CC BY
13УДК 504.05; 614.7
И.В. Май, С.Ю. Балашов
НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОГРАММЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ГРАНИЦЕ ЕДИНОЙ САНИТАРНО-ЗАЩИТНОЙ ЗОНЫ ПРОМЫШЛЕННОГО
УЗЛА (ОПЫТ ПЕРМСКОГО КРАЯ)
ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», г. Пермь
Предложен и апробирован алгоритм выбора для конкретного предприятия оптимальных точек размещения стационарных и маршрутных постов контроля качества атмосферного воздуха на границе единой санитарно-защитной зоны промышленного узла. Методика включает выделение методом кластерного анализа на границе единой санитарно-защитной зоны промышленного узла участков, однородных по уровню и перечню показателей. Предусмотрена оценка информативности показателей производственного контроля через сопряженный анализ общего уровня приземной концентрации примеси и вклада предприятия в загрязнение. Для каждого предприятия сформирована собственная программа контроля. Апробации методики показала, что она позволяет эффективно и доказательно формировать минимально-достаточные программы производственного контроля в сложных условиях промышленных узлов с однопрофильными предприятиями, когда выбросы хозяйствующих субъектов близки по составу и создаваемым уровням загрязнения.
Ключевые слова: атмосферный воздух, программа производственного контроля, промышленный узел, санитарно-защитная зона.
I.V. Mai, S.Yu. Balashov. Scientific and methodical basis of a program for occupational control over ambient air quality on a borderline of united sanitary protective zone of industrial center (Permsky area experience)
FBSI "Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies", Perm
The authors suggested and tested an algorithm to select optimal placement of stationary and mobile points for controlling ambient air quality on borderline of united sanitary protective zone of industrial center. The method involves claster analysis to outline sites even in levels and lists of parameters, on borderline of united sanitary protective zone of industrial center. Informative value of the occupational control parameters is evaluated through conjugated analysis of general level of surface concentration of admixtures and enterprise's contribution into pollution. For each enterprise, separate control program is provided. Tests of the method demonstrated that it is effective and conclusive in formation of minimally sufficient programs for occupational control in complicated conditions of industrial centers with single-field enterprises, when industrial releases are close in composition and in created pollution level.
Key words: ambient air, program of occupational control, industrial center, sanitary protective zone.
Обязательность производственного контроля соблюдения гигиенических требований к качеству атмосферного воздуха на границе санитарно-за-щитной зоны предусмотрена статьями 11 и 32 Федерального закона от 30.09.99 года № 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» и санитарными правилами СП 1.1.1058-01 «Организация и проведение производственного контроля за соблюдением санитарных правил и выполнением санитарно-противоэпи-
демических (профилактических) мероприятий» (утв. Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 10.07.2001 года). При этом особую актуальность имеют проблемы формирования корректных программ производственного контроля на границах единых санитарно-защитных зон групп предприятий или промышленных узлов, где рядом расположенные предприятия имеют близкие по составу и массе выбросы в атмосферу [1-3, 5, 7]. Научной поддержки требуют
обоснование размещения постов (точек) инструментальных исследований и разработка подходов к выделению доли предприятия, выполняющего производственный контроль, в общее загрязнение. Важной задачей остается обоснование минимально достаточной программы наблюдений, обеспечивающей адекватность санитарно-гигиенических мероприятий сложившейся ситуации.
По поставленным вопросам научно обоснованные решения предложены в части организации производственного контроля радиационной безопасности, где рассматривается подход к размещению постов измерения вокруг энергоблоков АЭС по спирали Архимеда и с применением метода трансляции [4]. Апробированы методы нечетких множеств и рецепторного моделирования для установления совокупного загрязнения атмосферного воздуха комплексом источников и определения долевого вклада отдельных источников [6]. При этом многими авторами подчеркивается необходимость оценки информативности системы контроля и ее пригодности для принятия управляющих решений
[3, 7, 8].
Цель исследования состояла в научном обосновании размещения минимально-достаточного числа точек и скоординированных, оптимальных по числу примесей программ производственного контроля качества атмосферного воздуха на границе единой санитарно-защитной зоны промышленного узла.
