ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2024
Просмотров: 109
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
м.р. (рис. 4.1.).
Рис. 4.1 – Классификация ПДК
При проектировании предприятий в районах, где атмосферный воздух уже загрязнен выбросами от других, ранее построенных и действующих предприятий, необходимо нормировать их выбросы с учетом уже присутствующих в воздухе примесей. Их содержание рассматривается в качестве фоновой концентрации – Сф. Если имеется несколько источников выбросов вредных веществ, то требования к качеству воздуха определяются следующим образом:
на территории предприятия
, (4.3.)
для воздуха населенного пункта
, (4.4.)
где Сi – концентрация вредного вещества, поступающего от i-го источника;
Сmi – наибольшая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенного пункта от i-го источника, N – число источников, через которые данное вредное вещество поступает в воздушный бассейн.
Если в атмосферном воздухе присутствуют выбросы нескольких (К) веществ, обладающих эффектом суммации, то необходимо переходить к безразмерным концентрациям qi. Условия санитарных норм будут выполнены, если
. (4.5.)
Анализ изменения ПДК за длительный период показывает, что они постоянно ужесточаются в результате установления более низких ПДК для отдельных веществ, расширения групп суммации и, следовательно, уменьшения допустимой концентрации для веществ, входящих в группы суммации, при их одновременном присутствии в воздухе. С учетом сказанного ПДК для целого ряда веществ уменьшилось от 2 до 10 раз. И хотя эта тенденция достаточно устойчива, вряд ли она будет способствовать прогрессу в области нормирования и управления качеством природной среды. В ряде случаев (т.е. в отдельных технологических процессах!) определенный уровень выбросов неизбежен и ужесточение норм ПДК никакого практического эффекта не даст.
4.5. Расчетные методы определения ПДК
Установление ПДК каждого отдельного вещества требует продолжительных экспериментальных исследований, тогда как новые химические соединения и их комбинации получают, синтезируют и внедряют в производство значительно быстрее. Для устранения этого разрыва во времени используют расчетные методы определения ПДК, которые позволяют прогнозировать токсическое действие химических соединений, исходя из их физико-химических характеристик и результатов простейших токсикологических исследований. Для многих веществ, загрязняющих воздух, ориентировочные значение ПДК, рассчитанные с помощью регрессивного анализа, оказались весьма близки к нормативным, определенным экспериментально.
Для расчета ПДК вредных веществ в воздухе производственных помещений рекомендованы формулы, выведенные на основании регрессивного анализа с использованием показателей их токсичности и некоторых физико-химических констант этих веществ.
Для расчета ПДКр.з. летучих органических веществ Лойт (1964) предложил формулу
где М – молярная масса вещества, ЛК50 – летальная концентрация вещества, вызывающая при вдыхании гибель 50% подопытных животных, мг/л.
Ближе к указанным значениям ПДК их ориентировочные величины, рассчитанные по формуле Люблиной и Голубева (1970), полученной при использовании физико-химических констант:
При расчете ПДКр.з. неорганических газов и паров можно воспользоваться другой формулой
Разумеется, расчетные методы не могут заменить экспериментальные величины ПДК, в особенности для веществ, обладающих выраженным специфическим действием, но совершенствование математических методов установления ПДК и привлечение к регрессивному анализу большего числа исходных показателей повысит его роль в прогнозировании допустимых пределов содержания в воздушной среде опасных для здоровья химических ингредиентов.
Для атмосферного воздуха населенных мест существующий принцип нормирования предусматривает установление двух типов ПДК – максимальных разовых и среднесуточных (ПДКм.р. и ПДКс.с., соответственно). Для первой из этих величин Кротов предложил уравнения простой линейной регрессии, позволяющие на основании знания порогов обонятельного ощущения, светочувствительности глаза и биоэлектрической активности коры головного мозга рассчитывать ориентировочные значения ПДКм.р. атмосферных загрязнений:
где х1 – порог обоняния для наиболее чувствительных людей, мг/м3;
х2 – порог световой чувствительности глаза, мг/м3;
х3 – порог действия на биоэлектрическую активность коры головного мозга, мг/м3.
Данные, полученные при сопоставлении наиболее чувствительного из порогов, позволили вывести суммирующее уравнение:
где х4 – пороговые данные по наиболее чувствительному рефлекторному тесту, мг/м3.
