Источники и масштабы tеxнoгенного загрязнения биосферы

ПДК_А.В. — это максимальная концентрация примеси, отнесенная к определённому  времени осреднения, которая при периодическом воздействии  или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отделенные последствия, и на окружающую среду в целом.

Как видим, разница в определениях существенная: ПДК_Р.З. безвредна только для ограниченного пребывания человека в загрязненной зоне (8 часов и только в течение рабочего стажа), в то время как ПДК_А.В. - не должна лимитировать  состояние организма в течение всей жизни человека при неограниченном по времени вдыхании загрязненного вещества.

Таким  образом, необходимость  раздельного нормирования загрязненных  веществ определяется известным  законом толерантности: на предприятии  в течение рабочего дня загрязненным воздухом дышат практически здоровые, прошедшие необходимое медицинское  освидетельствование работники, а  в населенных пунктах - круглосуточно  находятся не только взрослые, но и  дети, пожилые люди, беременные и  кормящие женщины, люди, страдающие заболеваниями  сердечно - сосудистой  дыхательной  системы.

Например, в жилом районе не допускается  ощущение посторонних  запахов во избежание дискомфорта, а в рабочей зоне  требуется  не нанести ущерб здоровью за время  пребывания трудящихся на  работе. Поэтому  всегда ПДК_Р.З. > ПДК_А.В.. Так, среднесуточная  ПДК для H₂S установлена равной 0,008 мг/м³ с двух кратным запасом исходя из того, что наиболее чувствительные люди ощущают запах H₂S уже при 0,016 мг/м³, а для рабочей зоны ПДК равна 10м/мг³. При такой концентрации запах ощущается, но вреда организму (в течении рабочего  дня) не наносит. Для SО₂ ПДК_Р.З.=10 мг/м³, а ПДК_А.В.=0,5мг/м³.

Величины  ПДК для наиболее распространенных загрязнителей атмосферного воздуха приведены в приложении 1.

Учитывая большую разницу  между ПДК для жилых районов  и  ПДК_Р.З., при наличии на заводе мероприятий, необходимых для соблюдения ПДК в жилой зоне, в большинстве случаев автоматически обеспечивается соблюдение приземных концентраций на заводской территории менее 30% от ПДК_Р.З..

В случае тех веществ, для  которых ПДК_Р.З. довольно жесткие (например, по Сг⁺⁶ 0,0015 мг/м³ м.р. и с.с.), может возникнуть ситуация,  когда ПДК в жилой зоне соблюдается, а приземные концентрации на заводской территории (при том же количестве выбросов от источника, при котором проводилась проверка для жилой зоны) в 30% от ПДК_Р.З. не  укладываются. Аналогичное явление наблюдается, если выбросы поступают через низкие трубы, находящиеся в зоне аэродинамической тени при расположении источника на значительном расстоянии от жилого района. В перечисленных случаях целесообразна дополнительная проверка соблюдения требуемой чистоты воздуха на заводской площадке.

Очень важным является процесс  установления ПДК. В 1964 г. Всемирной  организацией здравоохранения (ВОЗ) рекомендовано  различать четыре уровня опасности  загрязнения воздуха: отсутствие влияния, раздражение, хронические заболевания  и острые заболевания.  К  первому  уровню относятся случаи, когда еще  не обнаруживается никакого  прямого  или косвенного воздействия загрязнения  на человека.

В Украине при установлении ПДК принимается первый, самый  низкий из указанных ВОЗ уровней.Для  его определения используются высокочувствительные тесты, такие, как изменение биопотенциалов головного мозга, позволяющие обнаружить минимальные воздействия токсических  веществ на организм человека при  кратковременном их вдыхании. Кроме  того, для определения хронического (длительного) воздействия токсических  веществ проводятся эксперименты на животных в специальных камерах  с применением физиологических, биохимических, иммунобиологических  и др. тестов, а также используются материалы эпидемиологических исследований заболеваний населения. К полученным лабораторным данным о пороге воздействия  в ряде случаев вводятся дополнительно  коэффициенты запаса, значительно снижающие  эти пороги (иногда в 100 раз).