Материалы и методы. В качестве объекта исследования был выбран крупный промышленный узел, расположенный на территории г. Перми: более 40 хозяйствующих субъектов, имеющих около 1500 стационарных источников выбросов 52 загрязняющих химических веществ: органических соединений примеси — в основном от объектов нефтехимии и нефтепереработки и неорганические примеси в основном от объектов энергетики и вспомогательных производств. Территория промышленного узла отделена от жилой застройки единой санитарно-защитной зоной, общая длина которой составляет порядка 9,5 км, ширина — от 300 до 1000 м от промплощадки по разным румбам розы ветров. В исследовании рассматривались выбросы всех стационарных источников промышленного узла, формируя программы производственного контроля на базе по результатам оценки максимальных разовых приземных концентраций, создаваемых предприятиями.
Для моделирования рассеивания примесей в атмосфере использовалась унифицированная программа расчета загрязнения атмосферы (УПРЗА) «Эколог 3.х» (ООО «Интеграл», СПб), реализующая принятую для России методику атмосферной диффузии [6]. Размер расчетного прямоугольника составлял 8000 х 5000 м, с шагом расчетной сетки —
50 м. Кроме расчетов рассеивания принимали во внимание данные рекогносцировочных инструментальных исследований, которые выполнялись рядом предприятий в течение года на постах, расположенных по разным румбам и на разных расстояниях от промышленной площадки.
На границе единой санзоны размещали систему из 565 расчетных точек с учетом того, что в каждой из них изменение приземной концентрации по любой примеси относительно соседней точки составляет не более 0,1 ПДК . Это позволило
^^ м. р.
устранить вероятность «проскока» высоких концентраций примесей, которые могли быть сформированы на отдельных участках низкими холодными источниками выбросов.
В каждой точке выполнялся расчет приземных концентраций по всем химическим веществам, выбрасываемым предприятиями промузла. Это позволило сформировать базу данных, в которой каждая точка характеризовалась совокупностью концентраций всех 52 загрязняющих примесей. База данных представляла собой матрицу, построенную на основе выходных файлов результатов расчета УПРЗА
База данных анализировалась с применением кластерного анализа стандартизированного пакета прикладных программ SAS, и выделялись кластеры — группы точек на границе единой санзоны, которые характеризовались однородными концентрациями загрязняющих компонентов.
Соответственно граница санзоны делилась на участки, каждый из которых относился к определенному кластеру. Для каждого выделенного участка определялась точка (несколько точек) с максимальными уровнями загрязнения и рекомендовалась для размещения постов производственного контроля с учетом положений РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы».
Для каждого хозяйствующего субъекта рассчитывалось формируемое его источниками загрязнение в каждой из расчетных точек в границах кластера (1, 2) и выделялся вклад предприятия в суммарные концентрации загрязняющих примесей (3).
С?(х.у)=Т1сТ(*>у)>«е О)
УреР
(JlpSr(x,y) — суммарный вклад источников предприятия Р по веществу ingr в точке (х, у) в долях ПДК
ingr, ч Р-
С (х,у) — вклад источника р по веществу ingr в точке (х, у) в долях ПДКм
(x, y) — координаты точки (расчетной или из расчетного прямоугольника) ingr — код примеси
Р — идентификатор предприятия р — идентификатор источника
С7 = £С7^У),гдг (2)
С1ЩГ
Р — суммарный вклад источников предприятия Р по веществу гщг во всех точках, участвующих в расчете, в долях ПДК.
поо, где
(3)
ИСТ
делить 6 кластеров — 6 групп точек на границе единой санзоны, которые характеризовались однородными совокупностями концентраций загрязняющих компонентов. Для каждого кластера была рекомендована точка, которая характеризовалась максимальными средними кластера, т. е. отражала наибольший уровень загрязнения для данной однородной группы точек. Графическое отображение выделенных участков и рекомендуемых точек контроля приведено на рис.
А7Г— долевой вклад предприятия Р по веществу т%г по всем точкам;
суммарный вклад всех предприятий
по веществу 1г^г во всех точках;
У? — множество предприятий, участвующих в расчете.
Таким образом достигалось размещение точек, репрезентативно отражающих качество атмосферного воздуха на определенном участке единой санзоны, устанавливался долевой вклад каждого хозяйствующего субъекта в загрязнение и в ответственность за ведение производственного контроля.
На основании сопряженного анализа двух величин — уровня приземной концентрации и вклада предприятия в общее загрязнение на заданном участке единой санзоны — для каждого хозяйствующего субъекта делали общие выводы о потенциальной информативности измерений того или иного компонента и целесообразности включения примеси в программу производственного контроля (табл. 1).
При разработке рекомендаций исходили из принципа минимальной достаточности данных контроля для принятия управленческих решений.
