Основные критерии состояния загрязнения воздушного бассейна

Основной способ выражения концентраций при анализе воздуха – г/м³, а также производные кг/м³, г/дм³, мг/м³, мкг/м³ - количество компонента в единицах массы, содержащееся в единице объема воздуха.

Содержание примесей в атмосфере, определяемое по данным наблюдений, очень быстро меняется во времени и пространстве. Поэтому данные наблюдений за концентрациями примесей рассматриваются как совокупность случайных величин - единичных разовых показателей загрязнения атмосферы.

Чтобы оценить и систематизировать состояние загрязнения воздуха т.е. определить, является уровень загрязнения высоким или низким, обычно применяются следующие статистические характеристики (формулы для расчета приведены в табл. 6.2.):

- среднее арифметическое значение концентрации примеси (выражает концентрацию примеси в определенной точке, осредненную за определенный временной интервал);

- среднее квадратическое отклонение (определяет изменчивость концентрации примеси);

- коэффициент вариации (выражает долю изменчивости по отношению к среднему значению концентрации примеси).

Все статистические характеристики рассчитываются для различного осреднения по времени и пространству. Среднее арифметическое значение концентрации примеси является единичным осредненным (основным) показателем загрязнения атмосферы.

Таблица 6.2.

Характеристики состояния атмосферы

Характеристика	Метод расчета	Использование
Среднее арифметическое значение концентрации примеси, измереных n раз		Для оценки однородности рядов наблюдений, для дальнейших расчетов
Среднее квадратическое отклонение результатов измерений от среднего арифметического		Для получения информации об изменчивости среднего, для статистического анализа распределения концентраций
Коэффициент вариации концентрации примеси		Для оценки доли изменчивости концентрации примеси

Чтобы по результатам наблюдений определить степень загрязнения воздуха, измеренные значения концентраций загрязнителей сравнивают с его предельно допустимыми значениями. Величины ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе определены в основном в мг/м³. Различают два типа предельно допустимых концентраций: максимальные разовые ПДК (ПДК_мр) и среднесуточные ПДК (ПДК_сс).

ПДК_мр называют максимальную разовую концентрацию вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна вызывать негативных реакций в организме человека при кратковременном вдыхании.

ПДК_сс называют среднюю суточную концентрацию вредного вещества, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия в условиях круглосуточного вдыхания.

Следует отметить, что принятым в РФ видам ПДК, максимальным разовым и среднесуточным, соответствуют периоды осреднения 0,3 и 24 ч, тогда как в ряде зарубежных стран нормативы загрязнения имеют более оправданные периоды осреднения, начиная от 0,5 ч до года, позволяющие учесть возможность длительного воздействия атмосферных загрязнений на здоровье населения.

В приложении приводятся название химического вещества, значения ПДК максимальной разовой и среднесуточной ПДК, класс опасности веществ (1-4). ПДК устанавливают на основании лимитирующего показателя вредности.

Лимитирующий показатель характеризует направленность биологического действия вещества: рефлекторное или резорбтивное. Под рефлекторным действием понимается реакция со стороны рецепторов верхних дыхательных путей – ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т.д. Указанные эффекты возникают при кратковременном воздействии вредных веществ, поэтому рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой ПДК. Резорбтивное действие – возможность общетоксических, гонадотоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества, но и длительности его вдыхания.

С целью предупреждения развития резорбтивного действия устанавливается среднесуточная ПДК. На сегодняшний день установлены ПДК для более чем 700 соединений. Вещества, обладающие чрезвычайно высокой биологической активностью, запрещены к выбросу в атмосферный воздух. В настоящее время таких веществ около 40.

Единичные, разовые концентрации примеси обычно сравнивают с его максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия - среднесуточной ПДК. Определяют индекс загрязнения атмосферы отдельной примесью (ИЗА):

.

Поскольку с помощью ИЗА характеризуется уровень загрязнения атмосферы одним веществом, этот индекс называют индивидуальным показателем загрязнения атмосферы.

Состояние загрязнения воздуха несколькими веществами, контролируемыми в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (КИЗА).

.

При расчете КИЗА степень загрязнения атмосферы оцениваетсяпо степени превышенияПДК с учетом класса опасности.

Загрязняющие вещества в воздушном бассейне по вероятности их неблагоприятного влияния на здоровье населения делят на 4 класса: 1-й - чрезвычайно опасные, 2-й - высоко опасные, 3-й - умерено опасные и 4-й - мало опасные. Учет класса опасности определяется «приведением» концентраций веществ, нормированных по ПДК, к концентрациям вещества 3-го класса опасности - диоксида серы.

Использование константы s основано на предположении, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одинаковым влиянием на человека, а при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества. Для 1-го класса опасности s составляет 1,7, для 2-го класса опасности - 1,3, для 3-го - 1,0, для 4-го - 0,9.

Для сравнения степени загрязнения атмосферы различных городов (населенных пунктов), различных районов одного города рекомендуется использовать в качестве характеристики уровня загрязнения КИЗА, рассчитанное по определенному количеству ингредиентов, вносящих наибольший вклад в уровень загрязнения атмосферы. Чаще всего рассчитывают КИЗА по пяти приоритетным ингредиентам, так называемое КИЗА пять (КИЗА₅). КИЗА₅ также применяется для оценки временной (многолетней) тенденции изменения состояния загрязнения атмосферы одного города (населенного пункта).

Указанное ранжирование по классам состояния атмосферы выполнено в соответствии с классификацией уровней загрязнения по четырехбальной шкале (табл.6.3.):

- класс «нормы» соответствует уровню загрязнения воздуха ниже среднего по городам страны;

- класс «риска» равен среднему уровню;

- класс «кризиса» - выше среднего уровня;

- класс «бедствия» - значительно выше среднего уровня.

'Таблица 6.3.

Критерий оценки состояния загрязнения атмосферы

по комплексному индексу (КИЗА)

Для химических веществ, свойства которых и механизмы действия на человеческий организм недостаточно изучены, вводится временный норматив максимально допустимого содержания в атмосферном воздухе – ОБУВ – ориентировочно безопасные уровни воздействия. ОБУВ устанавливаются сроком на три года, по истечении которого пересматриваются или заменяются на ПДК. Кроме того, в перечнях указываются вещества и их комбинации, обладающие эффектом суммации, т.е. усилением вредного воздействия при совместном присутствии в атмосферном воздухе. Для таких соединений сумма их концентраций не должна превышать 1:

На международном уровне пока не нормируются предельные концентрации загрязняющих веществ в воздухе, установление ПДК отнесено к компетенции правительств суверенных государств. ПДК основных загрязнителей атмосферы, нормируемые в различных странах, обобщены в справочниках.