ПДК – это предельно допустимая концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом или на протяжении всей жизни человека не оказывает ни на него, ни на окружающую среду в целом вредного действия.

           ПДК – это предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздушной среде (в воде) при которой длительное нахождение в ней (потребление) не оказывает никакого вредного воздействия на здоровье человека.

           На содержание вредных веществ в воздухе установлены два вида ПДК: в воздухе рабочей зоны (производственных помещений) и в атмосферном воздухе населенных пунктов.

           Предельно допустимыми концентрациями вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ПДК_р.з.) считают такие, которые при ежедневной работе в пределах 8 ч в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования.

           Для населенных пунктов установлены такие предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, которые не оказывают на человека ни прямого, ни косвенного вредного или неприятного воздействия, не снижают его работоспособности и не влияют отрицательно на самочувствие. ПДК для аналогичных вредных веществ должны быть значительно ниже, чем ПДК_р.з..

           Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов подразделяют на максимальные разовые (ПДК_м.р.) и среднесуточные (ПДК_с.с.). Максимальные разовые концентрации определяются при прямом контроле отбора проб в течение 20 мин, а среднесуточные – путем отбора либо непрерывно в течение суток, либо с перерывами – в течение суток, но с последующим расчетом средней величины.

           Максимальные разовые (ПДК_м.р.) могут быть выше среднесуточных (ПДК_с.с.) в 2-10 раз.

           В настоящее время установлены более 700 ПДК_р.з. и 200 ПДК_м.р.

Таблица 1

Предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест (список № 3086-84)

Эффект суммации

           При одновременном присутствии в атмосфере нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием (эффект суммации вредного действия), их безразмерная суммарная концентрация должна удовлетворять условию

           с₁/ПДК₁ + с₂/ПДК₂ + с₃/ПДК₃ + … + с_n/ПДК_n ≤ 1

где     с₁, с₂, с₃, с_n – фактические концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации вредного действия, мг/м³;

           ПДК₁, ПДК₂, ПДК₃ – ПДК вредных веществ из данной совокупности, мг/м³.

Предельно допустимые выбросы вредных веществ в атмосферный воздух

           Уровень загрязнения воздуха зависит не только от концентрации вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, но и от выбрасываемого в единицу времени объема газовоздушной смеси, в которой содержится вредное вещество. Произведение концентрации (с, г/м³ или мг/м³) вредного вещества на расход (L, м³/с) газовоздушной смеси дает количество (m, г/с или мг/с) вредного вещества, выбрасываемого из источника в единицу времени

           m = с·L

           При контроле за выбросами (непосредственно на источниках) нужно определять фактическое количество вредного вещества m, выбрасываемого из источника в атмосферу в единицу времени.

           Предельно допустимые выбросы (ПДВ) вредных веществ в атмосферу устанавливают для контроля за выбросами вредных веществ в атмосферу непосредственно на их источниках с необходимостью соответствующего нормирования.

           Норма ПДВ (в г/с) представляет собой количество вредного вещества, которое не разрешается превышать при выбросе в атмосферу в единицу времени. Величину ПДВ устанавливают для каждого источника загрязнения атмосферы при условии, что выбросы вредных веществ данным источником и совокупностью других с учетом с учетом рассеяния вредных веществ в атмосфере не создадут приземных концентраций, превышающих ПДК.

           Таким образом, ПДВ устанавливается из условия

           Σс/ПДК ≤ 1,

где     Σс –суммарная расчетная концентрация вредного вещества в приземном слое воздуха от нескольких источников выбросов, мг/м³.

           При проектировании предприятий и при контроле за выбросами в условиях эксплуатации должно быть обеспечено следующее соотношение

           m ≤ ПДВ.

           Если концентрации вредных веществ в воздухе превышают ПДК, а значения ПДВ по объективным причинам не могут быть достигнуты, вводится поэтапное снижение выбросов вредных веществ от действующих предприятий до значений ПДВ. На каждом этапе до обеспечения величин ПДВ устанавливаются временно согласованные выбросы (ВСВ) на уровне выбросов предприятий с наилучшей достигнутой технологией производства, аналогичных по мощности и технологическим процессам.

Рассеивание выбросов в атмосфере

           На рассеивание вредных веществ в атмосферном воздухе и загрязнение приземного слоя воздуха влияют метеорологические и географические факторы, а также факторы, характеризующие источники выбросов.

           К метеорологическим факторам относятся

· скорость ветра;

· температура окружающего воздуха;

· температурная стратификация (характеристика изменения температуры воздуха по высоте от поверхности земли);

· влажность воздуха;

· барометрическое давление.

           К географическим факторам относятся

· рельеф местности

           Факторы, характеризующие источники выбросов

· количество вредных веществ, содержащихся в выбросах

· высота дымовой или вытяжной трубы;

· температура выхода газовоздушной смеси из устья трубы;

· скорость выхода газовоздушной смеси из устья трубы;

· агрегатное состояние веществ, выбрасываемых в атмосферу.

           Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб и вентиляционных устройств промышленных выбросов подчиняется закону турбулентной диффузии. На процесс рассеяния выбросов существенное влияние оказывают состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота источника, диаметр устья и т. п. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное – распределением температур в вертикальном направлении.

           На рис. 2 показано распределение концентрации вредных веществ в атмосфере над факелом организованного высокого источника выброса. По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов можно выделить три зоны загрязнения атмосферы

· переброс факела выбросов, характеризующийся относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы;

· задымление с максимальным содержанием вредных веществ;

· постепенное снижение уровня загрязнения.

Зона задымления является наиболее опасной для населения и должна быть исключена из жилищной застройки. Размеры этой зоны в зависимости от метеорологических условий находятся в пределах 10-49 высот трубы.

           Максимальная концентрация прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна квадрату его высоты над землей. Подъем горячих струй почти полностью обусловлен подъемной силой газов, имеющих более высокую температуру, чем окружающий воздух. Повышение температуры и момента количества движения выбрасываемых газов приводит к увеличению подъемной силы и снижению их приземной концентрации.

           При выбросах через высокие трубы или при факельном выбросе в условиях безветрия рассеивание вредных веществ происходит главным образом под воздействием вертикальных потоков. Высокие скорости ветра увеличивают разбавляющую роль атмосферы, способствуя более низким приземным концентрациям в направлении ветра. Движение загрязняющих веществ вместе с воздушными массами, перемещаемыми ветром, приводит к тому, что турбулентные вихри изгибают, разрывают поток и перемешивают его с окружающими воздушными массами. Разбавление вдоль оси струи пропорционально средней скорости ветра на высоте струи v_m. Вместе с тем с увеличением v_m уменьшается высота факела над устью трубы. Поэтому для источников выбросов вводят понятие опасной скорости ветра, при которой приземные концентрации имеют наибольшие значения. Для того чтобы предотвратить отклонение струи вблизи от горловины трубы, скорость выбрасываемого газа должна вдвое превышать опасную скорость на уровне горловины трубы.

Рис. 2 Распределение концентрации вредных веществ в атмосфере от организованного источника выброса

           Распространение газообразных примесей и пылевых частиц диаметром менее 10 мкм, имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется общим закономерностям. Для более крупных частиц эта закономерность нарушается, так как скорость их осаждения под действием силы тяжести возрастает. Поскольку при очистке токсичной пыли крупные частицы улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются очень мелкие частицы, их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и газовые выбросы.

           Кроме метеорологических, на рассеивание выбросов могут оказать влияние географические факторы, в частности рельеф местности. В условиях холмистого рельефа в низинах ветер ослабевает, ухудшая рассеивание.

           В зависимости от расположения и организации выбросов источники загрязнения воздушного пространства подразделяют на

· затененные

           Затененные или низкие источники расположены в зоне подпора или аэродинамической тени, образующейся на здании или за ним (в результате обдувания его ветром) на высоте h ≤ 2,5H_зд.

· не затененные

Незатененные, или высокие, источники свободно расположены в недеформированном потоке ветра. К ним относят высокие трубы, а также точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую 2,5H_зд.

· линейные

Линейные источники имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном ветру. Это аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы.

· точечные

Точечные источники используют, когда удаляемые загрязнения сосредоточены в одном месте. К ним относят выбросные трубы, шахты, крышные вентиляторы. Выделяющиеся из них вредные вещества при рассеивании в циркуляционной зоне не накладываются друг на друга на расстоянии 2-х высот здания.

           Основным документом, регламентирующим расчет рассеивания и определения приземных концентраций выбросов промышленных предприятий, является «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86». В основу методики положено условие, пи котором суммарная концентрация каждого вредного вещества не должна превышать максимальную разовую предельно допустимую концентрацию данного вредного вещества в атмосферном воздухе

           с_Σ = (с_m + с_ф) ≤ ПДК_м.р.

где     с_m - максимальная концентрация загрязняющих веществ в приземном воздухе, создаваемая источниками выбросов, мг/м³;

с_ф – фоновая концентрация одинаковых или однонаправленных вредных веществ, характерная для данной местности, мг/м³.

           При выбросе в атмосферу одного или более однонаправленных загрязняющих веществ из нескольких источников (одинаковой или разной высоты), расположенных на значительном расстоянии друг от друга, загрязнения приземного слоя атмосферы считают для каждой трубы. В случае расчета рассеивания выбросов, выделяемых в атмосферу через трубы одинаковой высоты, расположенные на близком расстоянии друг от друга, трубы следует принимать за один эквивалентный источник такой же высоты с суммарным количеством загрязняющих веществ.