Экологические показатели эффективности производства и их нормирование.

Экологические критерии производства широко используются в промышленности для оценки состояния окружающей среды и совершенства технологических процессов.

Различают экологические показатели, определяемые опытным путем, и показатели, которые получают расчетом.

- К первой группе показателей относятся ПДК (предельно допустимая концентрация) и ОБУВ (ориентировочно безопасные уровни воздействия). После разработки и утверждения этих показателей они приобретают законодательную силу и обязательны к применению на всей территории Российской Федерации. В некоторых случаях эти величины могут быть скорректированы (например, в регионах с аномальными природными условиями). Но в любом случае изменения закрепляют в законодательных документах с четким ограничением границ ареала.

- К расчетным экологическим критериям относят ПДВ (предельно допустимый выброс) и ПДС (предельно допустимый сброс). Эти критерии учитывают многочисленные факторы, действующие на ограниченной территории региона или предприятия, такие как природные условия, климат, географическое положение, насыщенность региона промышленными предприятиями. Они рассчитываются местными экологическими службами, имеют ограниченную область применения и могут многократно изменяться.

Основными критериями оценки состояния природной среды (атмосферного воздуха, водоемов) являются стандартные нормативные показатели: ПДК химических веществ и ОБУВ.

Применительно к водным объектам понятие ПДК трактуется как «концентрация вещества в воде, выше которой вода не пригодна для одного или нескольких видов водопользования» (ГОСТ 17403-72 «Гидрохимия. Основные понятия. Термины и определения») или «совокупность допустимых значений показателей состава и свойств воды, в пределах которых надежно обеспечиваются благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта» («Правила охраны поверхностных вод от загрязнений», 1991).

Ориентировочно безопасный уровень воздействия вещества представляет собой временный норматив, действующий до двух лет. Установление ОБУВ необходимо для решения вопросов о допустимости закупки вещества за рубежом, организации его производства в стране, использования того или иного препарата в экономике.

Многочисленными исследованиями установлено, что непрерывное воздействие экотоксикантов более вредно для организма человека, чем кратковременное, поэтому для воздушной среды принимают несколько значений ПДК:

• ПДКмр — максимальная разовая предельно допустимая концентрация вещества в воздухе населенных пунктов;

• ПДКр — предельно допустимая концентрация в рабочих зонах производственных помещений, при этом исходят из того, что в цехах работают здоровые люди в течение 7 — 8 ч в сутки на протяжении 5 — 6 дней в неделю;

• ПДКсс — среднесуточная предельно допустимая концентрация в воздухе населенных пунктов. Она устанавливается из учета непрерывного воздействия вещества на все население, включая стариков и детей.

Значение ПДКр, определяют в пробах воздуха, отобранного в м чение 20 мин (ПДКрз > ПДК^).

При наличии в атмосфере нескольких вредных веществ их концентрации в сумме не должны быть больше 1: С./ПДК, + С2/ПДК2+ С3/ПДК3 + … С„/ПДК„ < 1, (3.10) I кг С,, С2, …, С„ — концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, мг/м3; ПДК1; ПДК2, …, ПДКИ — соответствующие знаачения ПДК. Подобное положение справедливо для веществ однонаправленного действия. К таким веществам относятся химические соединения, близкие по химическому строению и характеру биологического воздействия на живой организм. Одновременно при изучении токсикологического воздействия смеси веществ отмечают такие явления, как аддитивность, синергизм и антогонизм. Аддитивность указывает, что токсикологическое действие какого-либо вещества в смеси пропорционально его концентрации. Синергизм отвечает состоянию суммирования токсикологических свойств отдельных представителей. В этом случае токсическое воздействие смеси усиливается по отношению к индивидуальным ществам. Антагонизм наблюдается в случае, когда присутствие одного или нескольких компонентов смеси снижает токсичную активность другого компонента. В настоящее время введены нормативы на ряд сочетаний вредных иеществ, которые обладают суммирующим действием, например: озон + оксид азота(1У); оксид серы(1У) + оксид азота(1У); оксид серы(1У) + аэрозоль серной кислоты; оксид серы(1У) + фторид водорода; оксид серы(1У) + сероводород; оксид серы(1У) + оксид серы(У1) + аммиак + оксиды азота; оксид серы(1У) + фенол. Из этих сочетаний наибольшее значение для энергетики и химической промышленности имеет вторая композиция, поскольку при горении топлива всегда совместно выделяются оксиды серы и азота.

