НОРМУВАННЯ ЯКОСТІ ОБ'ЄКТІВ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Для оцінки ступеня сумарного забруднення атмосфери поруч речовин використовується комплексний показник - індекс забруднення атмосфери (ІЗА). ІЗА дозволяє враховувати концентрації домішок багатьох речовин, виміряних в місті, і уявити рівень забруднення одним числом.

Існують різні методики розрахунку ІЗА, засновані на знаходженні відносини виміряної концентрації i-гo речовини до його ГДК, але відрізняються використанням різних вагових коефіцієнтів і вибором виду функції залежності індексу від цього відносини.

Найбільш часто комплексний індекс забруднення атмосфери I (m), що враховує m забруднюючих речовин, розраховується за формулою (2):

(2)

де Xi - середньорічна концентрація i-гo речовини,

ПДКi- його середньодобова гранично допустима концентрація,

Сi - безрозмірний коефіцієнт, що дозволяє привести ступінь забруднення повітря i-м речовиною до ступеня забруднення повітря діоксидом сірки. Значення Сi рівні 0,85; 1,0; 1,3 і 1,5 відповідно для 4, 3, 2 і 1 класів небезпеки речовини.

ІЗА, розрахований за формулою (2), показує, якого рівня забруднення атмосфери (в одиницях ГДК діоксиду сірки) відповідають фактично спостережувані концентрації m речовини в міській атмосфері, тобто показує, у скільки разів сумарний рівень забруднення повітря перевищує допустиме значення по розглянутій сукупності домішок в цілому.

В атмосферному повітрі міст Росії є 4-5 речовин, які визначають основний внесок в створення рівня забруднення. Тому для розрахунку ІЗА в конкретному населеному пункті за конкретний період необхідно спочатку вибрати 5 речовин, для яких відношення середньої виміряної концентрації до ГДК будуть максимальні, а потім по ним з урахуванням класу небезпеки речовини розрахувати ІЗА. Наприклад, для Пермі ІЗА в 2004 році склав 12,1 (враховувалися бензпірен, фенол, формальдегід, пил, діоксид азоту), в 2005 - 8,6 (враховувалися бензпірен, формальдегід, фторид водню, аміак, діоксид азоту). ІЗА залежить не тільки від кількості викидів, а й від кліматичних умов, що впливають на розсіювання забруднюючих речовин і формування приземних концентрацій.

У Росії забруднення вважається низьким, якщо ІЗА <5, підвищеним при ІЗА від 5 до 6, високим при ІЗА від 7 до 13 і дуже високим при ІЗА, рівному або більшому 14.

2.3. Нормування хімічних речовин у воді

Під якістю води в цілому розуміється характеристика її складу і властивостей, що визначає її придатність для конкретних видів водокористування (ГОСТ 17.1.1.01-77), при цьому критерії якості є ознаки, за якими проводиться оцінка якості води.

Водокористування - це використання води без вилучення її з місць природної локалізації.

Водоспоживання - це використання води, пов'язане з вилученням її з місць природної локалізації з повним безповоротним витрачанням або з поверненням в джерела водозабору в зміненому (забрудненому) стані.

Як і при нормуванні якості повітря, для речовин, що забруднюють воду, встановлено роздільне нормування якості води, яке передбачає врахування пріоритетного призначення водного об'єкта.

Зазвичай розглядають 3 види водокористування:

До господарсько-питного водокористування належить використання водних об'єктів або їх ділянок в якості джерел питної води і води для підприємств харчової промисловості. Відповідно до СанПин 2.1.4.1074-01, питна вода повинна бути нешкідлива за хімічним складом, безпечна в епідемічному й радіаційному відносинах, повинна мати сприятливі органолептичні властивості.

До культурно-побутового водокористування належить використання водних об'єктів для купання, заняття спортом і відпочинку населення. Вимоги до якості води, встановлені для культурно-побутового водокористування, поширюються на всі ділянки водних об'єктів, що знаходяться в межах населених місць, незалежно від виду їх використання об'єктами для проживання, розмноження та міграції риб і інших гідробіонтів (водних організмів).

