При складанні переліку найбільш небезпечних ЗР на контрольованій території виходять з наступних пріоритетів:

1. Основні ЗР (СО, NO, NО₂, SО₂, пил).

2. Речовини 1-ї категорії небезпеки (при їхній відсутності – 2-ї категорії).

3. Речовини, для яких на контрольованій території зареєстрована концентрація >5 ГДК.

Отримані значення КНР_і і відповідні категорії небезпеки використовують для цілей державного контролю за підприємствами, що діють на даній території.

При виробничому контролі джерел забруднення, що знаходяться на території підприємства (труб, аераційних ліхтарів та ін.), їх розділяють на 1-у та 2-у категорії, використовуючи максимально разову концентрацію ЗР при несприятливих метеоумовах (с_м), розраховану відповідно до вимог ОНД-86.

Таблиця 1.3 – ГДК та клас небезпеки деяких речовин

До 1-ї категорії відносяться джерела викидів ЗР, для яких:

(1.4)

за умови виконання нерівності

(1.5)

а також джерела, на яких встановлена пилогазоочисне обладнання з ККД > 75% при одночасному виконанні для них умов:

(1.6)

(1.7)

де М – максимальний масовий викид ЗР із джерела, г/с;

Н – висота джерела, м;

ККД – коефіцієнт корисної дії пилогазоочистного обладнання, %. При Н < 10 м ліва частина нерівності (1.7) обчислюється для Н = 10 м.

Крім вище згаданих показників, що характеризують стан забруднення атмосферного повітря населених місць, використовують одиничні і комплексні індекси забруднення атмосфери, що базуються на даних інструментальних спостережень за концентрацією ЗР в атмосфері. Результати багатьох досліджень показали, що дані вимірювань концентрацій домішок у приземному шарі атмосфери міста з достатньою точністю відповідає логарифмічно нормальному розподілу. За рядом спостережень перевіряють гіпотезу про те, чи результати спостережень відносяться до логнормального розподілу й обчислюють його показники, а також значення максимальної концентрації з заданою імовірністю перевищення в 5, 1 і 0,1% випадків ( у загальному випадку – ):

(1.8)

де р = 0,1 % при z = 3,08, р = 1 % при z = 2,3, р = 5 % при z = 1,65,

– усереднена концентрація,

– коефіцієнт варіації де – середньоквадратичне відхилення.

Основним критерієм якості атмосферного повітря є значення ГДК. Тому для оцінки стану чи ступеня забруднення атмосфери використовуються одиничні усереднені та разові показники забруднення атмосфери, що при нормуванні на ГДК, називають одиничними індексами забруднення атмосфери (ІЗА). Встановлюють, чи виконуються співвідношення:

(1.9)

і (1.10)

де – разова концентрація домішки,

– середньодобова концентрація домішки.

На підставі перевірки співвідношення (1.9) розраховують число випадків (m) чи повторюваність (g) концентрацій, що перевищують ГДК:

(1.11)

де п – число спостережень за розглянутий період часу;

т – число випадків перевищення разовими концентраціями () рівня при , рівному, відповідно 1; 5; і 10, а і = 1, 2, 3.

Розраховують індекс забруднення атмосфери (І_і) окремою домішкою з урахуванням швидкості зростання ступеня шкідливості речовин, зведеної до шкідливості (небезпеки) SO₂, у міру збільшення перевищення ГДК:

(1.12)

де с_і – константа, що дозволяє звести ступінь шкідливості і-ї речовини до ступеня шкідливості SO₂ (див. табл. 4.1, с_і =);

– середньорічна концентрація домішки, обчислюється за формулою:

(1.13)

де n – число разових чи середньодобових концентрацій, за рік (n > 200 для разових);

– середньомісячна концентрація за j-й місяць.

Для порівняння ступеня забруднення атмосфери в різних містах використовується комплексний ІЗА – безрозмірна функція характеристик ступеня забруднення атмосфери декількома речовинами. Комплексний ІЗА, що враховує l речовин, що наявні в атмосфері, розраховується за формулою:

(1.14)

де q_і – усереднена за часом (місяць, рік), розрахована для міста концентрація і-ї домішки.

Розрахунок ІЗА заснований на припущенні, що на рівні ГДК усі шкідливі речовини характеризуються однаковим впливом на людину (принцип ізоефективності), а при подальшому збільшенні концентрації ступінь їхньої шкідливості зростає з різною швидкістю, що залежить від класу небезпеки речовини.

