Розрахунок Усереднених концентрацій забруднюючих речовин від викидів об’єктів паливно-енергетичного комплексу при визначенні експозиції в процесі оцінки ризику для здоров’я населення Картавцев О. М., Турос О. І., Вознюк О. В., Петросян А. А
| Вид материала | Документы |
СодержаниеМетоди та матеріали. Результати і обговорення. Картавцев О.Н., Турос Е.И., Вознюк О.В., Петросян А.А. |
- Вдосконалення територіального самоуправління за допомогою аналізу ризику, 130.27kb.
- Сердюк А. М., Турос О.І., Петросян А. А., Картавцев О. М., Вознюк, 32.88kb.
- Аналіз ризику для здоров’я населення від забруднення атмосферного повітря промисловиМи, 204.63kb.
- Навколишнє середовище в життєзабезпеченості людей, 35.79kb.
- Аналіз регуляторного впливу до проекту наказу Мінприроди України "Про затвердження, 134.81kb.
- Аналіз регуляторного впливу до проекту наказу Мінприроди України "Про затвердження, 137.18kb.
- Критерії розподілу суб'єктів господарювання за ступенем ризику від провадження господарської, 38.9kb.
- Виробничий комплекс 9 Перелік екологічно небезпечних об’єктів 10 > Атмосферне повітря, 5093.3kb.
- Тя І здоров'я населення, навколишнього природного середовища та періодичності здійснення, 297.79kb.
- Вимоги до роботодавців щодо захисту працівників від шкідливого впливу хімічних речовин., 160.89kb.
УДК 614.7; 504.06]
розрахунок Усереднених концентрацій забруднюючих речовин від викидів об’єктів паливно-енергетичного комплексу при визначенні експозиції в процесі оцінки ризику для здоров’я населення
Картавцев О. М., Турос О. І., Вознюк О. В., Петросян А. А.
Державна установа „Інститут гігієни та медичної екології ім. О.М. Марзєєва АМНУ”, м.Київ
Вступ. Ключовим моментом оцінки ризику для здоров’я населення від забруднення атмосферного повітря є етап визначення експозиції, який безпосередньо базується на отриманні концентрацій забруднюючих речовин в зонах проживання населення (рецепторних точках) [1,2]. Оскільки для нашої країни доведений факт недостатності данних моніторингових систем [3], ВООЗ рекомендує користуватися розрахунковими методами отримання усереднених концентрацій [4]. Таким чином, серед розрахункових методів, відповідно до затверджених методичних рекомендацій «Оцінка ризику для здоров'я населення від забруднення атмосферного повітря», особливу увагу необхідно звернути на ті, які дозволяють отримувати усереднені концентрації [5,6,7]. При виконанні розрахунків для об’єктів паливно-енергетичного комплексу необхідно також враховувати особливості, як фізичних параметрів джерел викиду, а саме те, що як правило, це є високі та нагріті труби, так і фотохімічні перетворення забруднюючих речовин в атмосферному повітрі. В даній роботі представлено аналіз результатів розрахунків, виконаних за допомогою програмних комплексів ISC-AERMOD View v.6.1.0 та «ЕОЛ» для підприємств паливно-енергетичного комплексу м. Києва.
Методи та матеріали. Для розрахунків розсіювання концентрацій забруднюючих речовин на досліджуваній території використовувалася вихідна інформація щодо параметрів стаціонарних джерел, якісного та кількісного складу викидів за матеріалами останньої інвентаризації джерел викиду даних об’єктів [8]. Величини викидів та інші параметри відповідали умовам найбільших обсягів викидів забруднюючих речовин (песимістичний сценарій) і були взяті з даних режимних карт роботи котлоагрегатів. У якості вхідних метеорологічних параметрів була використана інформація метеорологічної станції аеропорту «Київ» (Жуляни) за 2007р. На основі щогодинних даних (загалом за 8 760 годин спостережень) метеорологічних параметрів, за допомогою спеціального програмного комплексу – AERMET View, було згенеровано метеофайл сумісний з модулями програмного комплексу ISC-AERMOD View, який дозволяє фраховувати специфічні коефіцієнти, у т.ч. такі, що характеризують класи стабільності атмосфери за Паскуілом (Рис. 1 та Рис. 2), в подальших обрахунках усереднених концентрацій та просторового поширення забруднюючих речовин [9,10].
 Рисунок 1. Роза вітрів побудована за результатами щогодинних метеоспостережень протягом календарного року  | |
Рисунок 2. Розподіл класів стабільності атмосфери для м. Київ у 2007 р.