Рибогосподарські водні об'єкти класифікуються на три основні групи (категорії):

- до вищої категорії відносять місця розташування місць нересту нагулу і зимувальних ям особливо цінних видів риб та інших промислових водних організмів, а також охоронні зони господарств будь-якого типу для розведення та вирощування риб, інших водних тварин і рослин;

- до першої категорії відносять водні об'єкти, що використовуються для збереження і відтворення цінних видів риб, що володіють високою чутливістю до вмісту кисню;

- до другої категорії відносять водні об'єкти, що використовуються для інших рибогосподарських цілей.

Природні води є об'єктами та інших видів водопользованія- промислового водопостачання, зрошення, судноплавства, гідроенергетики і т.д. Наприклад, в сільському господарстві нормують якість води для поливу рослин, якість води для напування худоби. Існують певні вимоги до якості води, використовуваної в різних галузях промисловості, наприклад, в електроніці, при виробництві ліків і т.д.

Гранично допустима концентрація у воді водойми господарсько-питного та культурно-побутового водокористування (ГДК) - це максимальна концентрація шкідливої речовини у воді, яка не повинна надавати прямого або непрямого впливу на організм людини протягом усього його життя і на здоров'я наступних поколінь, і не повинна погіршувати гігієнічні умови водокористування.

Гранично допустима концентрація у воді водойми, що використовується для рибогосподарських цілей (ГДК р.х.) - це максимальна концентрація шкідливої речовини у воді, яка не повинна мати шкідливого впливу на популяції риб, в першу чергу промислових.

Це такі максимальні концентрації шкідливих речовин, при постійній присутності яких у водоймі не реєструються випадки загибелі риб і кормових для риб організмів, не спостерігається зникнення тих чи інших видів риб, для життя яких водойму раніше був придатний, не відбувається псування товарних якостей мешкає у водоймі риби .

При нормуванні хімічних речовин у воді враховують показники (критерії) шкідливого впливу (ознаки шкідливості) (ПВ) забруднюючих речовин.

Так, при нормуванні якості води в водоймах господарсько-питного та культурно-побутового водокористування використовують такі ознаки шкідливості:

- органолептичний, що характеризує вплив речовини на зміну властивостей води, що визначаються органами почуттів людини (смак, присмак, запах, колір, каламутність, наявність піни і плівок і ін.);

- загальносанітарна, що характеризує вплив речовини на процеси самоочищення водойми за рахунок біохімічних та хімічних реакцій за участю природної мікрофлори (санітарний режим водойми);

- санітарно-токсикологічний, що характеризує вплив речовини на організм людини і лабораторних тварин.

Для водойм, використовуваних для рибогосподарських цілей, додатково використовують такі ознаки шкідливості:

- токсикологічний, що характеризує токсичність речовини для живих організмів, що населяють водний об'єкт;

- рибогосподарський, який визначає псування якості промислових риб.

В основу нормування (визначення величини ГДК для водойми) покладено лімітуючий показник шкідливості (ЛПВ), під яким розуміють найбільший негативний вплив, який чиниться цією речовиною у водоймі. Дослідження кожного речовини обов'язково проводять за всіма необхідними показниками шкідливості. По кожному з них знаходять порогову концентрацію. Як ГДК приймають мінімальну з усіх порогових концентрацій, а сам показник шкідливості встановлюють як лімітуючий.

В даний час ГДК для водойм господарсько-питного та культурно-побутового водокористування розроблені для 1717 шкідливих речовин, рибогосподарські ГДК встановлені для 1109 речовин, причому лише деякі забруднюючі речовини повторюються в переліках речовин для різних категорій У багатьох випадках величини ГДК у водних об'єктах господарсько-питного і культурно-побутового водокористування перевищують ГДК для рибогосподарських водних об'єктів, тобто останні нормативи зазвичай більш жорсткі.

