• No results found

КОНКУРСНА РОБОТА на тему: «Удосконалення класифікації надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин»

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "КОНКУРСНА РОБОТА на тему: «Удосконалення класифікації надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин»"

Copied!
30
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

КОНКУРСНА РОБОТА на тему: «Удосконалення класифікації надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин» Під шифром «Оцінка ризику»

(2)

2 ЗМІСТ Вступ………. 3 Розділ 1. Аналіз існуючої в Україні класифікації надзвичайних ситуацій внаслідок забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами.…. 6 Розділ 2. Реалізація основних методів визначення концентрацій забруднюючих речовин в атмосферному повітрі та їх оцінка……….. 11 Розділ 3. Розробка методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин ……….……….. 17 Висновки……… 28 Список використаних джерел……….. 30

(3)

3 ВСТУП Актуальність теми дослідження Забруднення атмосфери на даний час є серйозною глобальною проблемою, як в країнах що розвиваються та і в розвинених країнах. Дослідження впливу забруднення атмосфери на стан здоров'я населення є особливо актуальним, оскільки дозволяють знизити негативний вплив забруднень атмосфери на людину і навколишнє середовище. Визначення рівня впливу забруднювачів атмосферного повітря на здоров'я населення необхідно для прийняття оперативних рішень з контролю та управління викидами промислових об'єктів з метою попередження надзвичайних ситуацій та збереження нормальних умов життя людей [1]. Метою роботи є розвиток прийнятої в Україні класифікації надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що належать різним класам небезпеки, понад гранично допустимі концентрації, на основі оцінки індивідуального ризику порушення нормальних умов життєдіяльності людини. Для досягнення зазначеної мети в роботі були поставлені наступні наукові завдання: – виконати аналіз існуючої в Україні класифікації надзвичайних ситуацій внаслідок забруднення атмосферного повітря небезпечними речовинами; – дослідити реалізацію основних методів визначення концентрацій забруднюючих речовин в атмосферному повітрі; – розробити метод формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин та оцінити на його основі ризик здоров'ю внаслідок дії на організм людини

(4)

4 забруднення атмосферного повітря і порівняти із встановленими в Україні класифікаційними ознаками надзвичайних ситуацій. Об’єктом дослідження: діюча в Україні класифікація надзвичайних ситуацій. Предметом дослідження: ризик, який виникає для населення внаслідок дії підвищених концентрацій забрудненого атмосферного повітря. Методи дослідження: при проведенні дослідження для вирішення поставлених завдань використовувались комплексно-загальнонаукові та теоретичні методи. Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що сформульовані та обґрунтовані в роботі теоретичні положення, висновки і пропозиції можуть бути взяті до уваги уповноваженими органами державної влади при удосконаленні класифікації надзвичайних ситуацій та реалізовані у практичній діяльності, а також бути використаними у науково-дослідній сфері та в навчальному процесі. В результаті дослідження сформульовано та обґрунтовано положення, що вирізняються науковою новизною: – проаналізовано та апробовано існуючу в Україні класифікації надзвичайних ситуацій внаслідок забруднення атмосферного повітря небезпечними речовинами; – розроблено та перевірено працездатність методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин, який заснований спільному визначенню ризику здоров'ю людини та виявленню небезпечних станів забрудненої атмосфери. Структурно наукова робота складається із вступу, 3 розділів і переліку використаних джерел. Обсяг роботи становить 30 сторінок.

(5)

5 Ключові слова: надзвичайна ситуація, забруднення атмосферного повітря, класифікація надзвичайних ситуацій, індивідуальний ризик, небезпечні хімічні речовини.