2. Порядок виконання роботи

1. На основі даних таблиці 1.4 обчисліть значення реального та необхідного рівня споживання повітря та зробіть висновок про можливість перевищення ГДК і необхідність контролю даної домішки.

2. За формулою 1.3 обчисліть значення критерію небезпеки і-ї ЗР (КНР_і). Виходячи з отриманих значень КНР_і, відповідно до табл. 1.2 визначте категорію небезпеки ЗР на контрольованій території.

3. За формулами 1.6-1.7 визначте, до якої категорії (1-ї чи 2-ї) відноситься джерело забруднення атмосферного повітря міста (при виконанні хоча б однієї із двох нерівностей 1.6 чи 1.7 джерело відноситься до 1-ї категорії, при не виконанні обох нерівностей – до 2-ї).

4. Для речовин із додатку А згідно варіанта, користуючись літературними даними, знайти токсикологічну характерисику. Приклад токсикологічної характеристики деяких речовин подано нижче [15-17]:

1. Свинець (Pb) - його присутність виявлена в будь-якому виді харчових продуктів, що випускаються в різних країнах. Картопля, капуста, огірки, томати, морква і цибуля, вирощені на грунтах з вмістом свинцю 220-480 мг/кг, містять його в 2-5 разів більше, ніж овочі, які виросли в тих же кліматичних умовах, але на ґрунті з меншим вмістом (18 мг/кг) зазначеного токсиканту. В організм людини (масою 70 кг) з харчовими продуктами в добу надходить в середньому 0,2-0,3 мг, а з водою - близько 0,02 мг свинцю. Як максимально допустиму кількість свинцю для дорослої людини встановлена доза, рівна 3 мг в тиждень. Іони двовалентного свинцю утворюють міцні зв'язки із сульфгідрольними групами органічних речовин. Ця реакція викликає блокування SH-утримуючих ферментів. Стабільні сполуки двовалентного свинцю з нуклеотидами, особливо з цітідіном. Свинець утворює також стабільні комплекси з карбоксильними і фосфатними групами біополімерів. Зазначені властивості лежать в основі токсичної дії сполук свинцю. Викликає ураження печінки, нирок, судин, статевих органів, центральної і периферичної нервової системи, церебральний параліч, викидні, анемії, паралічі, атрофію зорового нерва. Летальна доза для дорослої людини – 10 г/добу.

2. Цинк (Zn), є біомікроелементом, що входить до складу 80 ферментів, які утримуються в організмі людини. Добова потреба в цинку дорослої людини складає 15 мг. У харчових продуктах вміст цинку складає, мг/кг: фрукти, овочі - 5; картопля, морква - 10; яйця - 15-20; зерно і горіхи - 25-30, борошно - 5-8. Більше всього цинку утримується в печінці і бобових. У варених овочах кількість цинку знижується на 30-70%. У біологічному середовищі іон цинку легко утворює комплекси з амінокислотами, пептидами і білками, а також з нуклеотидами, і його виявляють у РНК. Входить до складу гормону інсуліну, що приймає участь у вуглеводному обміні, а також у ряді багатьох важливих ферментів. Нестача цинку у дітей затримує ріст і статевий розвиток. При надлишку може викликати анемію, пухлини, інтоксикацію, набряк легень, ураження шкіри. Летальна доза для дорослої людини - 6 г/добу.

3. Олово (Sn). Понад 50% його кількості, що добувається в усьому світі йде на виробництво олов'яних покриттів і припою. Відповідно до тимчасових гігієнічних нормативів допускається вміст олова у фруктах, соках і безалкогольних напоях близько 100 мг/кг, а в овочевих консервах більш 200 мг/кг. Підвищена концентрація олова в харчових продуктах може привести до гострого отруєння. Реакція людей на визначену кількість поглиненого олова може бути різною. Катіони олова взаємодіють з донорними групами білків. Іон двовалентного олова, як м'яка кислота Льюиса, міцно зв'язується з м'якою - SH-групою. Здійснює загальтоксичну дію. Летальна доза для дорослої людини - 2 г/добу.

