§ 7. Нормирование примесей атмосферы

Примеси, поступающие в атмосферу, оказывают различное токсическое воздействие на организм человека.

Оксид углерода СО. Воздействует на нервную и сердечно-сосудистую системы, вызывает удушье (соединяется с гемоглобином крови, который становится неспособным переносить кислород к тканям). Поскольку оксид углерода - бесцветный газ и не имеет запаха, это делает его особенно опасным. Первичные симптомы отравления оксидом углерода (появление болей в голове) возникают при концентрациях СО около 200-220 мг/м³ при длительности воздействия в течение 2-3 ч. При несколько больших концентрациях СО появляется ощущение пульса в висках, головокружение. При наличии в воздухе оксидов азота токсичность СО возрастает, поэтому допустимые концентрации СО в воздухе должны быть снижены приблизительно в 1,5 раза.

Оксиды азота NO_x (NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅). Основной выбрасываемый оксид NO₂ не имеет цвета и запаха, очень ядовит, раздражающе действует на органы дыхания человека. Особенно опасны оксиды азота в городах, где они, взаимодействуя с углеводородами выхлопных газов автомашин, образуют фотохимический туман - «смог». Отравление оксидами азота начинается легким кашлем. При повышении концентрации NO_x возникает сильный кашель, рвота, иногда головная боль. При контакте оксидов азота с влажной поверхностью легких образуются кислоты HNO₃ и HNO₂, что приводит к отеку легких. При многочасовом воздействии переносимы концентрации не выше 70 мг/м³. При концентрации оксидов азота 10-20 мг/м³ ощущается запах. При 3 мг/м³ не наблюдается никаких явлений. Оксиды азота взаимодействуют со многими материалами, разрушая их.

Диоксид серы SO₂. Бесцветный газ с острым запахом; уже в малых концентрациях (20-30 мг/м³) создает неприятный вкус во рту; раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательные пути, при концентрациях около 50 мг/м³ образуя последовательно Н₂SО₃ и H₂SO₄. Порог запаха составляет 3-6 мг/м³.

В природе наиболее чувствительны к SО₂ хвойные и лиственные леса, так как SO2 накапливается в листьях и хвое. При содержании SO₂ в воздухе от 0,23 до 0,32 мг/м³ происходит усыхание сосны за 2-3 года в результате нарушения фотосинтеза и дыхания хвои. Аналогичные изменения у лиственных деревьев возникают при концентрации SO₂ около 0,5-1,0 мг/м³.

Углеводороды (пары бензина, пентан, гексан и др.). Обладают наркотическим действием, в малых концентрациях снижают активность, вызывают головную боль, головокружение и т. п. Так, при вдыхании в течение 8 ч паров бензина в концентрации около 600 мг/м³ возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.

Особую опасность представляют собой канцерогенные вещества - непосредственный контакт с ними живой ткани может привести к возникновению злокачественной опухоли. Наиболее опасно попадание этих веществ в органы дыхания. Из организма канцерогенные вещества не выводятся. К канцерогенным веществам относится бенз(а)пирен (С₂₀Н₁₂), который образуется в процессах пиролиза угля и углеводородных топлив (при температуре более 600° С), обнаруживается в саже, дымовых газах и отработавших газах автомобилей.

Альдегиды (главным образом формальдегид). При воздействии на человека вызывают раздражающее действие на слизистые оболочки глаз и дыхательные пути. Запах формальдегида отмечается при концентрации 0,2 мг/м³. Длительное пребывание в атмосфере с концентрацией формальдегида от 1,0 до 9,5 мг/м³ приводит к раздражению слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, а при содержании формальдегида до 20-70 мг/м³ отмечается головная боль, слабость, потеря аппетита, бессоница, сильное раздражение слизистых оболочек глаз.

Атмосферная пыль различного происхождения и химического состава. Постоянно присутствует в атмосфере. При неполном сгорании топлив образуется сажа, которая представляет собой высокодисперсный нетоксичный порошок, на 90-95% состоящий из частиц углерода. Сажа обладает большой адсорбционной способностью по отношению к тяжелым углеводородам и в том числе к бенз(а)пирену, что делает сажу весьма опасной для человека.

Источником атмосферной пыли является зола, образующаяся при сгорании топлив и в определенных количествах уносимая в атмосферу отходящими газами. В золе содержатся углерод, углеводороды в виде смол и масел и неорганические соединения.

Дисперсный состав пылей и туманов определяет их проникающую способность в организм человека, устойчивость пылевых выбросов в атмосфере и почти всегда является решающим фактором при выборе средств и способов защиты атмосферы от пылевых выбросов и туманов. Особую опасность для человека представляют токсические тонкодисперсные пыли с размером частиц 0,5-10 мкм, поступающие в атмосферу с вентиляционными выбросами и легко проникающие в органы дыхания.

Характерные размеры частиц некоторых видов твердых и жидких примесей атмосферы приведены ниже:

Предельно допустимые концентрации (ПДК) примесей. Основной физической характеристикой примесей атмосферы является концентрация - количество вещества в единице объема воздуха при нормальных условиях, обычно в мг/м³. Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия вещества на окружающую среду и относится к основным параметрам при нормировании допустимых концентраций примеси в атмосфере.