(6)

6 РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ІСНУЮЧОЇ В УКРАЇНІ КЛАСИФІКАЦІЇ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ ВНАСЛІДОК ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ ШКІДЛИВИМИ РЕЧОВИНАМИ Природний хімічний склад повітря в звичайних умовах майже не змінюється. Але в результаті господарчої та промислової діяльності людини може відбуватися суттєва зміна складу атмосфери. Особливо змінюються концентрації другорядних газових сумішей (діоксид сірки SO2, оксиди азоту NO та NO2, монооксид вуглецю CO, метану CH4 та інших). Збільшується також концентрація твердих частинок. Забруднення атмосферного повітря зазвичай інтенсивніше відбувається у великих містах та промислових центрах. Існують випадки, коли люди втрачали свідомість внаслідок отруєння чадним газом (СО). Внаслідок цього повітря в деяких районах абсолютно непридатне для життя [1]. Кожна надзвичайна ситуація і її характеристики мають свої причини виникнення, унікальний сценарій, вплив на людей і навколишнє середовище, масштаби і тяжкість наслідків. Це означає, що надзвичайні ситуації можна класифікувати за численним ознакам, які враховують розгляд таких явищ з різних точок зору. Наприклад, класифікаційні ознаки НС в Україні затверджені Наказом МВС від 06.08.2018 року [2]. Згідно цього документу, ознакам наявності надзвичайної ситуації внаслідок перевищення викидів в атмосферне повітря вмісту забруднюючих речовин, понад гранично допустимі концентрації (ГДК) визначені три ознаки: 1. перевищення ГДК в 20-29 раз тривалістю понад 24 години;

(7)

7 2. перевищення ГДК в 30-49 разів тривалістю понад 8 годин; 3. перевищення ГДК в 50 і більше разів. Зазвичай під ГДК прийнято розуміти таку концентрацію хімічної сполуки, яка при щоденному впливі на людський організм протягом тривалого часу не викликає у людини будь-яких захворювань або патологічних змін, які можливо виявити за допомогою сучасних методів дослідження, а також не порушить біологічного оптимуму для людини. При встановленні ГДК речовин в повітряному басейні населених місць або в повітрі робочої зони орієнтуються на токсикологічний показник шкідливості або рефлекторну реакцію організму [1]. Зазвичай ГДК встановлюються з розрахунку, що існує якесь граничне значення шкідливого чинника, нижче якого перебування в даній зоні абсолютно безпечно. Тому значення ГДК, що встановлюються на підставі експериментальних даних про токсичність та інших обставин, не однакові в різних країнах і періодично переглядаються. Для визначення значень ГДК використовують розрахункові методи, результати біологічних експериментів, а також матеріали динамічних спостережень за станом здоров'я осіб, які зазнали впливу шкідливих речовин [3]. В роботі [4] зазначено, що з метою запобігання рефлекторних реакцій і гострих отруєнь у людини при короткочасному впливі шкідливих речовин в атмосферному повітрі використовуються максимальні разові ГДК (ГДКмр). При цьому для більш обєктивної оцінки ризику використовують середньодобові ГДК (ГДКсс). Дана концентрація не повинна мати небезпечного впливу на здоров’я людини в умовах невизначено довгого впливу, шляхом дихання. Вказані види ГДК визначаються стосовно конкретних речовин та спричиняють різний вплив на людину.

(8)

8 В [3] зазначено, що рівень допустимих концентрацій визначався за лімітуючою ознакою шкідливості. Через це, для великої кількості речовин рівень ГДК встановлено за органолептичними, рефлекторними чи загально санітарними ознаками, тобто за показниками, що прямо не пов'язані з біологічними ефектами і не можуть бути критерієм порушень у стані здоров'я. Зокрема, з переліку речовин, для яких визначено ГДК в атмосферному повітрі, 38% сполук віднормовано за їхньою рефлекторною дією. При цьому лише 37% сполук мають визначені граничні рівні резорбтивної дії. В табл. 1.1 наведено перелік ідентифікованих канцерогенних речовин, які впливають на здоров'я людини через атмосферне повітря. Табл. 1.1. Перелік ідентифікованих канцерогенних речовин, що впливають на здоров'я людини з атмосферним повітрям. Хімічна речовина Вміст в атмосферному повітрі, мг/м3 Середньо-добова ГДК, мг/м3 Референтна концерн-трація, мг/м3 Міні-маль-не середнє Макси-мальне 1 2 3 4 5 6 Бенз(а)пірен 1,7×10-6 3,2×10-6 6,1×10-6 1,0×10-6 1,0×10-6 Бенз(а)антрацен 1,2×10-6 2,4×10-6 3,4×10-6 Відсутня Відсутня Бенз(а)флоурантен 1,8 ×10 -6 2,8×10-6 4,0×10-6 Відсутня Відсутня Дибенз(а)антрацен 1,1×10-6 2,4×10-6 2,8×10-6 5,0×10-6 Відсутня Нитрозодіетиламін 3,0×10-6 5,5×10-6 8,2×10-6 5,0×10-6 Відсутня Нитрозодіетиламін 8,0×10-6 1,6×10-6 2,4×10-6 Відсутня Відсутня