Топографічні дані стосовно рельєфу були опрацьовані програмним комплексом AMS/EPA Regulatory Model Terrain Pre-processor на основі даних SRTM3 на територію дослідження з відповідними гідрографічними характеристиками щодо розташування водних об’єктів (SWBD). Просторове положення джерел викиду уточнювалася на підставі даних дистанційного зондування Землі високої роздільної здатності (< 1м) - Quick Bird (Рис. 3). Розрахунки усереднених концентрацій виконувалися для сітки розміром 50х50 км з кроком 500м в картографічній проекції UTM, референц-еліпсоїд – WGS 84.
Рисунок 2. Розташування джерел викиду та висотні відмітки рельєфу в зоні дослідження
Результати і обговорення. Було проведено розрахунки розсівання 6 забруднюючих речовин, що викидаються 35 стаціонарними джерелами об’єктів паливно-енергетичного комплексу м. Києва за допомогою програмних комплексів ISC-AERMOD View та «ЕОЛ». Зазначені джерела викидів є нетиповими, оскільки характеризуються високими температурами виходу газопилової суміші та висотою. Середня висота джерел викиду паливно-енергетичного комплексу міста склала 83.89 м. Відповідно до п. 1.3 ОНД-86, джерела висотою понад 50 метрів класифікуються як високі джера викидів [11]. За результатами отриманих розрахунків було побудовано карти просторового розподілу наступних шести традиційних топ-забруднюючих речовин в приземному шарі атмосферного повітря для різних періодів усереднення (1-, 24-годинні, середньомісячні та середньорічні) [12, 13, 14]: азоту діоксиду, сірчистого ангідриду, вуглецю оксиду, сажі, пилу та п’ятиокису ванадію. Дані карти було співставлено з аналогічними картами поширення зазначених забруднюючих речовин отриманих за допомогою програми «ЕОЛ» (Рис. 4, 5).
Таким чином, можна стверджувати, що просторовий розподіл поширення вказаної забруднюючої речовини, представлений на рис. 4, 5 відрізняється при розрахунках в різних програмних продуктах. Це пояснюється тим, що ISC-AERMOD View дозволяє враховувати при розрахунках розсіювання специфіку рельєфу території дослідження, а також
 Рисунок 3. Карта просторового поширення 20- хвилинної концентрації сажі за результатами розрахунку програмним комплексом «ЕОЛ» |  Рисунок. 4. Карта просторового поширення 1-годинної концентрації сажі за результатами розрахунку програмним комплексом ISC-AERMOD |
розширити набір вхідних метеорологічних параметрів, що в свою чергу значно впливає на територіальний розподіл концентрацій [10].
Статичний аналіз результатів отриманих за допомогою програмного комплексу ISC-AERMOD View наведено в таблиці 1. Програмний комплекс ISC-AERMOD View дозволяє отримати значення концентрацій для чотирьох різних періодів усереднення, а також враховувати специфіку фізико-хімічних перетворень в атмосферному повітрі таких сполук, як оксиди азоту, оксид вуглець, сірчаний агідрид та пил. Співставлення значень концентрацій за 20-хвилинний період осереднення отриманих за допомогою «ЕОЛ» зі значеннями концентрацій усереднениними за 1-годину розрахованими за допомогою ISC-AERMOD View свідчить про розбіжності у результатах. Так, для азоту діоксиду усереднене значення концентрації за ISC-AERMOD майже в чотири рази більше середнього значення, отриманого за допомогою «ЕОЛ», для сірчаного ангідриду це співвідношення різниться у вісім разів, для вуглецю оксиду – шість, сажі – сім, ванадію п’ятиокису – майже у три рази. При чому, для азоту діксиду, сірчаного ангідриду та оксиду вуглецю розрахункові значення за ISC-AERMOD є вищими ніж за «ЕОЛ», а для сажі та ванадію п’ятиокису навпаки, що може бути спростоване застосуванням для перших трьох речовин спецфічних алгоритмів, що враховують фізико-хімічні властивості даних сполук. Математично обгрунтованих закономірностей та співвідношень між результатами отриманими за допомогою ISC-AERMOD та «ЕОЛ» не виєвлено. Це свідчить про суттєві відмінності між цими підходами до розрахунку концентрацій забруднюючих речовин в приземному шарі атмосферного повтіря, що, в свою чергу, доводить неможливість подальшого застосування програми «ЕОЛ» при здійсненні процедури оцінки ризику для здоров'я населення від забруднення атмосферного повітря стаціонарними джерелами викидів.
