Визначення ступеня забрудненості атмосфери

Згідно з нормативно-технічною документацією нормування якості навколишнього природного середовища здійснюється з метою встановлення гранично допустимих норм впливу на навколишнє середовище, що гарантує екологічну безпеку населення та збереження генетичного фонду, забезпечує раціональне використання і відтворення природних ресурсів за умов стійкого розвитку господарської діяльності. В Україні розроблені та діють нормативи ГДК, перевищення котрих за певних умов негативно впливає на здоров’я людини.

У табл.1 наведено ГДК деяких найбільш поширених шкідливих речовин. Як видно навіть з цього невеликого переліку, нижня межа токсичності шкідливих речовин, тобто їх ГДК, сильно відрізняється.

У випадку присутності в атмосферному повітрі декількох речовин, які мають здатність до сумарної дії, сума їхньої концентрації не повинна перевищувати одиниці при розрахунку за виразом:

(1)

де , ,..., – фактичні концентрації речовин в атмосферному повітрі;

, ,..., – гранично допустимі концентрації тих самих речовин.

У табл. 2.1 ГДК_с.д. – середньодобова гранично допустима концентрація забруднювача в повітрі, котра не справляє на людину опосередкованої шкідливої дії при цілодобовому вдиханні;

ГДК_м.р. – максимально разова гранично допустима – концентрація забруднювача в повітрі (населених місць), що не викликає рефлекторних реакцій в організмі людини.

 

Таблиця 2.1 Гранично допустимі концентрації (мг/м³) деяких шкідливих речовин для повітря населених місцевостей

Речовина	ГДКс.д.	ГДКм.р	К
Тверді речовини (пил)	0,15	0,2	3,0
Двоокис сірки	0,05	0,5	1,0
Двоокис азоту	0,04	0,085	0,8
Окис азоту	0,06	0,4	1,2
Окис вуглецю	3,0	5,0
Аміак	0,04	0,2	0,8
Хлористий водень	0,2	0,2	4,0
Ціанистий водень	0,01	–	0,2
Окис кадмію	0,001	–	0,02
Свинець	0,0003	0,03	0,006
Сірководень	0,005	0,03	0,1
Бенз(а)пірне	0,000001	–	0,00002
Фенол	0,003	0,01	0,06
Формальдегід	0,003	0,035	0,06
Фтористий водень	0,005	0,2	0,1

 

 

Примітка: . На тих територіях, які підлягають посиленій охороні, встановлюються більш жорсткі вимоги –ГДК повинні бути зменшені на 20%.

 

Ефект сумації мають: ацетон, акролеїн, фталевий ангідрид; ацетон та фенол; ацетон та ацетофенол; ацетон та фурфурол, формальдегід, фенол; ацетальдегід та вінілацетат; аерозолі п’ятиокису ванадію та окисів марганцю; аерозолі п’ятиокису ванадію та сірчистий ангідрид; аерозолі п’ятиокису ванадію та триокису хрому; бензол та ацетофенон; вольфрамовий та сірчистий ангідриди; гексахлоран та фозо лон; 1,2-дихлорпропан, 1,2,3-трихлорпропан та тетрахлоретилен; ізобутенилкарбінол, диметилвінілкаринол; озон, двоокис азоту та формальдегід; окис вуглецю, двоокис азоту та формальдегід; окис вуглецю, двоокис азоту, формальдегід, гексан; сірчистий ангідрид та аерозоль сірчаної кислоти; сірчаний ангідрид та аерозоль сірчаної кислоти; сірчаний ангідрид та нікель металевий; сірчистий ангідрид та сірководень; сірчистий ангідрид та двоокис азоту; сірчистий ангідрид, окис вуглецю, пил конверторного виробництва;

сірчистий ангідрид, окис вуглецю, двоокис азоту та фенол; сірчистий ангідрид та фенол; сірчистий ангідрид та фтористий водень; сірчаний та сірчистий ангідриди, аміак та окиси азоту; сильні мінеральні кислоти (сірчана, соляна та азотна); фенол та ацетофенон; фурфурол, метиловий та етиловий спирти;циклогексан та бензол; етилен, пропілен, бутилен, амілен.

