект суммации для диоксида азота и формальдегида, диоксида серы и сероводорода, фенола и ацетона, этанола и целой группы органических веществ. Очень вредной является совместное действие таких загрязнителей, как сернистый газ, оксид азота (4), серная кислота, фторид водорода, фенол. Для токсичных веществ безопасная концентрация определяется соотношением С/ПДК£1, где С – фактическая концентрация вещества в среде.

Таким образом, «эффект суммации» - это явление, при котором находящиеся в одной среде загрязнители, обладающие сходным воздействием на организм, усиливают действие друг друга.

 

Задача 1. В воздухе установлена концентрация фенола С_ф=0,345 мг/л, ацетона С_ац=0,009 мг/л, а ПДК_ф=0,35 мг/л, ПДК _ац=0,01 мг/л. Определить санитарное состояние воздушной среды в данной местности.

 

Так как эти вещества обладают эффектом суммации, то их суммарную негативную деятельность оценивают по формуле:

 

С₁/ПДК₁+С₂/ПДК₂£1

 

Для каждого из веществ указанное соотношение меньше 1:

С₁/ПДК₁<1; С₂/ПДК₂<1.

Но, поскольку эти вещества обладают эффектом суммации, то общее загрязнение фенолом и ацетоном превысит предельно допустимое, так как:

С₁/ПДК₁+ С₂/ПДК₂=0,986+0,9=1,886, что больше 1.

Ответ: несмотря на то, что концентрации фенола и ацетона в отдельности находятся в норме, вследствие эффекта суммации состояниеобщее загрязнение фенолом и ацетоном превышает предельно допустимое, т.е. состояние воздушной среды неудовлетворительное.

 

Задача 2. Ртуть и свинец обладают эффектом суммации. Рассчитать, будет ли общее загрязнение этими веществами превышать предельно допустимое при условии, что содержание ртути и свинца в почвах составляют (мг/кг): ртути – 3,6; свинца – 28. ПДК ртути – 2, свинца – 32.

 

Так как эти вещества обладают эффектом суммации, то их суммарную негативную деятельность оценивают по формуле:

 

С₁/ПДК₁+С₂/ПДК₂£1

 

С₁/ПДК₁+ С₂/ПДК₂=1,8+0,87=2,67, что больше 1,

причем С₁/ПДК₁>1; С₂/ПДК₂<1.

 

Ответ. Т.о., несмотря на то, что концентрация свинца находится в норме, вследствие эффекта суммации состояниеобщее загрязнение ртутью и свинцом превышает предельно допустимое, т.е. состояние почвы неудовлетворительное и прежде всего ее нужно очистить от ртути.

 

 

Для более полной оценки качества среды сравнительно недавно стали использовать другой критерий – ПДЭН – предельно-допустимую экологическую нагрузку: для воды – это ПДС – предельно допустимый сброс, г/с; для воздуха – ПДВ – предельно допустимый выброс, г/с. Эти величины характеризуют нагрузку, оказываемую предприятием на ОС в единицу времени, и должны обязательно входить в экологический паспорт предприятия.

ПДС – это количество вещества в сточных водах, максимально допустимое к сбросу в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения нормального качества воды в контрольном пункте.

ПДВ – предельно допустимый выброс загрязнителей в атмосферу - – количество вредных веществ, которое не должно превышаться во время выброса в воздух за единицу времени, чтобы концентрация загрязнителей воздуха на границе санитарной зоны не была выше, чем ПДК. Устанавливают ПДК на основе расчета рассеивания примесей в атмосфере.

ПДВ=КрхПДК,

Где Кр – коэффициент разбавления загрязнителя, м³/с.

По вычисленному ПДВ устанавливают допустимый суточный выброс (г/сут; кг/сут). При расчете ПДВ необходимо, чтобы концентрация загрязнителей воздуха на границе санитарной зоны не была выше, чем ПДК.

Санитарно-защитные зоны (СЗЗ) – это участки земли около предприятий, которые отделяют их от жилых массивов с целью уменьшения вредного влияния этих предприятий на здоровье человека. Их располагают с подветренного бока предприятий и засаживают пылестойкими деревьями или кустарниками, имеющими бактерицидные свойства (береза, белая акация, грецкий орех, дуб, канадский тополь, сосна, бузина, смородина и др.).

Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий выделяют 5 классов промышленных объектов с шириной СЗЗ от 50м до 3000м с учетом степени загрязнения воздуха вблизи производства.

1 класс делят на подклассы 1А с СЗЗ шириной 3000м (особо опасные объекты – АЭС и др.) и 1Б – 1000м (химические, нефтеперерабатывающие, металлургические и бумажно-целлюлозные заводы и предприятия, которые занимаются сжиганием кокса, вторичной переработкой цветных металлов, добычей нефти, природного газа и каменного угля).

2 класс – ширина 500м – относят цементные, гипсовые, известковые и асбестовые заводы и предприятия, которые изготавливают свинцовые аккумуляторы, пластичные массы, добывают горючие сланцы, каменный и бурый уголь.