Среднесуточные ПДК атмосферных загрязнений предусматривают такие концентрации загрязняющих веществ, которые безвредны даже при их круглосуточном вдыхании с воздухом. Для расчета ПДКс.с. малотоксичных веществ с выраженным рефлекторным действием можно использовать простое линейное уравнение, где в качестве переменной величины использован порог обонятельного ощущения х:
Полученные по этой формуле величины ПДКс.с. хорошо совпадают с установленными экспериментально.
Спыну и Иванова, сопоставили ПДКр.з. и ПДКс.с. для 30 токсичных веществ, главным образом, пестицидов, и предложили уравнение
с достаточно высоким коэффициентом корреляции (r=0,69).
Кротов выполнил аналогичные исследования для 75 веществ и получил близкое уравнение:
Приведенные выше уравнения могут быть использованы для предварительной оценки токсичности химического загрязнения атмосферы.
4.6. ПДК загрязнений для растений
Растения–фотосинтетики, открывающие пищевые цепи в экосистемах, как и другие живые организмы, чувствительны к присутствию загрязняющих веществ в окружающей среде. Многочисленные факты снижения продуктивности и гибели древесных, кустарниковых и травянистых растений вследствие загрязнения воздуха хорошо известны. Поэтому нормирование содержания загрязняющих веществ применительно к растениям – важная, трудная и до конца пока не решенная задача.
Трудности заключаются в том, что разные виды совместно произрастающих растений в разной степени устойчивы к одним и тем же веществам. Поэтому в экосистеме диапазон общей устойчивости данного трофического уровня достаточно широк. Во-вторых, устойчивость зависит от условий места обитания, т.е. от режимов экологических фактов (например, увлажнения, освещенности, минерального питания). В-третьих, одно и то же растение в разной степени устойчиво к тем или иным веществам в разные периоды своего развития: распускания листьев, бутонизации и цветения, созревания семян. В-четвертых, разные физиологические процессы у растения неодинаково уязвимы для загрязняющих веществ, и необходимо в качестве теста выбирать наиболее демонстративное свойство.
Таким наиболее чувствительным к помехам процессом считается фотосинтез, определяющий продукцию экосистемы. Метод определения допустимых норм загрязнений воздуха основан на определении минимальных изменений фотосинтеза у растений. Для этого используются чувствительные биофизические методы определения изменения спонтанного сверхслабого свечения и свободных радикалов в клетках под влиянием низких концентраций газов. Интенсивность фотосинтеза определяют методом электрохемилюминесценции.
За предельно допустимую разовую дозу загрязненного воздуха для каждого вида растений принимают концентрацию газа, при которой после 5 мин действия наблюдается уменьшение фотосинтеза более чем на 10%. Допустимые нормы загрязнения воздуха диоксидом серы, аммиаком и формальдегидом для растений определяли по влиянию этих веществ на интенсивность фотосинтеза. Слабые концентрации этих веществ вызывают активацию фотосинтеза как у стойких, так и у чувствительных видов. Степень снижения интенсивности фотосинтеза под влиянием, например, диоксида серы, пропорциональна увеличению концентрации газа в опыте. Стойкие виды растений (клен) обладают пониженной интенсивностью фотосинтеза, а нестойкие (барбарис) – повышенной. Диоксид серы у первых
вызывает значительно меньшее снижение фотосинтеза, чем у вторых.
Допустимую санитарную норму устанавливают по минимальной концентрации газа, не вызывающей изменения исследуемых показателей через 5мин действия газа. К настоящему времени установлены ПДКм.р. и ПДКс.с. для 12 загрязняющих веществ в воздухе для растений, включая древесные (табл. 4.2).
Таблица 4.2– ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для
растений и древесных пород
Характерно, что в большинстве случаев величины ПДК для растений ниже по сравнению с ПДК для человека, что свидетельствует о более высокой чувствительности растений к различным загрязнениям.
4.7. Сравнительный анализ нормативных показателей Украины и зарубежных стран
В Украине существует единый список ПДК, распространяющийся на всю территорию страны и охватывающий около 350 соединений и 40 групп веществ, обладающих эффектом суммации. В большинстве стран перечень ПДК более ограничен, чем в Украине. Сравнительные данные о величинах ПДК основных загрязнителей атмосферного воздуха Украины и зарубежных стран приведены в табл. 4.3.
Рис. 4.1 – Классификация ПДК
При проектировании предприятий в районах, где атмосферный воздух уже загрязнен выбросами от других, ранее построенных и действующих предприятий, необходимо нормировать их выбросы с учетом уже присутствующих в воздухе примесей. Их содержание рассматривается в качестве фоновой концентрации – Сф. Если имеется несколько источников выбросов вредных веществ, то требования к качеству воздуха определяются следующим образом:
на территории предприятия
, (4.3.)