Результаты и их обсуждение. Применение предложенных подходов при формировании программ производственного контроля на границе единой санзоны промышленного узла (общее число расчетных точек — 565 точек) позволило вы-
Рис. Выделение на границе единой санзоны кластеров и точек, рекомендуемых для проведения производственного контроля
Таблица 1
Матрица обоснования включения примеси в программу производственного контроля предприятия на границе единой санзоны промышленного узла
Приземная концентрация ьтой примеси от всех источников Вклад ]-го предприятия в загрязнение ьтой примесью
Более 50% От 10 до 50% Менее 10%
Более 0,5ПДК (АЯГС) + + -
0,1-0,5 ПДК (АЯГС) + - -
Менее 0,1 ПДК (АЯГС) V - -
( + ) — рекомендуется для включения в программу производственного контроля (высокая информативность). (у) — может рекомендоваться как индикатор для данного предприятия (средняя информативность). (-) — не рекомендуется для включения в программу (низкая информативность).
Таблица 2
Общая программа производственного контроля качества атмосферного воздуха на границе единой санитарно-защитной зоны промышленного узла
№ точки Загрязняющее вещество Общее загрязнение в точке, доли ПДК* ARfC** Объем исследований, тип поста наблюдения Ответственные за производственный контроль
1 2 3 4 5
Азота диоксид 0,54**
Серы диоксид 0,21** Не менее 200 проб в год
1 Углерода оксид 0,21** (не менее 50 дней) в неделю по каждой примеси, маршрутный 3 предприятия
Бензол 0,83**
Пыль 0,35
Азота диоксид 0,69**
Серы диоксид 0,33**
Сероводород 1,48**
Бензол 115** 3 предприятия, в том
2 Ксилол 0,20** Не менее 5 раз в неделю, стационарный числе одно из выполняющих контроль в точке 1
Толуол 0,24**
Метилтретбутиловый эфир 0,42**
Углеводороды предельные С1-С5 0,33*
Азота диоксид 0,58** Не менее 200 проб в год (не менее 50 дней) в неделю
3 Кислота азотная 0,52** 3 предприятия
Аммиак 0,52** по каждой примеси, маршрутный
Пыль 0,54**
Азота диоксид 1 44**
Аммиак 1,28**
Азота оксид 1,05**
Серы диоксид 0,88**
4 Стирол 0,67** Не менее 5 раз 2 предприятия
Бензол 0,43** в неделю, стационарный
Этилбензол 0,44*
Спирт бутиловый 0,25*
Спирт изобутиловый 0,28*
Альдегид масляный 0,36*
1 2 3 4 5
Азота диоксид 0,52**
Серы диоксид 0,21** Не менее 200 проб в год (не менее 50 дней) в неделю
5 Бензол 0,52** 1 предприятие
Толуол 0,22** по каждой примеси,
Этилбензол 0,33** маршрутный
Пыль 0,42**
Азота диоксид 0,39**
Серы диоксид 0,24** Не менее 200 проб в год (не менее 50 дней) в неделю
6 Бензол 0,69** 2 предприятия
Ксилол 0,21** по каждой примеси,
Толуол 0,28** маршрутный
Пыль 0,42**
Было определено, что из 42 хозяйствующих субъектов, которые имеют стационарные источники выбросов в пределах промышленного узла, 11 формируют вклады на границе единой санитар-но-защитной зоны более 10% по одному или нескольким компонентам. Данные предприятия были включены в общую программу производственного контроля промышленного узла.
Из 52 примесей на границе санзоны (по расчетам, верифицированным данными инструментальных исследований) 16 примесей превышали уровни 0,1ПДКм или 0,1ЛК1С (референтную концентрацию для острого ингаляционного воздействия) [10]. Для каждого кластера перечень приоритетных примесей был индивидуальным и определялся целым комплексом факторов: общим
Загрязняющая примесь Общее загрязнение в точке, доли ПДК* ARfC** Информативность производственного контроля, оценка
Предприятие А Предприятие В
1. Азота диоксид 1 44** Высокая Высокая
2. Аммиак 1,28** Высокая Низкая
3. Азота оксид 1,05** Низкая Высокая
4. Серы диоксид 0,88** Низкая Высокая
5. Углерода оксид 0,17** Низкая Средняя
6. Углеводороды предельн. 0,23* Низкая Низкая
7. Бензол 0,50** Высокая Низкая
8. Стирол 0,21** Высокая Низкая
9. Толуол 0,86** Средняя Низкая
10. Этилбензол 0,89** Высокая Низкая
11. Спирт н-бутиловый 0,92* Высокая Низкая
12. Спирт изобутиловый 0,86* Высокая Низкая
13. Альдегид масляный Прочие примеси 14—52 0,92 0,1* или 0,1** Высокая Низкая Низкая Низкая
Таблица 3
Результаты оценки информативности измерений примеси в рамках производственного контроля на границе санитарно-защитной зоны (для предприятия в точке контроля формируют 86% загрязнения)
расположением предприятий и источников выбросов, высотой и мощностью ближайших источников загрязнения, взаимным наложением факелов и т. п. Для каждого кластера были определены предприятия, которые в сумме вносили от 85 до 90% в загрязнение и на которые возлагалась ответственность за ведение производственного контроля (табл. 2).