При використанні водойми для різних типів водокористування оцінка якості води проводиться за найжорсткішою ГДК.

Склад властивості води у водних об'єктах повинні відповідати нормативам в створі (поперечному перерізі), закладеному на водотоках на відстані 1 км вище найближчого за течією пункту водокористування, а на непроточних водоймах - в радіусі 1 км від пункту водокористування.

Забруднюючі речовини в воді в залежності від їх токсікометріческіх показників ділять на 4 класи (найбільш небезпечні речовини I класу), причому ці класи можуть не збігатися з класом небезпеки речовини в повітрі. Виділяють ще 4Е клас-«екологічний». Сюди відносяться речовини, дія яких проявляється в зміні екологічних умов у водоймі (евтрофірованіе, мінералізація і т.д.).

При наявності у воді речовин з однаковим лімітуючим ознакою шкідливості для них розраховують ефект сумації.

Для речовин I і II класів небезпеки з однаковим ЛПВ сума відносин їх фактичних концентрацій речовин до відповідних ГДК не повинна перевищувати одиниці:

де Сi- фактична концентрація i- того речовини,

ПДКi- гранична допустима концентрація i- того речовини.

При наявності у воді речовин I і II класів з різними ЛПВ ефект сумації враховують по кожному ЛПВ.

2.4. Індекс забруднення води

Для комплексної оцінки якості поверхневих вод суші використовується індекс забрудненості води (ИЗВ). Він дозволяє не тільки порівняти якість води в різних водних об'єктах, а й оцінити як тимчасову, так і просторову динаміку якості води-зміна його від року до року, від створу до створу, від пункту до пункту.

Розрахунок ИЗВ може, як і розрахунок ІЗА, проводитися за різними методиками з використанням різних хімічних, фізичних, мікробіологічних показників якості води.

Наприклад, в методиці розрахунку ИЗВ лише за хімічними показниками розрахунок проводиться для кожного пункту (створу) за формулою (3):

(3) (3)

де С / ГДК - відносна (нормована) середньорічна концентрація;

6 - строго лімітуються кількість показників.

При розрахунку використовуються більш жорсткі рибогосподарські ГДК.

Для уявлення якості вод у вигляді єдиної оцінки вибираються показники, які мають найбільші відносні середньорічні концентрації (значення), включаючи в обов'язковому порядку розчинений кисень і БСК5 (пестициди в розрахунок ИЗВ не включаються).

Речовини відбираються незалежно від лімітуючої ознаки шкідливості, за однакової кількості концентрацій Перевага надається речовинам, які мають токсикологічний ознака шкідливості. Кількість значень, використовуваних для визначення середньорічних концентрацій, має бути не менше 4.

Показник біохімічного споживання кисню (БСК5) є інтегральним показником наявності легкоокислюваних органічних речовин. Зі збільшенням вмісту легкоокислюваних речовин і, відповідно, зі зменшенням вмісту розчиненого кисню якість вод знижується більш різко, тому встановлені певні норми для цих показників (таблиці 1 і 2).

Таблиця 1

Норми для БСК5

Біохімічне споживання кисню (БСК5),

Норми для розчиненого кисню

Вміст розчиненого кисню, мг / дм3

При такому методі розрахунку виділяють 7 класів якості води:

-дуже чиста вода (ИЗВ = 0,3)

-чиста вода (ИЗВ = 0,3-1,0)

III

-помірно забруднена вода (ИЗВ = 1,0-2,5)

-забруднення вода (ИЗВ = 2,5 4,0)

-грязная вода (ИЗВ = 4,0-6,0)

-дуже брудна вода (ИЗВ = 6,0-10,0)

VII

-надзвичайно брудна вода (ИЗВ більше 10,0)

З 2005 року відповідно до РД 5.2.24.643-2002 «Метод комплексної оцінки ступеня забруднення поверхневих вод за гідрохімічними показниками» введений розрахунок питомої комбинаторного індексу забрудненості води (УКІЗВ). Для водних об'єктів Пермського краю він розраховується по 14-15 показниками. Його значення змінюються від 1 до 16 (більшому значенню відповідає гіршу якість води). Відповідно до УКІЗВ виділяють 5 класів і розряди якості води.