3 класс – ширина 300м – относят предприятия по производству стекла, керамзита, угольных изделий для электропромышленности, ТЭС, заводы железобетонных, асфальтобетонных изделий, кабельные заводы и др.

4 класс – ширина 100 м – принадлежат предприятия металлообрабатывающей промышленности, машиностроительные заводы, производство кирпичей и др. строительных материалов с отходов ТЭС.

5 класс – ширина 50м – включены предприятия легкой промышленности, производство щелочных аккумуляторов, приборов для электротехнической промышленности без применения ртути и лития, производства пищевой промышленности и др.

В настоящее время на Украине и в других странах СНГ установлены ПДК для более чем 500 примесей в воздухе, более чем 1000 – в воде, более 100 – в продуктах питания и более 30 – в почвах. Кроме этого, научно обоснованы ПДК таких физических факторов окружающей среды, как шум, вибрация, электромагнитное поля разных диапазонов и др.

Таким образом, система стандартов и нормативов, которые используются для охраны окружающей природной среды и рационального природопользования, является комплексом взаимосвязанных ограничений и требований к качеству окружающей среды, с помощью которых гарантируется экологическая безопасность населения, обеспечивается сохранение биоразнообразия, а также рационально используются природные ресурсы.

Для выполнения 3 пункта задания, необходимо, используя приложение 1 и учитывая «эффект суммации», оценить санитарное состояние водоема, общее загрязнение воздуха в рабочем помещении или состояние почвогрунтов. Номер задачи предлагается в соответствии с номером варианта студента.

 

 

Задачи.

 

 

1. Оцените общее загрязнение воздуха рабочего помещения, если в нем установлены концентрации аммиака 6,6 мг/м³, формальдегида 0,02 мг/м³ и диоксида серы 14 мг/м³. К каким классам опасности веществ относятся эти загрязнители?

 

2. В водоеме вблизи нефтеперерабатывающего завода концентрация нефти и нефтепродуктов составляет 0,12 мг/л, фенолов – 0,01 мг/л, ацетона - 0,8 мг/л. Оцените санитарное состояние водоема и укажите к каким классам опасности веществ относятся указанные загрязнители?

 

3. В воздухе цеха предприятия определены следующие содержания загрязнителей: фенола - 0,06 мг/м³, диоксида азота - 0,12 мг/м³, оксида углерода - 5 мг/м³, ацетона – 0,25 мг/м³ и диоксида серы 10 мг/м³. Оцените санитарное состояние воздуха и укажите к каким классам опасности веществ относятся эти загрязнители?

 

4. В водоеме вблизи химического предприятия концентрация аммиака составляет 14,0 мг/л, формальдегида – 0,08 мг/л, фенола - 0,12мг/л, железа – 0,4 мг/л. Оцените санитарное состояние водоема и укажите к каким классам опасности веществ относятся указанные загрязнители?

 

5. На территории завода провели определение содержания загрязнителей в грунте. Выяснилось, что концентрация меди составляет 2,5 мг/кг, нитратов – 140 мг/кг, кобальта – 4,5, мг/кг, диоксида серы – 240,0 мг/кг, никеля - 5,2 мг/кг. Оцените общее санитарное состояние почвогрунта завода и укажите к каким классам опасности веществ относятся эти загрязнители?

 

6.Оцените общее санитарное состояние воздуха рабочего помещения завода, если в нем установлены концентрации диоксида серы 0,15 мг/м³, формальдегида 0,06 мг/м³, сероводорода – 0,04 мг/м³ и фенола 0,14 мг/м³. К каким классам опасности веществ относятся эти загрязнители?

 

7. На территории фабрики провели анализ грунта. Выяснилось, что концентрация гексахлорана составляет 0,05 мг/кг, толуола – 0,6 мг/кг, фозалона - 1,5 мг/кг. Оцените общее санитарное состояние почвогрунта фабрики и укажите к каким классам опасности веществ относятся эти загрязнители?

 

8. В воздухе цеха цементного завода определены следующие содержания загрязнителей: сероводорода - 0,06 мг/м³, оксида углерода - 10,5 мг/м³, пыли – 0,63 мг/м³. Оцените санитарное состояние воздуха и укажите к каким классам опасности веществ относятся эти загрязнители?

 

9. В водоеме рыбоводческого хозяйства концентрация аммиака составляет 12,0 мг/л, формальдегида – 0,06 мг/л, фенола - 0,08 мг/л. Оцените санитарное состояние водоема и укажите к каким классам опасности веществ относятся указанные загрязнители?

 

10 При анализе почвогрунта на территории завода определили, что в грунте концентрация никеля составляет 4,4 мг/кг, толуола – 0,8 мг/кг, диоксида серы - 300 мг/кг. Оцените общее санитарное состояние почвогрунта завода и укажите к каким классам опасности веществ относятся эти загрязнители?

 

 

Приложение 1