По результатам анализа было рекомендовано в двух точках, характеризующихся наиболее высокими уровнями загрязнения атмосферного воздуха, при которых формируются недопустимые риски для здоровья населения, разместить стационарные посты наблюдения.
Перечень контролируемых примесей и предприятия, ответственные за ведение производственного контроля, для каждого кластера и каждой точки устанавливались отдельно.
Так, например, было определено, что в точке № 4 производственный контроль будет являться информативным при включении в программы 10 примесей, систематическое измерение которых даст представление о реальном уровне загрязнения на данном участке единой санзоны. При этом контроль должен быть организован двумя предприятиями, которые на конкретном участке единой санзоны формируют более 85% общего загрязнения приоритетными примесями. Для каждого хозяйствующего субъекта была рекомендована собственная программа производственного контроля, определяемая спецификой выбросов предприятия (табл. 3).
Обращает на себя внимание факт, что измерение диоксида азота должно выполняться каждым из предприятий, поскольку их вклад в загрязнение примерно одинаков (порядка 40%).
Вещества с ограниченной, средней, информативностью рекомендовано включить в программы подфакельных исследований, когда вклад предприятия в загрязнение может быть максимальным. Инструментальные исследования прочих компонентов с позиций управления рисками для окружающей среды и здоровья населения не представлялись целесообразными, поскольку невысокий общий уровень загрязнения и, главное, низкий вклад предприятия в общее загрязнение не позволит принимать управляющие решения, существенно улучшающие санитарную ситуацию в зоне влияния предприятия.
Заключение. В целом методика, основанная на пошаговом выделении на границе единой са-нитарно-защитной зоны промышленного узла участков, однородных по уровню и перечню показателей; оценке информативности показателей и установлении организаций, вносящих наибольший вклад в загрязнение, позволяет эффективно и доказательно формировать
минимально-достаточные программы производственного контроля в сложных условиях промышленных узлов с однопрофильными предприятиями, когда выбросы хозяйствующих субъектов близки по составу и создаваемым уровням загрязнения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бобкова Т.Е. // Здоровье населения и среда обитания. — 2009. — № 6. — С. 14-16.
2. Боев В.М., Боев М. В., Тулина Л.М., Неплохов А. А. // Анализ риска здоровью. —
2013. — № 2. — С. 39-44.
3. Гильденскиольд Р. С., Винокур И.Л. // Вестник Российской академии медицинских
наук. — 2005. — № 3. — С. 12-15.
4. Елохин А.П., Власкин Н. М. // Ядерные измерительно-информационные технологии. —
2004. — № 3. — С. 25-38.
5. Зайцева Н.В., Май И.В., Клейн С. В. // Пермский медицинский журнал. — 2010. — Т. 27. № 2. — С. 130-138.
6. Методика расчета в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 76.
7. Наумова О. П., Кожин В. А., Серед-кина Е. В. //Экология и промышленность России. — 2013. — № 8. — С. 34-39.
8. Ракитин И. А., Пацюк Н. А. // Здоровье населения и среда обитания. — 2006. —
№ 10. — С. 41-45.
9. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. — М., Госкомгидромет, 1991. — 691 с.
10. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. — М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора, 2004. — 143 с.
Поступила 08.10.2013 СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Май Ирина Владиславовна,
зам. директора ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», д-р биол. наук, проф. E-mail: [email protected] Балашов Станислав Юрьевич,
зав. лабораторий комплексного санитарно-гигиенического анализа и экспертиз ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», д-р мед. наук. E-mail: [email protected].
