3.1. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе

Источником загрязнения атмосферного воздуха называют технологический процесс или производство, выделяющее в атмосферу вредные вещества. Источником выброса (организованным) является дымовая или вытяжная труба, через которую выбросы направляются в атмосферу. К неорганизованным относятся выбросы без газопроводов (воздухопроводов), присоединённых к дымовой или вытяжной трубе. Неорганизованные выбросы поступают от агрегатов (аппаратов) в воздушное пространство цеха и далее через оконные проёмы, фонари в атмосферу.

Во избежание токсического и других неблагоприятных воздействий вредных веществ на организм человека их допустимое содержание в воздухе нормируется.

В Украине действует система санитарно-гигиенического нормирования, основанная на установлении предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в воздухе.

Значения ПДК вредных веществ в воздухе устанавливаются Минздравом Украины. Они приводятся в “Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий”.

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

Предельно допустимыми концентрациями вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ПДК_Р.З.) считают такие, которые при ежедневной работе в пределах 8 часов в течение всего рабочего дня не могут вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования.

Для одних и тех же вредных веществ ПДК в атмосферном воздухе населённых пунктов должны быть значительно ниже, чем ПДК_{Р. З.}, так как атмосферным воздухом люди дышат круглые сутки, и наряду со взрослыми им дышат дети, больные, старики, значительно более подверженные воздействию вредных веществ.

Гигиенистами устанавливаются предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населённых пунктов, которые не оказывают на человека ни прямого, ни косвенного вредного или неприятного воздействия, не снижают его работоспособности и не влияют отрицательно на его самочувствие.

Установление ПДК и в первую очередь ПДК_{Р. З.} связано с изучением токсического влияния промышленных веществ на организм. При этом учитывают, что действие промышленно вредных веществ может вызывать

изменения в нервной и сердечно-сосудистой системах, а также в системе органов пищеварения, поразить органы дыхания, изменить состав крови и др.

В результате воздействия вредных веществ на организм проявляются как специфические, так и общетоксические эффекты. Например, поражение органов дыхания при воздействии хлора, сернистого ангидрида, аммиака, аэрозолей; изменение в нервной системе под действием сероводорода, диметилсульфида.

Для оценки токсического действия веществ на различные органы, которое изучается на подопытных животных, применяются следующие понятия: среднесмертельные концентрации CL₅₀, мг/м³; несмертельные концентрации С_МИН, мг/м³. Под CL₅₀ понимают такую концентрацию, действие которой вызывает гибель 50 % подопытных животных, а под С_МИН  наименьшую, или пороговую, концентрацию (порог однократного воздействия), вызывающую тот или иной отрицательный эффект.

Кроме токсического вещества оказывают на организм физиологическое воздействие.

При определении С_МИН в большей степени пользуются так называемыми физиологическими порогами (запах, раздражающее действие), которые можно более чётко установить. Для установления физиологических порогов привлекают также людей на добровольных началах. При оценке запаха пользуются балльной системой. Например, при балле 0 запах отсутствует, а при 5  очень сильный запах. Баллами 1,2,3,4 оценивается уровень запаха в диапазоне от 0 до 5.

Установлено, что для человека пороговые концентрации при воздействии многих веществ в среднем в 2,5 раза меньше, чем для животных. Это служит обоснованием коэффициента запаса при переходе к ПДК для человека.

Для установления ПДК_Р.З., а также в качестве интегрального показателя промышленных веществ, введено понятие степень опасности вещества, которое характеризуется показателями С_МИН и Z. Показатель Z, называемый зоной однократного действия, определяется по формуле

. (1.1)

В зависимости от величины и диапазона значений С_МИН и Z промышленные вещества, которые могут загрязнять воздух, разделены на следующие четыре класса опасности: 1-й класс  вещества чрезвычайно опасные (Z<6); 2-й класс  вещества высокоопасные (Z=618); 3-й класс вещества умеренно опасные (Z=18,154); 4-й класс  вещества малоопасные (Z>54).

При установлении ПДК для атмосферного воздуха населённых пунктов учитывается также, что в одних и тех же условиях загрязнение не оказывает никакого влияния на одни группы населения и в то же время оказывает отрицательное влияние на другие группы населения  детей, стариков, больных.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населённых пунктов подразделяют на следующие: максимальные разовые (ПДК_М.Р.) и среднесуточные (ПДК_С.С.). Максимальные разовые концентрации определяются при прямом контроле путём отбора проб в течение 20 мин, а среднесуточные  путём отбора либо непрерывно в течение суток, либо с перерывами  в течение суток, но с последующим расчётом средней величины.

Согласно санитарным нормам все ПДК_{Р. З.} являются максимально разовыми.

Нормы ПДК_{М. Р.} устанавливаются по порогу рефлекторного действия вредного вещества на людей, например, по порогу обоняния (запаха). Этот порог характеризуется такой концентрацией, ниже которой запах не ощущается. По порогу запаха, в частности, установлена ПДК_М.Р. метилмеркаптана (9^.10^-6 мг/м³)  наименьшее из установленных в нашей стране значений ПДК.

ПДК_С.С. устанавливается с учётом порога токсического действия вещества. Если это действие начинается при более высокой концентрации, чем рефлекторное, значение ПДК_С.С. и ПДК_М.Р. для данного вредного вещества совпадают. В тех случаях, когда рефлекторное действие начинается при большей концентрации, чем токсическое, ПДК_М.Р. больше ПДК_С.С. в 2…10 раз. Для веществ, порог токсического действия которых неизвестен, ПДК_С.С. не установлены.

П

(1.2)

где С₁, С₂, …,С_n  фактические концентрации вредных веществ в воздухе, обладающих эффектом суммирования вредного действия, мг/м³;

ПДК₁, ПДК₂,…,ПДК_n  ПДК веществ из данной совокупности, мг/м³.

Проблема сохранения окружающей среды и быстро развивающаяся экология потребовали совершенствования методов нормирования допустимого содержания вредных веществ. Возникла необходимость осуществлять нормирование ПДК не только на основе изучения влияния вредных веществ на население, растительный и животный мир, но и путём исследования влияния вредных веществ на все элементы экологической цепи в их взаимодействии и в условиях различных экологических систем. Эта исключительно сложная, но важная задача должна, по мнению учёных, в перспективе привести к разработке предельно допустимых экологических нормативов (ПДЭН). Очевидно, установленные ПДК будут иметь решающее значение и при разработке ПДЭН.