4. Кадмій (Cd) - розчиняється в органічних кислотах і легко переходить у харчові продукти. З усіх важких металів, що забруднюють харчові продукти і напої, кадмій відноситься до найбільш небезпечних не тільки через високу токсичність, але й у зв'язку з його широким поширенням і застосуванням. До біомікроелементів кадмій не відноситься. При надходженні з харчовими продуктами організмом засвоюється 6-8% кадмію. Період напіввиведення останнього з організму складає 13-40 років. У харчових продуктах кадмій утримується, мкг/кг: у зернових - 28-35; картоплі - 12-50; капусті - 2-26; томатах - 10-30; салаті - 17-23; цукрі - 5-31. Дуже велику кількість кадмію містять гриби: 0,1-5,0 мг/кг. Токсична дія кадмію, що надходить в організм із харчовим раціоном і питною водою, зв'язана з його фізіологічним антагонізмом до цинку. Викликає хвороби нирок і легень, рак підшлункової і передміхурової залози, цироз печінки, розпад кісткової тканини. Виявляє мутагенну і тератогенну дію. Має кумулятивні властивості. Летальна доза для дорослої людини - 1,5-9 г/добу.

Таблиця 1.4 – Варіанти завдання

Контрольні запитання

1. Опишіть основні техногенні об’єкти, що спричиняють забруднення атмосферного повітря міста.

2. Дайте характеристику процесам формування складу атмосферного повітря в населеному пункті.

3. Проаналізуйте основні напрямки нормування якості атмосферного повітря урбоекосистем.

4. Яким чином визначають критерій небезпеки і-ї ЗР?

5. Проаналізуйте методику визначення одиничних індексів забруднення атмосфери (ІЗА).

6. Як розраховують і для чого використовують комплексний ІЗА?

Практична робота №2

ВИЗНАЧЕННЯ РЕАЛЬНОГО ХІМІЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ НА ЛЮДИНУ ПРИ ЗАБРУДНЕННІ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА

Мета роботи: ознайомитися з алгоритмом оцінки реального хімічного навантаження на людину за рахунок забруднення повітряного середовища і виконати порівняльний розрахунок.

1. Основні поняття та роз'яснення

Реальне хімічне навантаження на населення можна розглядати як суму хімічних забруднень, що надходять в організм людини через органи дихання протягом визначеного періоду часу [8-14].

Вихідними даними для виконання розрахунків є:

• час перебування людини у різних умовах Т, год;

• концентрація забруднюючих речовини у відповідних умовах перебування С, мг/м³.

Клас небезпеки (КН) та величини ГДК забруднюючих речовин необхідно визначити за нормативними документами, наведеними в переліку основної літератури до даних методичних вказівок. Для виробничого приміщення в розрахунках використовується ГДК робочої зони (ГДК_РЗ), для інших умов перебування – ГДК середньодобова (ГДК_СД).

Загальний показник реального хімічного навантаження S визначається як сума добутків показників хімічного забруднення повітряного середовища в різних умовах на час перебування людини:

(2.1)

де P_і – показник забруднення повітряного середовища (рівень хімічного забруднення повітряного середовища);

t_і – тривалість впливу в частках доби;

n – число місць перебування.

У якості основних складових сумарного хімічного навантаження для людини приймаються дози забруднення повітря у виробничих приміщеннях, житлових будинках, салонах міського транспорту, атмосферного повітря житлового середовища міста і зон рекреації (паркових і заміських). Таким чином, формулу розрахунку S можна представити у вигляді [13-18]:

S = P_впt_вп + P_жt_ж + P_тpt_тp + P_жсt_жс + P_рекt_рек, (2.2)

де Р_вп, Р_ж, Р_тр, P_жс, Р_рек – відповідно рівні хімічного забруднення повітряного середовища виробничих приміщень, житлових будинків, салонів міського транспорту, атмосферного повітря житлового середовища міста і місць рекреації;

t_вп, t_ж, t_тр, t_жс, t_рек – відповідні частки доби часу, протягом якого людина перебуває під впливом хімічних забруднень, що містяться в повітряному середовищі.

Частка доби розраховується за формулою:

(2.3)

де Т_і – середня тривалість перебування людини в певних умовах.

Умовний показник ступеня забруднення повітряного середовища Р_і:

(2.4)

де K_і – приведені до 3-го класу небезпеки кратності перевищення ГДК речовин різних класів;

m – число речовин.

Для приведення значень кратностей K_і перевищення ГДК речовин 1, 2 і 4-го класів небезпеки використовуються співвідношення:

1-й клас (2.5)

2-й клас (2.6)

4-й клас (2.7)

де , і – значення кратностей перевищення ГДК відповідно для речовин 1, 2 і 4-го класів небезпеки.

Кратність перевищення ГДК, включаючи значення, менші одиниці, встановлюється шляхом ділення фактичної концентрації даної речовини на ГДК: