Уровень загрязнения воздуха в промышленности: критерии оценки, расчет, контроль, меры

Похожие темы:

Критерии загрязнения воздуха определяют, насколько концентрация веществ в атмосфере опасна для здоровья человека, экосистемы или оборудования. Они применяются для контроля и регулирования производственных выбросов. Ниже — основные категории и примеры.

Гигиенические и санитарные критерии используются для оценки того, насколько воздух безопасен или опасен для здоровья человека. Основой служат гигиенические нормативы: предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ, ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ), а также индексы, интегрально характеризующие параметры воздушной среды.​

ПДК максимальная разовая (ПДКмр) ограничивает кратковременные пики концентраций, чтобы не вызывать острых эффектов: раздражение слизистых, запах, рефлекторные реакции, снижение работоспособности. ПДК среднесуточная (ПДКсс) задаёт допустимый уровень при длительном хроническом воздействии, чтобы не формировались отдалённые эффекты: заболевания органов дыхания, сердечно‑сосудистой системы, канцерогенный риск.

Физико-химические критерии охватывают оценку свойств воздуха и выбросов:

• концентрация загрязняющего вещества (мг/м³)
• аэрозольная дисперсность и пыльность (мелкодисперсная пыль, PM2.5, PM10)
• коррозийность или агрессивность газов, например, HCl, SO₂
• летучесть и растворимость веществ (для газов и аэрозолей)

Экологические критерии используются для оценки воздействия на экосистему — влияние на растения и почву (например, SO₂, NOₓ, HCl), кислотность осадков и кислотный дождь, загрязнение водоёмов через осадки, эвтрофикация, например, от аммиака, NOₓ, фосфатов.

Технические критерии для промышленности определяют эксплуатационные требования к оборудованию и фильтрам:

• коэффициент очистки оборудования (эффективность удаления конкретного соединения),
• ΔP (перепад давления) через фильтровальные устройства,
• температура и влажность газового потока,
• содержание твердых частиц и липких веществ (для предотвращения эрозии или засорения оборудования).

Фоновый уровень загрязнения атмосферного воздуха можно оценить и по другим показателям, таким как запах и токсичность — учет класса опасности (в особенности, HCl, аммиак, формальдегид). Взрывоопасность и горючесть — концентрации, при которых пары опасны для взрыва.

В России степени загрязнения атмосферного воздуха классифицируют по четырём уровням на основе индекса загрязнения атмосферы (ИЗА), стандартного индекса (СИ) и наибольшей повторяемости превышений ПДК (НП).​

1. Низкий уровень: ИЗА 0–4, СИ <1, НП <10% — хроническое и кратковременное загрязнение минимально, соответствует норме для промышленных зон.​
2. Повышенный уровень загрязнения воздуха: ИЗА 5–6, СИ <5, НП 10–20% — наблюдаются эпизодические превышения, требующие внимания к эффективности фильтров и скрубберов.​
3. Высокий уровень загрязнения воздуха: ИЗА 7–13, СИ 5–10, НП 20–50% — значительное воздействие на СЗЗ, повод для модернизации газоочистки и пересмотра ПДВ.​
4. Очень высокий уровень: ИЗА ≥14, СИ >10, НП >50% — критические превышения, ввод квотирования выбросов и жёсткий контроль Ростехнадзора.

Уровень загрязнения воздуха внутри помещений определяют также по концентрации опасных примесей. В расчёт берут аэрозоли — пыль, сварочные аэрозоли, волокна и газообразные примеси — органические растворители, формальдегид, CO, NO₂, озон и др., а также параметры микроклимата и вентиляции, так как они влияют на распределение примесей и самочувствие персонала.

Для промышленных цехов применяют ПДК рабочей зоны; для офисов, лабораторий, бытовых и вспомогательных помещений — отдельные гигиенические нормативы качества воздуха, где жёстче ограничены формальдегид, ЛОС и CO₂ как индикатор эффективности вентиляции. На практике инженеры по ОТ и экологи контролируют допустимые уровни загрязнения воздуха через замеры (разовые и периодические), оценку кратности воздухообмена, состояния фильтров систем общеобменной и местной вентиляции и при необходимости усиливают очистку (тонкая фильтрация, адсорбционные кассеты, локальные отсосы) для снижения концентраций до нормативных значений.

Расчёт уровня загрязнения воздуха на промышленной площадке проводится по Методикам расчёта рассеивания выбросов вредных веществ, утверждённым Приказом Минприроды России №273 от 06.06.2017. Цель расчёта — прогнозирование объема эмиссий в приземном слое атмосферы и подтверждение соблюдения нормативов ПДКмр (максимальная разовая) и ПДКсс (среднесуточная) на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ).
Расчёты ведутся как для газообразных, так и для аэрозольных и пылевых выбросов.
Как проверить уровень загрязнения воздуха? В первую очередь нужно собрать данные.
Для предприятий с системами газоочистки, такими как рукавные и картриджные фильтры, скрубберы и адсорберы, исходными данными служат:
Технологические параметры источника выброса:

• массовый расход загрязнителя;
• высота и диаметр трубы/выпусков;
• объём, скорость и температура газа;

Метеоданные:

• среднегодовая роза ветров;
• повторяемость скоростей и направлений ветра;
• классы атмосферной устойчивости;
• температура воздуха и фоновые концентрации веществ по контрольным точкам СЗЗ;

Дополнительные параметры:

• рельеф местности и тип подстилающей поверхности (городская или сельская застройка);
• характеристики газоочистного оборудования: коэффициент удаления примесей, проверенный по паспортным данным и инструментальным измерениям.

Расчёт ведётся с учётом суточных и сезонных колебаний метеорологических условий, а также периодичности выбросов (например, при заправке резервуаров или технологических операциях с пылением).

Государственный контроль осуществляет Росприроднадзор, а также местные органы Роспотребнадзора. В крупных городах и промышленных зонах используются автоматические посты мониторинга, данные с которых поступают в органы надзора.

Результаты инструментальных измерений на источниках используются для расчёта рассеивания по утверждённым методикам. Это позволяет:

• проверить, что суммарный вклад предприятия не приводит к превышению ПДК на контрольных точках за пределами площадки;
• обосновывать эффективность установленных фильтров перед надзорными органами;
• планировать модернизацию газоочистного оборудования;
• корректировать режимы работы оборудования с учётом «запаса» по качеству воздуха на селитебной территории.

В последние годы на предприятиях наблюдается тенденция к внедрению экологически чистых технологий, установке современных систем очистки газовых выбросов и интегрированных систем экологического менеджмента. Активно развивается онлайн-мониторинг, что позволяет быстро определить степень загрязнения воздуха, обнаружить превышение и принять меры.

Снижение уровня загрязнения воздуха на промышленном предприятии начинается с модернизации систем газоочистки. Это ключевая основная мера.
Наиболее эффективный подход — улавливать вредные соединения и частицы до выхода в атмосферу:

• Скрубберы— мокрая очистка кислотных газов, щелочей, ЛОС, пыли.
• Рукавные и картриджные пылеуловители — подойдут для сухой и мелкодисперсной пыли, а также дыма.
• Электрофильтры — для больших объёмов газа и стабильных процессов.
• Адсорбционные установки (уголь, цеолиты) — для ЛОС и запахов.
• Биофильтрация — для органических выбросов.

Оборудование позволяет сократить выбросы на источниках до 95–99%.

Инженерам заводов рекомендуется оптимизировать технологические режимы (снижение расхода топлива, рекуперация тепла, замкнутые циклы), внедрять низкоэмиссионные горелки и пылеподавление на складах, а также проводить регулярный контроль эффективности фильтров по паспортным данным и инструментальным замерам.

Дополнительно применяют барьерные методы (зеленые насаждения, экраны) и дисперсионные (увеличение высоты труб), но ключевым для согласования ПДВ остается снижение массового расхода веществ на выходе газоочистки, подтвержденное расчетами рассеивания по методикам Минприроды №273. Это минимизирует вклад предприятия в фон и обеспечивает запас по ПДК на границе СЗЗ.

Как еще снизить уровень загрязнения воздуха? Модернизировать текущие системы и технологию фильтрации. Перейти на менее токсичное сырьё. Заменить открытые процессы на закрытые системы, если это возможно. Оптимизировать температуру и режимы, снижающие испарения. Использовать рециркуляцию и регенерации (кислоты, растворители).

Уровень загрязнения атмосферного воздуха можно уменьшить еще и с помощью использования герметичных резервуаров и трубопроводов. Опасные соединения удаляются в химических скрубберах для дыхания ёмкостей. Минимизируйте неорганизованные выбросы. Внедрите автоматизацию и мониторинг — онлайн-контроль pH, ΔP, расхода, концентраций. Установите газоанализаторы на выходе.

Организационные меры — также снижают степень загрязнения воздуха. Регламентное обслуживание оборудования, обучение персонала, экологический аудит и отчётность — всё это полезно в комплексе с мерами выше.