(9)

9 1 2 3 4 5 6 Бензол 0,02 0,06 0,16 0,1 0,03 1,3-бутадієн 0,01 0,14 2,2 1,0 0,002 Кадмій 8,0×10-6 2,0×10-6 3,1×10-6 3,0×10-6 2,0×10-6 Хром 6,0×10-6 2,0×10-6 8,0×10-6 1,5×10-6 1,0×10-6 Свинець 0,0002 0,0003 0,0007 0,0003 0,0006 Нікель 0,0002 0,0003 0,0004 0,001 0,00005 Формальдегід 0,002 0,007 0,013 0,003 0,003 В табл. 1.2 представлені показники досліджень атмосферного повітря для різних типів поселень за 2016-2019 роки. Табл. 1.2. Показники досліджень атмосферного повітря для різних типів поселень за 2016-2019 роки Роки Міські поселення Сільські поселення Всього Кіл-ть проб Перевищ. ГДК % Кіл-ть проб Перевищ. ГДК % Кіл-ть проб Перевищ. ГДК % 2016 3127 177 5,6 1360 94 6,9 4487 271 6,0 2017 3954 118 2,9 1849 50 2,7 5803 168 2,9 2018 2643 153 5,8 1560 67 4,3 4203 220 5,2 2019 2562 219 8,5 1623 71 4,4 4185 290 6,9 Таким чином, із аналізу класифікаційних ознак можна відмітити, що наявність надзвичайних ситуацій внаслідок викидів в атмосферне повітря забруднюючих речовин понад ГДК, визначається заданим значенням перевищення ГДК з урахуванням часу їх дії.

(10)

10 Це означає, що прийняті класифікаційні ознаки надзвичайних ситуацій обмежуються заданими граничними дозами шкідливих речовин в атмосферному повітрі без урахування їх небезпеки. При цьому не зовсім ясно, які типи ГДК повинні використовуватися в прийнятих ознаках для прийняття рішення про наявність надзвичайних ситуацій. Крім цього порогові дози, зазначені в прийнятій класифікації надзвичайних ситуацій, не дають ніякої інформації про те, наскільки впливають атмосферні забруднення на життєдіяльність людини. При цьому зазначені ознаки НС не враховують індивідуальні ризики з урахуванням прийнятих в світі класів небезпеки шкідливих речовин в забрудненому атмосферному повітрі.

(11)

11 РОЗДІЛ 2 РЕАЛІЗАЦІЯ ОСНОВНИХ МЕТОДІВ ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЙ ЗАБРУДНЮЮЧИХ РЕЧОВИН В АТМОСФЕРНОМУ ПОВІТРІ Якість атмосферного повітря має вагомий вплив на стан навколишнього середовища, що безпосередньо впливає на здоров'я та самопочуття людини. Кожна країна світу стикається з проблемою забрудненого атмосферного повітря, через це виникають питання не тільки стосовно вирішення даної проблеми, але і якісної оцінки рівня забруднення. В роботі [5] зазначено що, на території України та колишнього СРСР для визначення стану забруднення повітря використовується комплексний показник – індекс забруднення атмосфери (ІЗА). При розрахунку індексу забруднення атмосфери враховується не тільки концентрації різних речовин, але і їх вплив на здоров'я людини. Даний індекс розраховується за окремими забруднюючими речовинами для оцінки внеску окремих домішок в загальний рівень забруднення атмосфери або комплексно за декількома речовинами для порівняння ступеня забруднення атмосфери в різних містах. Комплексний індекс забруднення атмосфери, який враховує L забруднюючих речовин наявних в атмосферному повітрі, розраховується за формулою (2.1) ∑ ∑ ( ) , (2.1) де середня за рік концентрація, i-тої речовини; коефіцієнт, що