Ефект потенціювання притаманний таким речовинам:

бутилакрилат та метилметакрилат з коефіцієнтом 0,8; фтористий водень та фторсолі з коефіцієнтом 0,8.

Потенціювання – взаємне посилення впливу двох або більше кількості агентів навколишнього середовища, при котрому сумарний ефект їхнього взаємного впливу перевищує суму ефектів, що виникають при ізольованій дії кожного з цих агентів зокрема.

Речовини, для котрих не визначені ГДК населених місць, оцінюються за орієнтовними безпечними рівнями впливу ОБРВ.

Для того, щоб визначити стан забруднення повітря декількома речовинами, що діють одночасно, часто використовують комплексний показник – індекс забруднення атмосфери (ІЗА). Для його розрахунку, нормовані на відповідні значення ГДК, середні концентрації домішок за допомогою розрахунків приводять до концентрації двоокису сірки (коефіцієнт К в табл.3.8), а отримані значення додають. Отриманий таким чином показник ІЗА вказує, у скільки разів сумарний рівень забрудненості атмосфери кількома речовинами перевищує ГДК двоокису сірки.

Для кожного населеного пункту визначено конкретний перелік п’яти пріоритетних домішок, за котрими розраховується індекс забруднення атмосфери ІЗА₅.

Викиди характеризуються кількістю забруднюючих речовин, їхнім хімічним станом, концентрацією, агрегатним станом.

Промислові викиди поділяються на організовані та неорганізовані. Організовані промислові викиди – це викиди, що надходять в атмосферу через спеціально споруджені газоходи, повітропроводи та труби.

Неорганізовані викиди надходять в атмосферу у вигляді ненапрямлених потоків внаслідок порушення герметизації, невиконання вимог охорони атмосфери при навантаженні та розвантаженні, порушення технології виробництва або несправності обладнання.

За агрегатним станом викиди поділяються на 4 класи:

І.– газоподібні та пароподібні;

ІІ.– рідкі;

ІІІ.– тверді;

IV.– змішані.

За величиною маси викиди об’єднані в 6 груп, т/доб: 1 група –маса менше 0, 01 включно; 2 група – від 0,01 до 0,1; 3 група – від 0,1 до 1; 4 група – від 1 до 10; 5 група –від 10 до 100; 6 група – понад 100.

Викиди підлягають періодичній інвентаризації, під котрою слід розуміти систематизацію відомостей про розподіл джерел викидів на території об’єкта, їхню кількість та склад.

Метою інвентаризації (рис.2.1) є визначення викидів шкідливих речовин, що надходять в атмосферу від об’єктів; оцінка впливу викидів на навколишнє середовище, встановлення ГДВ або ТВП; вироблення рекомендацій з організації контролю викидів; оцінка стану очисного обладнання та екологічності технологій і виробничого обладнання; планування черговості природоохоронних заходів.

 

Рисунок. 2.1 Схема алгоритму інвентаризації викидів в атмосферу

Інвентаризація здійснюється один раз на 5 років згідно з Інструкцією з інвентаризації викидів забруднюючих речовин в атмосферу. Джерела забруднення атмосфери визначається на основі схем виробничого процесу підприємства. Для діючих підприємств контрольні точки встановлюються по периметру санітарно-епідеміологічної станції.

Основними параметрами, котрі характеризують викиди забруднюючих речовин в атмосферу, є вид виробництва, джерело виділення шкідливих речовин, джерело викиду, число джерел викидів, координати розташування викиду, висота джерела викиду, діаметр уста труби, параметри газоповітряної суміші на виході з джерела викиду (швидкість, об'єм, температура), характеристика газоочисних пристроїв, види та кількість шкідливих речовин тощо.

Шкідливі речовини, що потрапляють в атмосферу від промислових та транспортних підприємств, енергетичних установок, транспортних засобів, розчиняються в повітрі та переносяться рухомими потоками повітря на великі віддалі. Розсіювання забруднень призводить до зниження концентрації шкідливих речовин в зонах їхнього викиду та до одночасного збільшення площ із забрудненим повітрям.

На характер поширення шкідливих речовин в атмосфері та на величину зон забруднення впливають метеорологічні умови (горизонтальний та вертикальний рух мас повітря, їх швидкість, температура, вологість, дощ, сніг, наявність хмар).