Одновременное присутствие на химических предприятиях цехов по производству серной и азотной кислот также приводит к совместному выделению этих веществ в атмосферу. В то же время известно, что суммарное присутствие в атмосфере ряда веществ приводит к образованию менее токсичных соединений. Например, сероводород снижает в воздухе токсичность озона и сам при этом переходит в менее токсичное вещество. Бенз(а)пирен под воздействием солнечного света за 2 сут разрушается на 24 %. Процесс его разрушения ускоряется в присутствии кислорода. В соответствии с Международным стандартом ИСО 4226 для оценки количества загрязняющих веществ в атмосфере и водных объектах в качестве критерия используют их массовую концентрацию, выраженную в мг/л или в мкг/м3. Экологические нормы устанавливают пределы допустимых изменений выбранных абиотических и биотических параметров среды. Для этих целей используют химические показатели допустимого содержания в окружающей среде отдельных природных и антропогенных веществ. Наборы таких регламентов (ПДК, стандарты качества и др.) включают обычно десятки и сотни различных веществ.

Методология данного нормирования отличается в разных странах, но содержит такие экспериментальные процедуры, как изучение хронического действия токсикантов на организмы, оценку биоаккумуляции и устойчивости в среде, выявление мутагенных свойств и других эффектов, которые позволяют судить о «допустимых» пределах содержания вещества в окружающей среде. Эти же оценки используются для расчетов ПДС загрязняющих веществ с учетом ассимилирующей способности экосистем воспринимать внесенный материал без нарушения их структуры и функций. В нашей стране использование экологических показателей установлено законодательно. Технологические нормы служат для регламентации состава, свойств и объема отходов перед их сбросом в окружающую среду. Эту группу нормативов называют иногда «стандартами для конца трубы». При обосновании технологических норм обычно исходят из принципа использования наилучших из имеющихся в данное время технологий производства основного продукта. По мере совершенствования техники и технологий нормы пересматривают и, как правило, ужесточают. Основное преимущество технологических норм — относительная простота их определения и возможность оперативного использования для контроля при сбросе отходов, поэтому они доминируют в современной мировой практике работы обращения с отходами. Экспериментальное установление ПДК представляет собой многоплановое комплексное химико-биологическое (токсикологическое, гидрохимическое и др.) исследование, учитывающее влияние вещества на все объекты жизнедеятельности живых организмов. Определение максимально допустимых концентраций для водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение, проводится на стандартных тестобъектах всех трофических уровней по схеме «от бактерий до рыб». Определяется воздействие вещества: на органолептические показатели воды (запах, цвет, прозрачность, мутность, появление осадка и взвешенных веществ, опаюсценция); гидрохимические показатели воды (рН, содержание 02, NH4, N02, NO3, биологическое потребление кислорода за 5 сут (БПК5); изменение численности сапрофитовой микрофлоры; изменение численности простейших организмов (инфузорий); изменение численности фитопланктона (тест-объект — одноклеточные зеленые водоросли Scenedesmus quadricauda (Turh); выживаемость и размножение зоопланктона (тест-объекты — дафния Daphnia magna Staus); показатели жизнедеятельности бентоносных организмов (тест-объекты — хирономиды Chironomus phumosus); различные стадии онтогенеза рыб. Оценивается также стабильность вещества в воде, его токсичность на генном и хромосомном уровнях, мутагенный эффект. Токсичность исследуемого вещества для гидробионтов анализируется в острых опытах (24—96 ч) в широком диапазоне концентраций.