Таблиця 1
Результати статистичного аналізу отриманих розрахункових концентрацій у програмних комплексах ЕОЛ та ISC-AERMOD View
| Назва забруднюючої речовини | Код | CAS | Період усереднення | Середнє значення, мкг\м3 | Стандартне відхилення |
| Азоту діоксид | 301 | 10102-44-0 | 20 хвилин («ЕОЛ») | 46.0 | 46.36 |
| 1 година (ISC-AERMOD) | 181.25 | 54.97 | |||
| 24 години (ISC-AERMOD) | 21.16 | 10.78 | |||
| Місяць (ISC-AERMOD) | 3.71 | 2.36 | |||
| Рік (ISC-AERMOD) | 2.03 | 1.52 | |||
| Сірчистий ангідрид | 330 | 7446-095 | 20 хвилин («ЕОЛ») | 65.64 | 54.26 |
| 1 година (ISC-AERMOD) | 737.42 | 314.21 | |||
| 24 години (ISC-AERMOD) | 89.42 | 57.66 | |||
| Місяць (ISC-AERMOD) | 14.42 | 10.15 | |||
| Рік (ISC-AERMOD) | 7.68 | 6.06 | |||
| Вуглецю оксид | 337 | 630-08-0 | 20 хвилин («ЕОЛ») | 11.48 | 8.17 |
| 1 година (ISC-AERMOD) | 73.28 | 23.28 | |||
| 24 години (ISC-AERMOD) | 9.62 | 4.7 | |||
| Місяць (ISC-AERMOD) | 1.8 | 1.17 | |||
| Рік (ISC-AERMOD) | 1.01 | 0.79 | |||
| Сажа | 328 | | 20 хвилин («EOL») | 98.18 | 137.66 |
| 1 година (ISC-AERMOD) | 13.71 | 4.22 | |||
| 24 години (ISC-AERMOD) | 1.36 | 0.79 | |||
| Місяць (ISC-AERMOD) | 0.18 | 0.12 | |||
| Рік (ISC-AERMOD) | 0.09 | 0.0623 | |||
| Недифернційований за складом пил | 2902 | | 20 хвилин («EOL») | Розрахунок не проводився* | |
Продовження таблиці 1
| Назва забруднюючої речовини | Код | CAS | Період усереднення | Середнє значення, мкг\м3 | Стандартне відхилення |
| Недифернційований за складом пил | 2902 | | 1 година (ISC-AERMOD) | 1.85 | 0.69 |
| 24 години (ISC-AERMOD) | 0.1429 | 0.1429 | |||
| Місяць (ISC-AERMOD) | 0.0313 | 0.0313 | |||
| Рік (ISC-AERMOD) | 0.01924 | 0.01924 | |||
| Ванадію п’ятиокис | 110 | | 20 хвилин (EOL) | 0.26 | 0.41 |
| 1 година (ISC-AERMOD) | 0.6658 | 0.6658 | |||
| 24 години (ISC-AERMOD) | 0.1091 | 0.1091 | |||
| Місяць (ISC-AERMOD) | 0.02071 | 0.02071 | |||
| Рік (ISC-AERMOD) | 0.108 | 0.108 |
Примітка. * - доцільність розрахунку визначається пунктом 5.21 ОНД-86 [11].
Таким чином, отримані результати, дозволяють зробити наступні висновки:
- порівння отриманих концентрацій за різні періоди усереднення у зазначених програмах вказують на суттєву розбіжність в абсолютних значеннях, що пояснюється більш точним алгоритмом розрахунку ISC-AERMOD View, який дозволяє об’єктивніше враховувати клімато-топографічні особливості місцин та фізико-хімічні процеси в приземному шарі атмосферного повітря;
- аналіз отриманих значень не виявив певних закономірностей у розподілі змодельованих в ISC-AERMOD View усереднених концентрацій забруднюючих речовин між 1-годинною, 24- годинною, місячною та річною;
- визначення експозиційних зон ризику при довгострокових хронічних інгаляційних надходженнях полютантів до організму людини, необхідно проводити із застосуванням алгоритмів розрахунків усереднених значень концентрацій полютантів в ISC-AERMOD View для кожної з вивчаємих територій;
- застосування програми «ЕОЛ», що базована на ОНД-86 для визначення зон впливу від високих нагрітих джерел викидів паливно-енергетичного комплексу доцільно лише для оцінки гострих короткострокових ефектів, які мають місце незначиний час протягом року за несприятливих метереологічних умов і можуть бути екстрапольовані лише на населення в зонах підвищеного ризику.
ЛІТЕРАТУРА
- Турос О.І. Розробка наукових підходів до гігієнічної оцінки небезпеки від джерел забруднення атмосферного повітря на основі показників ризику: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора мед. наук: спец. 14.02.01 (гігієна та професійна патологія), К., 2008. — 42 с.
