Нормирование воздействия предприятия на окружающую среду

По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на 4 класса опасности. Есть вещества, класс опасности для которых еще не установлен в связи с недостаточностью клинических испытаний. Данные представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Классификация вредных веществ

Согласно природоохранному законодательству России и других государств, для обеспечения санитарных норм проживания населения на территории, где расположены источники выбросов вредных веществ, для каждого предприятия государственные природоохранные органы устанавливают лимит выброса (предельно-допустимый выброс– ПДВ) по каждому из загрязняющих веществ. Нормирование выбросов осуществляется по критериям о величине предельно допустимых концентраций вредных веществ в приземном слое атмосферы (ПДК максимально-разовые, ПДК среднесуточные), в зависимости от которой устанавливается величина предельно допустимых выбросов от каждого конкретного источника (ПДВ)[7, с. 101]. Но согласно системе сертификации природоохранной деятельности серии ISO14000, нормирование выбросов при производстве стали необходимо осуществлять и по величине удельных выбросов, что на производствах РФ не осуществляется.

Значение ПДК, ПДК_мр, ПДК_сс этих стандартов регламентированы списанием ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест, разработанным Министерством здравоохранения и признанным на территории большинства стран СНГ. При разработке этих стандартов исходили из показателей клинических испытаний, принимая за величину ПДК значения таких концентраций, которые полностью предотвращают риск здоровью человека.

В странах ЕС и США при установлении ПДК предполагали только сокращение риска и определение степени защищенности человека и природы (таблица 2.2). При разработке этих стандартов ориентировались не только на клинические исследования и медицинские противопоказания, но и на возможность обеспечения нормативов в данный момент времени, исходя из технологических и экономических возможностей. Определенные таким образом стандарты рассматриваются как первичные, а в качестве долгосрочной цели принимаются вторичные стандарты, полностью предотвращающие риск здоровью населения.

Таблица 2.2 – Значения ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе согласно различным национальным стандартам

Анализ представленной таблицы показывает, что значение критериев воздействия веществ на организм человека в России зачастую ниже, чем у зарубежных стран, но это не обеспечивает удовлетворительной экологической ситуации в российских металлургических городах. Это связано во-первых с отсутствием практики учета удельных выбросов загрязняющих веществ на единицу произведенной продукции, а во-вторых – с низким качеством экологического контроля и надзора над предприятием. Зачастую представленная предприятием отчетность значительно занижена, как вариант – необходимо повсеместное внедрение автоматических контролирующих приборов за количеством выбросов и внедрением более жесткой системы штрафов. Кроме того, отсутствует точная оценка существующей картины – существующего, фонового загрязнения атмосферного воздуха, исходя из которой,предприятие должно корректировать свои лимиты на выбросы. Это связано с тем, что посты измерений фоновых концентраций по стране зачастую не оборудованы должным по качеству и спектру определяемых веществ оборудованием.

Рассмотрим подробнее критерии воздействия веществ на человека.

Нормирование воздействия на атмосферный воздух. Критерием токсичности веществ в воздухе являются установленные предельно допустимые концентрации ПДК (ГОСТ 12.1.005-88).

ПДК – концентрация загрязняющего вещества (ЗВ), при превышении которой в организме человека начинаются физиологические изменения.

ПДК_р.з. – предельно допустимая концентрация ЗВ в рабочей зоне. Это концентрация, при которой при ежедневной работе в течение всего рабочего стажа не должны наблюдаться заболевания или отклонения от нормы состояния здоровья у работающих и у его будущих поколений.

ПДК_м.р. – предельно допустимая концентрация, которая в течение 20-минутного воздействия не вызывает рефлекторных реакций у организма человека (кашель, слезоточение и т.д.).

ПДК_с.с. – среднесуточная предельно допустимая концентрация; концентрация, которая не оказывает на человека прямого либо косвенного воздействия при неограниченно долгом воздействии.

Для защиты населения от близрасположенных предприятий вокруг предприятия устанавливается санитарно-защитная зона (СЗЗ). Размер санитарно-защитной зоны каждого предприятия утвержден при прохождении его главгосэкспертизы и зависит от его класса опасности, а также технологических процессов (нормативный размер СЗЗ для предприятий различного технологического вида и класса опасности прописан в нормативной документацииСанПиН2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий,сооружений и иных объектов», достаточность этого размера доказывается для каждого предприятия индивидуально исходя из количества его источников выбросов и расчета рассеивания ЗВ; при необходимости СЗЗ предприятия увеличивается по отношению к нормативной). СЗЗ предприятия пересматривается всякий раз при изменении технологии производства либо изменения проектной мощности в сторону увеличения.