Крім метеорологічних факторів, на розсіювання забруднень впливає рельєф місцевості, наявність лісів, водоймищ, гір тощо. На забрудненість міст та населених пунктів впливає їхнє планування та озеленення.

Розрахунок забруднення атмосфери викидами промислових підприємств виконується згідно з Методикою розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств (ОНД-86) або за Збірником методик розрахунку концентраційних викидів в атмосферу забруднюючих речовин різними виробництвами.

Визначення категорії небезпечності підприємств залежно від характеру забруднюючих речовин, які викидають в атмосферу.

Для визначення категорії небезпечності підприємств використовують дані про викиди забруднюючих речовин в атмосферу за формою статистичної звітності 2-повітря. При цьому в цій формі необхідно розшифрувати графи “вуглеводні” та “інші” і не потрібно наводити інформацію про сумарні викиди шкідливих речовин в атмосферу від групи підприємств.

Категорію небезпечності підприємств (КНП) розраховують за виразом:

, (2)

де M_i – маса викиду і-ї речовини, т/рік;

ГДК_с.д. – середньодобова гранично допустима концентрація і-ї речовини, мг/м³;

n – кількість шкідливих речовин, які викидаються підприємством і забруднюють атмосферу;

а_і – безрозмірна константа, яка дозволяє порівняти ступінь шкідливості і-ї речовини зі шкідливістю сірчистого газу (визначається за табл.2)

 

Таблиця 2. Безрозмірна константа у відповідності з класом небезпечності речовин

Константа	Клас небезпечності речовин
аі	1,7	1,3	1,0	0,9

 

Для розрахунку КНП за відсутності середньодобових значень ГДК використовують значення максимально разових ГДК, ОБРВ або зменшені в десять разів значення ГДК робочої зони забруднюючих речовин.

Значення КНП щодо речовин, для котрих відсутня інформація про ГДК або ОБРВ, прирівнюють до маси викидів даних речовин. За величиною КНП підприємства поділяються на 4 категорії небезпечності. Граничні умови для виділення підприємства за категоріями небезпечності наведено в табл. 3.

 

Таблиця 3. Категорії небезпечності підприємств і граничні значення КНП

Категорії небезпечності	Значення КНП	СЗЗ, м
І	≥10^8
ІІ	10^8>КНП≥10^4
ІІІ	10^4>КНП≥10^3
IV	<10^3

У залежності від тієї чи іншої категорії небезпечності підприємства здійснюється облік викидів забруднюючих речовин в атмосферу і запроваджується періодичність контролю за викидами підприємств, а також призначається санітарно-захисна зона від джерел забруднень до житлових районів (СЗЗ).

Як приклад, розглянемо викиди, що забруднюють атмосферне повітря електродного заводу та визначимо категорію цього підприємства (табл. 4)

Розрахуємо КНП цього підприємства:

 

 

Таблиця 4. Викиди за інгредієнтами і класом небезпечності речовин, які виділяються.

Назва речовин, які виділяються	ГДКс.д., мг/м^3	Клас небезпечності	Викид, т/рік
Зважені речовини (пил)	0,15		4663,293
Окис вуглецю	3,0		8992,420
Сірчистий ангідрид	0,05		727,285
Двоокис азоту	0,04		150,000
Бенз(а)пірен	0,000001		0,665
Смолисті	0,02,(0,2 = ГДК роб.зони)		911,579

 

Отримане значення КНП перевищує 10⁸, що є свідченням того, що цей завод є джерелом забруднення довкілля і відноситься до 1 категорії за забрудненням атмосфери. Оцінити ступінь забруднення атмосфери речовинами, що виділяються, можна на підставі чисельного результату, отриманого від піднесення до степені відповідного члена, що входить у рівняння. Розташуємо речовини, що виділяються підприємством, з-а ступенем забруднення атмосфери (СЗА) (табл.5).

 

Таблиця 5. Розподіл шкідливих речовин за ступенем забруднення атмосфери

Бенз(а)пірен
Смолисті
Двоокис азоту
Пил
Сірчистий ангідрид
Окис вуглецю