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосфере населенных пунктов регламентированы списком Министерства здравоохранения СССР № 1892-78 от 1 августа 1978 г. с дополнениями № 2063-79 от 11 октября 1979 г. и № 2394-81 от 7 мая 1981 г., в соответствии с которым установлены класс опасности вещества, допустимые максимальная разовая и среднесуточная концентрация примесей (Для вредных веществ, ПДК которых не утверждены, Министерством здравоохранения СССР определены ориентировочные безопасные уровни вредности (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосфере населенных пунктов. ОБУВ утверждается сроком на 3 года). Приоритет научного обоснования уровней допустимого содержания примесей в атмосфере принадлежит советским ученым и прежде всего В. Я. Рязанову.

ПДК - это максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного действия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.

Если вещество оказывает на окружающую природу вредное действие в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из порога действия этого вещества на окружающую природу.

Максимальная разовая ПДК - основная характеристика опасности вредного вещества. Она устанавливается с целью предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, изменение биоэлектрической активности головного мозга, световой чувствительности глаз и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. Среднесуточная ПДК - для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Концентрации вредных веществ определяются по пробам, отобранным в течение 20-30 мин. Регламент отбора проб воздуха в селитебных зонах определен ГОСТ 17.2.3.01-77.

Наибольшая концентрация С каждого вредного вещества в приземном слое не должна превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации, т. е. С ПДКмакс. При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, их безразмерная суммарная концентрация должна удовлетворять условию

С₁/ПДК₁ + С₂/ПДК₂ + ... + С_n/ПДК_n ≤ 1, (1)

где С₁ С₂, ..., С_n - концентрация вредных веществ в атмосфере в одной и той же точке местности, мг/м³; ПДК₁, ПДК₂, ..., ПДК_n - максимальные разовые предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере, мг/м³.

Эффектом однонаправленного действия (суммации) обладает ряд вредных веществ, например диоксиды серы и азота; диоксид серы и сероводород; сильные минеральные кислоты (серная, соляная, азотная); этилен, пропилен, бутилен, амилен; озон, диоксид азота, формальдегид и др. Например, высоту труб современных ТЭС рассчитывают из условия, что концентрации SO₂ и NO_x в приземном слое атмосферы удовлетворяют условию С_SO2/ПДК_SO2+С_NOx/ПДК_NOx ≤ 1. В табл. 9 приведены допустимые концентрации некоторых наиболее характерных веществ, загрязняющих атмосферу в городах и населенных пунктах. Для сравнения приведены предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере, регламентированные в ФРГ. В США максимальные ПДК (часовая норма) вредных веществ составляют, мг/м³: по пыли - 0,12, по S0₂ - 0,75. Наибольшие различия в ПДК относятся к оксидам азота, по которым в ряде стран нормы вообще отсутствуют. Только в СССР начиная с 1966 г. при нормировании учитывается суммарное воздействие оксидов SO_x и NO_x.

Предельно допустимые выбросы (ПДВ). В соответствии с требованиями ГОСТ 17.2.3.02-78 для каждого источника загрязнения атмосферы устанавливается предельно допустимый выброс вредных веществ из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника и совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере не создадут приземную концентрацию, превышающую ПДК для населения, растительного и животного мира. Расчет ПДВ ведут в соответствии с СН 369-74. Если на территории предприятия действует несколько мелких одиночных источников выбросов (например, вентиляционные выбросы, выбросы от энергетических установок и т. п.), то устанавливают суммарный ПДВ для предприятия или объекта.

При установлении ПДВ для источника загрязнения атмосферы необходимо учитывать значения фоновых концентраций вредных веществ в воздухе Сф от остальных источников загрязнения, действующих в данной местности. В этом случае необходимо выполнять условие С + С_ф ≤ ПДК. Контроль ПДВ ведут измерением концентраций примесей в течение 20 мин, а также в среднем за сутки, месяц, год.

СНиП 11-33-75 регламентируют допустимое содержание пыли в выбросах С_в (мг/м³) вентиляционного воздуха промышленных предприятий: а) при объемном расходе воздуха более 15000 м³/ч С_в=100 К₂; б) при объемном расходе воздуха 15000 м³/ч и менее С_в=(160-4Q_v)K₂, где Q_v - объемный расход воздуха, тыс. м³/ч; К₂ - коэффициент, принимаемый в зависимости от ПДК пыли в воздухе рабочей зоны производственного помещения:

Нормирование содержания СО в отработавших газах ДВС, работающих на бензине, ведется в соответствии с ГОСТ 17.2.2.03-77. Содержание СО контролируется на режиме холостого хода при двух частотах вращения коленчатого вала двигателя: минимальной n _мин.х.х и повышенной, равной 0,6 номинальной частоты холостого хода, т. е. 0,6 n_HOM.X.X. Объемная доля СО в отработавших газах не должна превышать 1,5 и 1,0% соответственно для указанных режимов.

Стальной трос DIN 3055 вы можете заказать на сайте интернет-магазина БолтРУ.