В идеале санитарно-защитная зона организовывается с учетом розы ветров (с учетом преобладающего в течение года направления ветра), между жилой зоной и предприятием для уменьшения степени воздействия на человека организовываются лесопосадки из специализированных сортов деревьев, усиленно воспроизводящих кислород и имеющих широкую листву, задерживающую взвешенные вещества от более широкого распространения. Санитарно-защитная зона должна обеспечивать концентрацию ЗВ на своей границе, не превышающую гигиенический норматив (т.е. значение критерия опасности для данного вещества).

Некоторые вещества при совместном присутствии в воздухе по своему суммарному эффекту иногда превышают эффект, вносимый в атмосферу по отдельности. Такие вещества обладают «эффектом суммации» и при одновременном наличии в атмосфере их безразмерная суммарная концентрация не должна превышать единицы.В случае, когда имеет место выброс нескольких веществ, обладающих эффектом суммации (более вредное воздействие при совместном наличии в атмосфере – это такие группы суммации, как азота оксид – азота диоксид, пыль цементного производства и т.д.), сумма отношений концентраций каждого из суммирующегося вещества к его гигиеническому нормативу не должна превышать единицы (С₁/ПДК₁ + С₂/ПДК₂ +…+С_n/ПДК_n≤ 1, где С_1, С_2,…, С_n– концентрации ЗВ с эффектом суммации, ПДК₁, ПДК₂,…, ПДК_n – их критерии опасности).

В пределах СЗЗ предприятия не допускается размещение жилых или иных не относящихся к промплощадке сооружений; в случае, если вследствие изменившейся технологии размер СЗЗ предприятия увеличился и в его СЗЗ попадает жилье, необходимо разработать план-график выноса жилья и обеспечить переселение людей, попавших в СЗЗ. Концентрация ЗВ на границе жилой зоны также не должна превышать 1 ПДК; в случае, если речь идет о больницах, санаториях, особо охраняемых природных зонах, должно обеспечиваться нормирование по 0,8 ПДК.

При установлении СЗЗ предприятия проводится расчет приземных концентраций ЗВ, выделяющихся при технологических процессах; расчет ведется на наихудшие условия (как правило, на летний период, т.к. повышенная температура воздуха выступает катализатором химических реакций между выделяющимися ЗВ, вызывающих так называемое вторичное загрязнение воздуха; при штилевых явлениях) и на максимальное число одновременно работающих по технологии источников выбросов. Если расчёт рассеивания на наихудшие условия доказывает достаточность СЗЗ предприятия и допустимое воздействие на близлежащую жилую застройку, то предприятию согласовывают его работу, и предприятие разрабатывает том предельно допустимых выбросов (ПДВ), где представлены валовые выбросы от всех источников выбросов, работающих на предприятии в течение года (в т/год). Данный том является лимитирующим, предприятие не имеет права выбрасывать ЗВ в большем количестве, чем согласовано, и по итогам года предприятие отчитывается по форме 2ТП-воздух о количестве выброшенных веществ, после сдачи отчетности предприятие платит за выброс ЗВ в атмосферу (нормативы платы в руб/т утверждены Постановлением Правительства и берутся с коэффициентами, учитывающими инфляцию (новые за каждый год), местоположение (2 за расположение в зоне особо охраняемых территорий, 1,2 за расположение в черте города), экологическую значимость региона (1,2 для Сибири)). Том ПДВ пересматривается каждые 5 лет, что позволяет ужесточить требования к качеству охраны окружающей среды.

Нормирование воздействия на водные ресурсы.При сбросе сточных вод в поверхностные водоемы используются такие критерии оценки ЗВ, содержащихся в сточных водах, как ПДК – предельно допустимая концентрация ЗВ. Значение критерия зависит от того, водоем какой рыбохозяйственной категории либо какого назначения (культурно-бытовое, питьевое) используется для сброса. Значения критерия прописано в нормативной документации; допустимая концентрация взвешенных веществ в сбросных водах зависит от рыбохозяйственной категории и от фонового загрязнения водоема по взвешенным (для водоемов 1ой рыбохозяйственной категории значение ПДК по взвешенным определяется как сумма фонового загрязнения и 0,25; для второй рыбохозяйственной – фонового и 0,75). Для осуществления сброса предприятию необходимо получить решение на пользование водным объектом и согласовать объем сбрасываемых вод, т.к. значительные по объему сбросы могут вызвать нарушение экосистемы (учитывается расход водоема, ширина и глубина русла и т.д.; сбросные воды не должны негативно влиять на скорость истечения реки либо губительно сказываться на ихтиофауне водоема). Предприятие так же, как и по воздуху, имеет согласованный лимитирующий том НДС (нормативный допустимый сброс), и не имеет права превышать установленные лимиты и ухудшать заявленные санитарные показатели сбросных вод. Предприятие каждый год отчитывается по форме 2ТП-водхоз и осуществляет платежи за сброс. Нормативы платы за тонну ЗВ, сбрасываемого в водоемы, также установлены законодательно и берется с поправкой на инфляцию и фактор экологической значимости.