(12)

12 дозволяє привести ступінь забруднення повітря і-тою речовиною до ступеня забруднення повітря діоксидом сірки; індекс забруднення атмосфери, безрозмірна величина. Значення визначається для речовин в залежності від їх класу небезпеки. Діоксид сірки відноситься за ступенем шкідливості до третього класу небезпеки ( до нього приводиться шкідливість всіх речовин. для речовин 4, 3, 2 і 1 класів небезпеки відповідно дорівнюють 0,85, 1,0, 1,3 і 1,5. В табл. 2.1 наведена характеристика рівня забруднення в залежності від значення індексу забруднення атмосфери. Табл. 2.1. Характеристика рівня забруднення в залежності від значення індексу забруднення атмосфери Значення ІЗА Рівень забруднення Низький 5-8 підвищений 8-13 Високий Дуже високий При розрахунку індексу забруднення атмосфери передбачається, що всі забруднюючі речовини, які не перевищують гранично допустимі концентрації, однаково впливають на організм людини, але із збільшенням їх концентрацій збільшується і ступінь їх шкідливості, яка залежить від класу небезпеки речовини. Сумарний індекс забруднення атмосфери використовується для порівняння ступеня забруднення атмосфери в різних містах, проте це можливо лише в разі якщо вимірюються концентрації однакового набору речовин. Як показує практика, набір вимірюваних забруднюючих речовин в

(13)

13 різних містах, більш того на різних постах одного міста, може розрізнятися. В такому випадку розраховується індекс забруднення атмосфери для кожної речовини, а потім будується регресивний варіаційний ряд отриманих величин. Вибираються речовини з найбільшими значеннями індексів (зазвичай 5), за якими і проводиться розрахунок, а за тим і порівняння сумарного індексу забруднення атмосфери. За значенням індексу забруднення атмосфери можна судити про ступінь забруднення атмосферного повітря, динаміку забруднення, а також про необхідні управлінські рішення у сфері попередження відповідних надзвичайних ситуацій. Проаналізуємо забруднення атмосферного повітря на основі даних по м. Дніпропетровську за 2009–2013 роки. У місті Дніпропетровськ спостереження за забрудненням атмосферного повітря проводяться на 6 стаціонарних та 2 маршрутних постах, дані яких використовувалися для аналізу динаміки забруднення атмосферного повітря. Програма моніторингу якості атмосферного повітря включає наступні забруднюючі речовини: пил, двооксид азоту, сірководень, фенол, аміак, формальдегід, а також бензопірен та важкі метали. На деяких постах спостереження перелік досліджуваних забруднювачів відрізняється. У перелік пріоритетних домішок, для яких розраховується індекс забруднення атмосфери входять: формальдегід, діоксид азоту, пил, фенол, аміак. В табл. 2.2 представлена динаміка зміни комплексного індексу забруднення атмосфери у м. Дніпропетровську за 2006–2013 роки. Із аналізу даних в табл. 2.2, слідує, що протягом досліджуваного періоду значення індексу забруднення атмосфери переважно знаходиться в межах від 8 до 13 одиниць, що можна характеризувати як високий рівень забруднення атмосфери, відповідно до табл. 2.1.

(14)

14 Табл. 2.2. Динаміка зміни комплексного індексу забруднення атмосфери у м. Дніпропетровську за 2006–2013 роки Роки 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Значення ІЗА 11 12 14 9 10 11 12 12 Встановлено, що протягом 2006–2013 років найвищий показник індексу забруднення атмосфери спостерігався в 2008 році, та склав 14 (дуже високий рівень забруднення). Для цього року обсяг викидів від пересувних джерел теж був високим. В табл. 2.3 наведена динаміка зміни індексу забруднення атмосфери забруднюючих речовин у м. Дніпропетровську за 2006–2013 роки для основних забруднювачів Табл. 2.3. Динаміка зміни індексу забруднення атмосфери забруднюючих речовин у м. Дніпропетровську за 2006–2013 роки для основних забруднювачів Роки 2009 2010 2011 2012 2013 Значення ІЗА Пил 2 2 2 2 2 Фенол 1 1 1,5 1 1,5 Аміак 1 1 1,1 1,6 1 Двоокис азоту 2 2 2,2 2,2 2,2 Формальдегіду 3 4,1 4,8 5,5 5,5 З аналізу даних табл. 2.3 слідує, що з кожним роком, на жаль, індекс