ПДК устанавливается на основании  экспериментов на подопытных  животных, что требует достаточно длительного  времени. На первом этапе установления ПДК определяются основные токсикометрические характеристики исследуемых веществ, но фактически установленные в результате экспериментов нормативы считаются временно допустимыми концентрациями (ВДК). На втором этапе эти исследования продолжаются и носят проверочный характер, а на третьем этапе осуществляются  клинико-статистические исследования работающих в течение 3-х лет для проверки правильности полученных в экспериментах на животных значений. Только после второго этапа полученные нормативы могут быть утверждены в качестве ПДК.

Действия  некоторых веществ  настолько характерно, что позволяет  даже без приборов судить о наступлении  опасных признаков. Например, сернокислотное  загрязнение атмосферы ощущается  в виде кислого привкуса во рту, а  при более высоких концентрациях  вызывает слезотичение, сильный кашель, удушье. Индикатором избытка SО₂ в воздухе могут быть и хвойные деревья (особенно - голубые ели). Они погибают первыми.

Очень  сильно раздражает слизистые оболочки диоксид азота: при его контакте  с влагой в организме образуются азотистая  и азотная кислоты.  Кислоты  разъедают стенки альвеол легких, и сыворотка крови начинает  поступать в полость легких. Если своевременно не перекрыть доступ  жидкости в альвеолы, то отек легких может привести к смерти. Диоксид  азота сильно повреждает растения и  способствует развитию хлороза. Вредное  действие диоксида азота усиливается  в присутствии диоксида серы.

Оксид азота  не раздражает дыхательные пути, и поэтому человек  может его  не почувствовать. При  вдыхании NO образует с гемоглобином крови  метгемоглобин, который препятствует процессу переноса кислорода в организме.

Действие озона на организм подобно действию NO₂, и также вызывает отек легких. Озон значительно токсичнее оксидов азота при дйствии на  растительность, вызывая появление серебристой пятнистости листьев. Угнетение роста растений, вызванное озоном, усиливается в присуствии  небольших концентраций диоксида серы.

Особо опасное действие на живые организмы оказывает 3,4- бензпирен -  полициклический ароматический  углеводород, который пуступает  в атмосферу при горении и  сухой перегонке топлива. БП - один из наиболее сильных канцерогенов, вызывающих раковые заболевания, особенно органов дыхания. Появление БП вероятно во всех случаях, когда органическое  топливо сгорает не полностью: от работы двигателей (при взлете современного самолета в атмосферу поступает 2... 10 мг БП; плохо отрегулированый  двигатель внутреннего сгорания может дать и больше) до тления сигарет, металлургических, литейных, нефтеперерабатывающих  и коксохимических  производств.

ПДК устанавливаются для  среднестатического человека (правда, с некоторым запасом). Но ослабленные  болезнью и другими факторами  люди могут почувствовать себя дискомфортно при более низких концентрациях  вредных веществ, чем ПДК. Доказано, что степень воздействия вредных  веществ на организм человека во многом связана с количеством выкуриваемых  сигарет в день, а значит, и с поступлением в организм СО,  никотина, формальдегида, ПАУ, диоксинов и нитрозоаминов.  Обычный фильтр сигареты задерживает лишь 5... 10% канцерогенных ПАУ и тератогенов (веществ, поражающих генный аппарат человека). Именно курение способствует аккумулированию в  крови соединений свинца из выбросов карбюраторных двигателей работающих на этилированном бензине. Проведенные обследования показали, что у курильщиков, выкуривающих 12... 16 сигарет в день, рак легких встречается в 15.. .20 раз чаще, чем у некурящих, живущих в тех же  условиях. Рак легких у курящих женщин превалирует над заболеванием раком молочной железы. Средняя продолжительность жизни курящих уменьшается при этом на 5...7 лет. Цитологические исследования показали, что курение (даже не интенсивное) может вызвать стерильность  мужчин и женщин (отсутствие способности к оплодотворению). Кроме того, рождение детей с весом ниже обычного (в среднем на 200г) у курящих женщин наблюдается в два раза чаще, чем у некурящих а  мертворождаемость на 64% выше. Дети курящих матерей болеют в 3,5 раза чаще и отстают в физическом и умственном развитии.