2.5. Нормування забруднюючих речовин в грунті

Основним критерієм, що визначає якість ґрунтів, є значення гранично допустимої концентрації забруднюючої речовини (ГДК).

Гранично допустима концентрація в орному шарі ґрунту (ГДК) - це максимальна концентрація шкідливої речовини у верхньому, орному шарі ґрунту, що не викликає прямого чи непрямого негативного впливу (включаючи віддалені наслідки) на дотичні з грунтом середовища і на здоров'я людини, а також що не призводить до накопичення токсичних елементів в сільськогосподарських культурах.

ГДК забруднюючих речовин в ґрунтах визначається не тільки їх хімічної природою і токсичністю, а й особливостями самих ґрунтів. На відміну від повітря і води грунту настільки різняться один від одного за хімічним складом і властивостями, що для них не можуть бути встановлені уніфіковані рівні ГДК. Серед чинників, що заважають визначенню єдиної концентрації металу, яку можна було б прийняти за ГДК, необхідно назвати буферність грунтів і форми існування елементів в грунтах. Внаслідок неоднакової буферности грунтів в різному ступені инактивируются надходять токсичні речовини, а наявність різних форм елементів у грунті робить непростим вибір тієї, яка була б найбільш придатною для нормування. В даний час нормується не тільки валове вмісту важких металів, а й зміст їх рухомих сполук, причому для деяких металів розроблені ГДК або ОДК з урахуванням гранулометричного складу і реакції грунтової витяжки.

В основному хімічні сполуки, що знаходяться в грунті, надходять в організм через інші субстрати, що контактують з грунтом - воду, повітря, рослини. Тому при визначенні ГДК забруднюючих речовин в грунті особлива увага приділяється тим сполукам, які можуть мігрувати в атмосферу, ґрунтові або поверхневі води або накопичуватися в рослинах, знижуючи якість сільськогосподарської продукції. Для встановлення ГДК необхідний ретельний облік зв'язку і взаємозумовленості концентрацій металів в одночаснодіючих системах: атмосфера - грунт, атмосфера - рослинність, атмосфера - природні води, грунт - рослинність, грунт - природні води, а також у харчових ланцюгах живих організмів. З цією метою при нормуванні якості грунту враховують т.зв. показники (ознаки) шкідливості (ПВ), які визначають особливості переходу забруднюючої речовини з грунту в суміжні середовища, рослинницьку продукцію, а також вплив цієї речовини на мікробний ценоз грунту і процеси самоочищення грунту.

Порогова концентрація речовини по загальносанітарною показником шкідливості - максимальна кількість хімічної речовини в грунті, яке на 5-7-е добу не викликає змін загальної чисельності мікроорганізмів основних фізіологічних груп (спороутворюючих бактерій, актиноміцетів, грибів) більш ніж на 50%, а також ферментативної активності грунту більш ніж на 25% щодо контрольної проби.

Основними враховуються показниками при цьому є динаміка загальної чисельності мікроорганізмів в перерахунку на 1 г абсолютно сухого ґрунту і динаміка ферментативної активності ґрунту - дегідрогеназну, каталазной, протеазной, уреазной, фосфатазной, нуклеазного, целлюлазной, інвертазной і т.д., яка впливає на формування окислювально -восстановительную потенціалу грунту і трансформацію в ній сполук азоту та фосфору, вуглеводів.

Порогова концентрація речовини по повітряно-міграційному показником шкідливості - максимальна кількість забруднюючої речовини в грунті, при якому перехід речовини з грунту в атмосферне повітря не призводить до перевищення середньодобової ГДК даної речовини для повітря. Такі порогові концентрації встановлюються тільки для летючих речовин.