для воздуха населенного пункта
, (4.4.)
где Сi – концентрация вредного вещества, поступающего от i-го источника;
Сmi – наибольшая концентрация вредного вещества в атмосферном воздухе населенного пункта от i-го источника, N – число источников, через которые данное вредное вещество поступает в воздушный бассейн.
Если в атмосферном воздухе присутствуют выбросы нескольких (К) веществ, обладающих эффектом суммации, то необходимо переходить к безразмерным концентрациям qi. Условия санитарных норм будут выполнены, если
. (4.5.)
Анализ изменения ПДК за длительный период показывает, что они постоянно ужесточаются в результате установления более низких ПДК для отдельных веществ, расширения групп суммации и, следовательно, уменьшения допустимой концентрации для веществ, входящих в группы суммации, при их одновременном присутствии в воздухе. С учетом сказанного ПДК для целого ряда веществ уменьшилось от 2 до 10 раз. И хотя эта тенденция достаточно устойчива, вряд ли она будет способствовать прогрессу в области нормирования и управления качеством природной среды. В ряде случаев (т.е. в отдельных технологических процессах!) определенный уровень выбросов неизбежен и ужесточение норм ПДК никакого практического эффекта не даст.
4.5. Расчетные методы определения ПДК
Установление ПДК каждого отдельного вещества требует продолжительных экспериментальных исследований, тогда как новые химические соединения и их комбинации получают, синтезируют и внедряют в производство значительно быстрее. Для устранения этого разрыва во времени используют расчетные методы определения ПДК, которые позволяют прогнозировать токсическое действие химических соединений, исходя из их физико-химических характеристик и результатов простейших токсикологических исследований. Для многих веществ, загрязняющих воздух, ориентировочные значение ПДК, рассчитанные с помощью регрессивного анализа, оказались весьма близки к нормативным, определенным экспериментально.
Для расчета ПДК вредных веществ в воздухе производственных помещений рекомендованы формулы, выведенные на основании регрессивного анализа с использованием показателей их токсичности и некоторых физико-химических констант этих веществ.
Для расчета ПДКр.з. летучих органических веществ Лойт (1964) предложил формулу
где М – молярная масса вещества, ЛК50 – летальная концентрация вещества, вызывающая при вдыхании гибель 50% подопытных животных, мг/л.
Ближе к указанным значениям ПДК их ориентировочные величины, рассчитанные по формуле Люблиной и Голубева (1970), полученной при использовании физико-химических констант:
При расчете ПДКр.з. неорганических газов и паров можно воспользоваться другой формулой
Разумеется, расчетные методы не могут заменить экспериментальные величины ПДК, в особенности для веществ, обладающих выраженным специфическим действием, но совершенствование математических методов установления ПДК и привлечение к регрессивному анализу большего числа исходных показателей повысит его роль в прогнозировании допустимых пределов содержания в воздушной среде опасных для здоровья химических ингредиентов.
Для атмосферного воздуха населенных мест существующий принцип нормирования предусматривает установление двух типов ПДК – максимальных разовых и среднесуточных (ПДКм.р. и ПДКс.с., соответственно). Для первой из этих величин Кротов предложил уравнения простой линейной регрессии, позволяющие на основании знания порогов обонятельного ощущения, светочувствительности глаза и биоэлектрической активности коры головного мозга рассчитывать ориентировочные значения ПДКм.р. атмосферных загрязнений:
где х1 – порог обоняния для наиболее чувствительных людей, мг/м3;
х2 – порог световой чувствительности глаза, мг/м3;
х3 – порог действия на биоэлектрическую активность коры головного мозга, мг/м3.
Данные, полученные при сопоставлении наиболее чувствительного из порогов, позволили вывести суммирующее уравнение:
где х4 – пороговые данные по наиболее чувствительному рефлекторному тесту, мг/м3.
Среднесуточные ПДК атмосферных загрязнений предусматривают такие концентрации загрязняющих веществ, которые безвредны даже при их круглосуточном вдыхании с воздухом. Для расчета ПДКс.с. малотоксичных веществ с выраженным рефлекторным действием можно использовать простое линейное уравнение, где в качестве переменной величины использован порог обонятельного ощущения х:
Полученные по этой формуле величины ПДКс.с. хорошо совпадают с установленными экспериментально.
Спыну и Иванова, сопоставили ПДКр.з. и ПДКс.с. для 30 токсичных веществ, главным образом, пестицидов, и предложили уравнение
с достаточно высоким коэффициентом корреляции (r=0,69).