4.2. Контроль  состояния атмосферного воздуха

Важнейшим звеном обеспечения  качества атмосферного воздуха является система контроля его состояния, которая включает: наблюдение за состоянием воздуха и прогнозирование его  изменений; установление и  оценка источников загрязнения; предупреждение повышенного  уровня загрязнений.

Контроль качества воздуха  населенных пунктов предусматривает  организацию и функционирование стационарных, маршрутных и  передвижных  постов наблюдения за загрязнением атмосферы.

Стационарный  пост наблюдений предназначен для обеспечения непрерывной регистрации загрязняющих веществ (СО, SO₂, NO₂, аммиак, формальдегид, пыль и др.) и регулярных проб атмосферы для дальнейшего анализа. Отбор проб чаще всего осуществляется 4 раз в сутки в течение всего года. Полученные данные используются для расчета среднесуточной концентрации загрязняющих веществ за год.

Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб воздуха в нескольких точках местности согласно временному графику.

Передвижной пост предназначен для отбора проб под газовым факелом. При этом пробы должны отбираться по направлению ветра в точках пересечения оси факела и концентрических окружностей с радиусами: от 0,2 до 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 15 и 20км.

Размещение стационарных и маршрутных постов должно способствовать установлению максимальных  концентраций загрязняющих веществ. Обычно посты размещают концентрическими кругами в точках пересечения с радиальными линиями, показывающими стороны света. В центре круга должен находиться источник загрязнения.

Минимальное количество постов зависит от численности населения  города:

Численность, млн. чел.                  0,5…1,0       1..2             >2

Количество постов, шт                  5…10        10…15         15…20

При определении приземных  концентраций отбор проб осуществляется   на высоте 0,5. ..3,5м от уровня земли.

Наблюдения  по полной программе  проводят ежесуточно в 1, 7, 13 и И Чйит пи местному времени. При неблагоприятных  метеорологических условиях наблюдения выполняют каждые 3 часа. Продолжительность  одбора проб при  определении разовых  концентраций — 20 мин.

В крупных городах Украины  контроль состояния атмосферного воздуха  ущеетвляют с помощью автоматизированных систем качества воздуха.  Наличие  непрерывной информации о состоянии  атмосферного воздуха в таких  городах позволяет оперативно принимать  необходимые меры для  устранения чрезмерных загрязнений путем снижения выбросов загрязнителей промышленных предприятий и потоков автотранспорта.

4.3. Эффект  суммации и его учет

В реальных условиях производства в выбросах и сбросах предприятий (а  следовательно, в атмосферном  воздухе и водных объектах) присуствует  не одно, а смесь различных загрязняющих веществ.

В воздухе населенного  пункта, например, могут содержаться  вещества от  разных предприятий, ТЭС, транспорта. Многие из этих веществ  обладают  сходным токсическим  действием на организм человека, а  значит  в подобных случаях суммарная концентрация таких веществ может привышать предельно допустимую для каждого в отдельности. Кроме того, ряд соединений обладают синергетическим эффектом, т.е. токсичность одного в присутствии другого усиливается. Эффект синергизма хорошо виден на следующем примере: диоксид серы ослабляет защитные механизмы дыхательной системы и тем самым делает организм более воспиимчевый к канцерогенам, и неблагоприятное воздействие от их совместного присутствия возрастает примерно в два раза.  Это явление называют эффектом суммации вредного воздействия, и его необходимо  учитывать при нормировании как содержания, так и поступление загрязняющих веществ в окружающую среду.

Эффектом суммации при  совместном присутствии обладают, в  частности: ацетон и фенол; диоксид  азота, озон и формальдегид; оксид  углерода, диоксид азота и формальдегид; диоксид серы, оксид углерода, фенол  и пыль; диоксид азота, диоксид  серы и аммиак; диоксид серы и  фенол; диоксид азота и диоксид  серы. Перечень наиболее распространенных загрязнителей атмосферного воздуха, обладающих  эффектом суммации, приведен в табл. 4.1.

Таблица 4.1- Перечень некоторых  веществ, для которых необходим  учет эффекта суммации (+) в атмосферном  воздухе