Порогова концентрація речовини по водно-міграційному показником шкідливості - максимальна кількість забруднюючої речовини в грунті, при якому надходження його в грунтові та поверхневі води з внутріпочвенного або поверхневим стоком не створює у водних об'єктах концентрацій, що перевищують ГДК даної речовини в воді.

Порогова концентрація речовини по фітоаккумуляціонному (Транслокаційний) показником шкідливості - це максимальна кількість речовини в грунті, при якому накопичення речовини фитомассой товарних органів сільськогосподарських рослин до моменту збирання врожаю не перевищить встановлених для продуктів харчування ГДК або допустимих залишкових кількостей (ДОК).

Порогова концентрація речовини по санітарно-токсикологічному показником шкідливості - це максимальна кількість речовини в грунті, при якому сумарне надходження речовини в організм теплокровних (людини) при безпосередньому контакті з грунтом або при міграції з водою, атмосферним повітрям, харчовими продуктами не супроводжується негативним прямим або віддаленим впливом на здоров'я населення.

Порогова концентрація речовини по органолептичними показниками шкідливості - максимальна кількість хімічної речовини в грунті, яке не впливає на харчову цінність і органолептичні властивості харчових продуктів рослинного походження, води і атмосферного повітря, сформованих в тих же екстремальних умовах.

Зазвичай визначають порогові концентрації речовини в грунті по фітоаккумуляціонному, водно-міграційному, повітряно-міграційному та загальносанітарною показниками шкідливості. Після їх встановлення вибирають найжорсткіший показник (найнижчу концентрацію), яку і приймають за ГДК даної речовини в грунті, а граничний показник, за яким вона встановлена, називають лімітуючим ознакою шкідливості (ЛПВ). Різниця в допустимі рівні по кожному показнику може бути значною.

Для гербіцидів додатково визначаються ГДК по фітотоксичної показником шкідливості.

Клас небезпеки речовини в грунті визначають не менше ніж за трьома показниками відповідно до ГОСТу 17.4.1.02-83 «Охорона природи. Ґрунти. Класифікація хімічніх Речовини для контролю забруднення ».

За ступенем небезпеки речовини, що забруднюють грунт, підрозділяють на три класи:

1 високонебезпечні;

2-помірно небезпечні;

3 малонебезпечні.

2.6. Оцінка рівня забруднення грунту

Існують різні підходи до оцінки рівня забруднення грунту.

Для неорганічних забруднюючих речовин розподіл грунтів за категоріями (класам) забруднення проводять з урахуванням класу небезпеки компонента забруднення, його ГДК і максимального значення допустимого рівня вмісту елемента (Кmax) по одному з чотирьох показників шкідливості. Для органічних забруднюючих речовин розподіл грунтів за категоріями (класам) забруднення проводять з урахуванням класу небезпеки речовини і кратності перевищення його ГДК в грунті.

За санітарно-гігієнічному станом ґрунтів сільськогосподарського призначення вміст хімічних речовин в грунті подразделют на допустиме; помірно небезпечна; високо небезпечне і надзвичайно небезпечне, причому дуже важливою є ГДК по Транслокаційний ознакою шкідливості.

В основі групування ґрунтів, забруднених важкими металами, за методикою Грунтового інституту ім. В.В. Докучаєва, лежить кларкового зміст елемента. За цією методикою рівень забруднення грунту встановлюють з використанням арифметичної або геометричної прогресії кларка елемента.

Для оцінки техногенних аномалій, що мають поліелементних склад, використовують сумарні показники забруднення ZC, що характеризують ступінь забруднення асоціацією елементів щодо фону і відображають ефект впливу групи елементів:

(4)

де Ксi - коефіцієнт концентрації i-го елемента в пробі;

n - число елементів.

Коефіцієнт концентрації визначається як відношення реального змісту елемента в грунті до фонового, причому він повинен бути більше одиниці (інакше елемент не концентрується, а розсіюється). При відсутності фонових значень для порівняння забруднення ландшафтів замість них беруть кларк елемента або ГДК.