Кротов выполнил аналогичные исследования для 75 веществ и получил близкое уравнение:
Приведенные выше уравнения могут быть использованы для предварительной оценки токсичности химического загрязнения атмосферы.
4.6. ПДК загрязнений для растений
Растения–фотосинтетики, открывающие пищевые цепи в экосистемах, как и другие живые организмы, чувствительны к присутствию загрязняющих веществ в окружающей среде. Многочисленные факты снижения продуктивности и гибели древесных, кустарниковых и травянистых растений вследствие загрязнения воздуха хорошо известны. Поэтому нормирование содержания загрязняющих веществ применительно к растениям – важная, трудная и до конца пока не решенная задача.
Трудности заключаются в том, что разные виды совместно произрастающих растений в разной степени устойчивы к одним и тем же веществам. Поэтому в экосистеме диапазон общей устойчивости данного трофического уровня достаточно широк. Во-вторых, устойчивость зависит от условий места обитания, т.е. от режимов экологических фактов (например, увлажнения, освещенности, минерального питания). В-третьих, одно и то же растение в разной степени устойчиво к тем или иным веществам в разные периоды своего развития: распускания листьев, бутонизации и цветения, созревания семян. В-четвертых, разные физиологические процессы у растения неодинаково уязвимы для загрязняющих веществ, и необходимо в качестве теста выбирать наиболее демонстративное свойство.
Таким наиболее чувствительным к помехам процессом считается фотосинтез, определяющий продукцию экосистемы. Метод определения допустимых норм загрязнений воздуха основан на определении минимальных изменений фотосинтеза у растений. Для этого используются чувствительные биофизические методы определения изменения спонтанного сверхслабого свечения и свободных радикалов в клетках под влиянием низких концентраций газов. Интенсивность фотосинтеза определяют методом электрохемилюминесценции.
За предельно допустимую разовую дозу загрязненного воздуха для каждого вида растений принимают концентрацию газа, при которой после 5 мин действия наблюдается уменьшение фотосинтеза более чем на 10%. Допустимые нормы загрязнения воздуха диоксидом серы, аммиаком и формальдегидом для растений определяли по влиянию этих веществ на интенсивность фотосинтеза. Слабые концентрации этих веществ вызывают активацию фотосинтеза как у стойких, так и у чувствительных видов. Степень снижения интенсивности фотосинтеза под влиянием, например, диоксида серы, пропорциональна увеличению концентрации газа в опыте. Стойкие виды растений (клен) обладают пониженной интенсивностью фотосинтеза, а нестойкие (барбарис) – повышенной. Диоксид серы у первых
вызывает значительно меньшее снижение фотосинтеза, чем у вторых.
Допустимую санитарную норму устанавливают по минимальной концентрации газа, не вызывающей изменения исследуемых показателей через 5мин действия газа. К настоящему времени установлены ПДКм.р. и ПДКс.с. для 12 загрязняющих веществ в воздухе для растений, включая древесные (табл. 4.2).
Таблица 4.2– ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для
растений и древесных пород
Загрязняющие вещества | Значения ПДК, мг/м3 | |||
Для растений в целом ПДКм.р. | Для древесных пород | Для человека ПДКм.р. | ||
ПДКм.р. | ПДКс.с. | | ||
Аммиак | 0,05 | 0,1 | 0,04 | 0,2 |
Бензол | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 1,5 |
Диоксид серы | 0,02 | 0,03 | 0,15 | 0,5 |
Метанол | 0,2 | 0,2 | 0,1 | 1,0 |
Оксиды азота | 0,02 | 0,04 | 0,02 | 0,085 |
Пыль, цемент | – | 0,2 | 0,05 | 0,5 |
Сероводород | 0,02 | 0,008 | 0,008 | 0,008 |
Формальдегид | 0,02 | 0,02 | 0,003 | 0,035 |
Хлор | 0,25 | 0,025 | 0,015 | 0,1 |
Характерно, что в большинстве случаев величины ПДК для растений ниже по сравнению с ПДК для человека, что свидетельствует о более высокой чувствительности растений к различным загрязнениям.
4.7. Сравнительный анализ нормативных показателей Украины и зарубежных стран
В Украине существует единый список ПДК, распространяющийся на всю территорию страны и охватывающий около 350 соединений и 40 групп веществ, обладающих эффектом суммации. В большинстве стран перечень ПДК более ограничен, чем в Украине. Сравнительные данные о величинах ПДК основных загрязнителей атмосферного воздуха Украины и зарубежных стран приведены в табл. 4.3.