Нормирование воздействия на почвенный покров.При оценке гигиенического состояния почвы определяются путем химических анализов такие показатели качества почвенного покрова, как содержание гумуса, кислотность, основность, наличие бактерий и других эпидемиологически опасных организмов, содержание тяжелых металлов, структурный и гранулометрический состав, степень радиоактивности и т.д. При определении степени загрязнения почв тяжелыми металлами используется критерий Z_c– суммарный химический показатель загрязнения почв, оценивающий степень загрязнения почвы тяжелыми металлами по сравнению с фоновой (незагрязненной) пробой. Для каждого ЗВ также установлен ПДК, позволяющий оценить степень загрязненности почвы. Оценка состояния почв важна еще и потому, что почва является показателем общего экологического состояния региона, поскольку ЗВ отличаются большой степенью миграции из атмосферного воздуха в другие среды, особенно в почвы. Кроме того, при наличии на определенной глубине эпидемиологически опасных микроорганизмов (часто это наблюдается в местах, где ранее располагались скотомогильники), категорически не рекомендуется проводить какие-либо земляные работы в связи с высокой вероятностью инфекционной вспышки.

Количественная оценка токсичности продуктов сгорания.Количество токсичных примесей в продуктах сгорания зависит от ряда факторов: содержания вредных компонентов в исходном топливе, полноты сгорания топлива, коэффициента расхода воздуха, типа топочного устройства и производительности теплового агрегата (печи). Так, общее количество вредных веществ в продуктах сгорания коксового газа (г/с) может быть определено по формуле:

(2.1)

где – теплота сгорания газа, кДж/м³;

– содержание H₂S в коксовом газе, г/м³;

– молекулярные массы SO₂ и H₂S;

– содержание NО_x в продуктах сгорания, мг/м³;

– коэффициент избытка воздуха;

– содержание бенз[а]пирена в коксовом газе, мг/м³;

– содержание бенз[а]пирена в продуктах сгорания, мг/м³;

– содержание СО в коксовом газе, %;

– плотность СО, г/м³;

W– количество тепла, содержащееся в газе, подаваемого в процесс, ГДж/ч;

L– недожег коксового газа, %.

Для доменного газа формула выглядит следующим образом:

(2.2)

При сжигании мазута основными вредностями в дымовых газах являются оксиды азота и диоксид серы, количество пыли в этих дымовых газах незначительно. При нарушениях технологического режима (особенно в малых топливных устройствах) в дымовых газах может содержаться СО, сажа и БП.

Основными вредностями, поступающими в атмосферу при сжигании углей, являются взвешенные вещества (недогоревшая пыль, зола), сажа, оксиды азота, диоксид серы. При недожеге (особенно в малых топочных устройствах со слоевым сжиганием топлива) в дымовых газах может содержаться СО и БП. В золе могут содержаться токсичные соединения (Be, As, V, Pb и др.).

Для теплоэнергетических агрегатов высокой мощности (особенно работающих на газообразном топливе) токсичность дымовых газов на 60-90 % обусловлена оксидами азота; при понижении производительности агрегата (это характерно для использования твердого топлива) существенно возрастает доля диоксида серы и твердых частиц.

Токсичность продуктов сгорания (как вообще любой газовой смеси, сбрасываемой в атмосферу) определяется как отношение концентрации данного токсичного вещества в продуктах сгорания С_i к ПДК_м.р. (максимально разовой) этого вещества в атмосферном воздухе населенных мест. Например, для оксида азота токсичность (Г) определяется по следующей формуле:

(2.3)

При совместном воздействии нескольких токсичных веществ имеет место эффект суммирования токсичности:

(2.4)

При полном суммировании К_i = 1, при частичном . Могут встречаться случаи усиления (К ) или антагонизма (К ). Учитывая преобладающее влияние на токсичность дымовых газов SO₂ и NO_x, близость значений К к единице и малость других слагаемых, уровень токсичности дымовых газов можно с определенным допущением определить по формуле:

(2.5)

Токсичность часто относят к определенному количеству подводимого в топочное устройство тепла (1 Гкал/ч или 4,19 ГДж/ч) или к единице сжигаемого топлива (1 кг или 1 м³):

(2.6)

При сжигании коксового газа токсичность продуктов сгорания при увеличении количества H₂S в газе с 1,5 до 2,5 г/м³ возрастает примерно в 1,3 раза; при увеличении коэффициента избытка воздуха α с 1,05 до 1,2 – возрастает примерно в 1,8-2,1 раза (за счет возрастания количества оксидов азота).

Для мазута картина аналогичная, хотя и менее резко выраженная. При сжигании угля токсичность продуктов сгорания бытовых котельных значительно превосходит таковую в крупных промышленных котельных и на ТЭЦ (разница составляет порядка 76 раз). Это обуславливается главным образом повышенными выбросами пыли, сажи, СО и БП.

Сравнительная токсичность продуктов сгорания различных видов топлив в различных агрегатах представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Токсичность продуктов сгорания

1.