- Малоног К. П. Гігієнічна оцінка ризику для здоров’я населення від забруднення атмосферного повітря міста з розвинутою хімічною промисловістю: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. біол. наук: спец. 14.02.01 „Гігієна” / К. П. Малоног. – К., 2007. – 20 с.
- Europe's Environment: The Fourth Assessment: 6th Ministerial Conference on Environment and Health (10 - 12 October, 2007) / UNECE. - Belgrade, 2007 – Р. 80-90.
- Рекомендации по качеству воздуха в Европе / ВОЗ. - [2-е изд.]. - М.: Весь мир, 2004.- С. 5-89.
- Оцінка ризику для здоров’я населення від забруднення атмосферного повітря: методичні рекомендації / МОЗ : наказ № 184 від 13.04.2007 р. – К., 2007. – 28 с.
- Методичні рекомендації з оцінки ризику для здоров’я населення від забруднення атмосферного повітря викидами промислових джерел / А. М. Сердюк, О. І. Турос, О. М. Картавцев та інш. – Київ, 2005. - 38 с.
- Деклараційний патент на корисну модель (51) А61В 10/00. Спосіб визначення осереднених концентрацій шкідливих речовин в атмосферному повітрі / О. І. Турос, А. А. Петросян, О. М. Картавцев, О. В. Вознюк, Л. І. Михіна, Є. А. Мельник; заявник і власник ДУ «ІГМЕ ім. О. М. Марзєєва АМНУ». - № 33659 (11); заявл. 21.01.2008; опубл. 10.07.2008, Бюл. №13 – 12 с.
- The L. Jesse. ISC-AERMOD View : Interface for the U. S. EPA ISC and AERMOD Models : User’s Guide / Jesse L. The, Cristiane L. The, Michael A. Johnson; Lakes Environmental Software. – Waterloo-Ontario (Canada), 2005. – Ch. 7.1. – P. 356-400.
- The L. Jesse. ISC-AERMOD View: Interface for the U. S. EPA ISC and AERMOD Models : Tutorials / Jesse L. The, Cristiane L. The, Michael A. Johnson; Lakes Environmental Software. – Waterloo-Ontario (Canada), 2005. – Ch. 3.1. – P. 201-210.
- User’s guide for the industrial source complex (ISC3) dispersion models.- North Carolina: Environmental Protection Agency, 2000. - Vol. II: Description of model algorithms. – 128 p.
- ОНД – 86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987.
- Турос О.І. Аналіз ризику для здоров’я населення від забруднення атмосферного повітря промисловими підприємствами м. Запоріжжя //Медичні перспективи – 2008. – Т. ХІІІ. – №1. – С. 93-97.
- Guidelines: Health risk assessment and valuation of human health / Environmental Protection Agency. - Washington: 2001. – 32 р.
- Руководство по оценке риска для здоров’я населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава Росси, 2004.– с. 25-26.
Расчет усредненных концентраций загрязняющих веществ от выбросов объектов топливно-энергетического комплекса при определении экспозиции в процессе оценки риска для здоровья населения
Картавцев О.Н., Турос Е.И., Вознюк О.В., Петросян А.А.
Государственное учреждение «Институт гигиены и медицинской экологии им. А.Н. Марзеева АМНУ», г.Киев
Ключевым моментом оценки риска для здоровья населения от загрязнения атмосферного воздуха является этап определения экспозиции, который непосредственно базируется на получении концентраций загрязняющих веществ в зонах проживания населения. При выполнении расчетов для объектов топливно-энергетического комплекса, необходимо учитывать, как особенности физических параметров источников выбросов, так и фотохимические преобразования загрязняющих веществ в атмосферном воздухе человека. Результаты проведенной работы показали, что при определении экспозиционных зон риска для хронического ингаляционного поступления полютантов в организм человека, необходимо проводить с использованием алгоритмов расчета усредненных значений концентраций загрязняющих веществ.
CALCULATION OF EVARAGE CONCENTRATIONS FOR THE POLUTANTS EMITTED BY ENTERPRISES OF FUEL AND ENERGY COMPLEX ON THE EXPOSURE ESTIMATION STAGE OF HUMAN HEALTH RISK ASSESSMENT PROCEDURE
O. Kartavtev, O. Turos, O. Voznyuk, A. Petrosian
State Institution Marzeev Institute of Hygiene and Medical Ecology
Academy of Medical Sciences of Ukraine, Kyiv
Exposure estimation is an indispensible stage of human health risk assessment procedure. It is based on the calculation and evaluation of pollutant concentrations in the zones of population residence. Fuel and energy complex impact assessment requires counting in both source parameters and photo-chemical reactions in atmosphere. Research results proved that exposure risk zones for long-term chronic inhalation intake estimation requires the application of average concentrations calculation algorithm.