В этом случае определяется 50%-я гибель организмов (ЛК5о), которая служит основанием для отнесения вещества по степени острой токсичности к одной из пяти групп — от очень слаботоксичного до особо токсичного вещества. При анализе экспериментальных данных определяют лимитирующее звено по наименьшей из полученных недействующих концентраций. С учетом коэффициента запаса эту величину уменьшают и предлагают в качестве ПДК. Правила установления и принятия ПДК, а также ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВ) регулируются законодательством. После утверждения нормативов они являются обязательными для соблюдения на всей территории Российской Федерации. В справочных изданиях, помимо значений ПДК или ОБУВ, дается дополнительная информация о методах их определения, лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) и класс опасности.

Лимитирующий показатель вредности имеет пять значений: «Токе» — токсикологический, что означает прямое токсическое воздействие вещества на организмы; «Сан» — санитарный. Означает, что при внесении вещества в водоемы происходит нарушение экологических условий. Возможно изменение трофности водоемов, гидрохимических показателей (содержание кислорода, азота, фосфора, рН); «Орг» — органолептический. При внесении вещества изменяются органолентические свойства водоема. На поверхности воды образуется пленка или пена, возможно появление неприятных и посторонних привкусов и запахов; «Рыбохоз» — рыбохозяйственный. При попадании вещества в водные объекты происходит порча товарных качеств промысловых водных организмов, появляются посторонние привкусы и запахи. Класс опасности вещества устанавливается: - в целях определения степени экологической опасности вещества в связи с его появлением в водной экосистеме; - для установления приоритета при контроле веществ, загрязняющих водную среду; — для обоснования рекомендаций о замене использования высокоопасных веществ на менее опасные препараты. Класс опасности вещества характеризуется тремя показателями: о величиной ПДК; о стабильностью вещества; о степенью аккумуляции вещества. Выявляют четыре класса опасности веществ, загрязняющих водоемы и опасных для гидробионтов: 1-й (1К) класс — чрезвычайно опасные загрязняющие вещества, лимитируемые по токсикологическому или рыбохозяйственному ЛПВ.

В ряде случаев решающее значение приобретают количественные характеристики содержания отдельных соединений в атмосфере. Особенно это утверждение относится к веществам, оказывающим глобальное влияние на изменение климата Земли. Наиболее опасными загрязнителями считаются диоксид углерода, мелкодисперсные частицы твердых и жидких веществ и в качестве дополнительного компонента — озон.

В связи с этим создана система критериев, нормирующих абсолютное количество вредных веществ, поступающих в окружающую среду (для газов — ПДВ, для жидких стоков — ПДС).

Устанавливается система экономических показателей, предусматривающая плату за выбросы, и вводятся ужесточающие санкции за превышение лимитов, что повышает ответственность производителей и способствует разработке технических мероприятий по улучшению технологии производимых продуктов и совершенствованию системы очистки.

В качестве критериев количества выбросов как в России, так и зарубежных странах применяют несколько количественных показателей.

Массовый поток выброса [кг/с, кг/ч, т/год] — масса выделяющихся загрязняющих веществ в единицу времени. Этот показатель дает сведения об общем количестве выбросов и является гигиеническим и балансовым критерием. Он применяется преимущественно для определения суммарной степени загрязнения атмосферы.

Массовая концентрация выброса [г/кг, мг/кг, мг/м3] — масса выделяющихся загрязняющих веществ, отнесенная к единице объема продукции, чаще всего газа. Критерий полезен для оценки совершенства технологии и работы очистных сооружений. Его используют во многих европейских странах. Критерии концентрации могут представлять как массовые, так и объемные отношения. В первом случае используют отношение массы выделившегося загрязняющего вещества к массе отходящего газа. Это выражение полезно при оценке содержания твердых частиц (пыли) в отходящих газах, поскольку оба компонента — твердое вещество и газ — имеют массовые показатели, и количественные данные о них не меняются при изменении состояния газа.