(15)

15 забруднення атмосфери збільшується, це пов'язано з нарощенням обсягів виробництва об'єктів промисловості, які є основними забруднювачами атмосферного повітря. Основну роль у формуванні значення індексу забруднення атмосфери в місті Дніпропетровську відіграє формальдегід. Вклад формальдегіду в сумарний індекс забруднення атмосфери за всі роки в період з 2009 по 2013, складав від 33 до 45%. При проведенні кореляційного аналізу встановлено, що значення коефіцієнта кореляції дорівнює 0,96. Так само виявлено взаємозв'язок між індексом забруднення атмосфери і концентраціями діоксиду азоту та сірководню, коефіціенти кореляції відповідно дорівнюють 0,8 і 0,63. Формальдегід відрізняється високою токсичністю, коливання його концентрацій можуть виникнути під впливом змін температури повітря і сонячної радіації. Отже, є необхідним постійний контроль даної речовини в атмосферному повітрі, а також пошук шляхів зниження концентрації. Відмінною рисою аналізу якості повітря країн колишнього СРСР є те, що він проводиться враховуючи найбільш небезпечні речовини і обсяг їх викидів для кожної окремої території. Недоліком цього підходу є відсутність стандартизованого переліку забруднюючих речовин, що ускладнює порівняння та обмін інформацією. З іншого боку, урахування специфічних забруднювачів є більш об'єктивним при оцінці якості повітря і впливу його на організм людини. У Канаді використовується індекс здоров'я за якістю повітря (Air Quality Health Index or – AQHI), він прийшов на зміну індексу якості повітря (Air quality index – AQI).

При розрахунку AQHI враховуються три специфічні забруднюючі речовини (О3, ТЧ2,5, NO2), які спричиняють серйозний сумісний вплив на

(16)

16 AQHI= ]) (2.2) AQHI був розроблений шляхом визначення добової зміни ризику смертності для 10 міст протягом 1998–2000 років із представленням результатів у вигляді 10-бальної шкали. AQHI показує небезпеку сумісного впливу забруднюючих речовин на здоров’я людини, і має наукові обґрунтування того, що навіть низькі рівні AQHI спричиняють негативний вплив, особливо важливо для людей з групи ризику [5]. Намагаючись знизити або усунути вплив забрудненого атмосферного повітря на людину, дослідники зосередили свою увагу на 2 основних методах. Перший метод заснований на моделях кількісного визначення концентрацій забруднюючих речовин, які потрапляють в атмосферу. Другий метод представлений у вигляди моделей впливу забруднення атмосферного повітря на здоров'я людини з урахуванням характеристик розподілу населення. Відомо, що на рівень забруднення атмосферного повітря значно впливають метрологічні умови та інтенсивність інжекції в атмосферу забруднюючої речовини. Особлива увага приділяється метеорологічним умовам через те, що вони сприяють як переносу і розсіюванню, так і накопиченню шкідливих домішок в атмосферному повітрі. Найбільший впив має вітер, температура повітря, туман та опади.

(17)

17 РОЗДІЛ 3 РОЗРОБКА МЕТОДУ ФОРМУВАННЯ КЛАСИФІКАЦІЙНИХ ОЗНАК НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ ВНАСЛІДОК НАЯВНОСТІ В АТМОСФЕРНОМУ ПОВІТРІ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН Враховуючи результати досліджень, представлених в розділах 1 та 2, можливо сформулювати основні вимоги до нового методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин. По-перше метод повинен дозволяти визначати ризик здоров’ю населення від поточних атмосферних забруднень в пункті контролю для будь-якої міської інфраструктури, для різного роду і числа забруднювачів атмосферного повітря без урахування метеорологічних параметрів. По-друге, крім перерахованих вимог метод повинен виявляти небезпечні стани забруднення атмосферного повітря [4]. Задовольнити зазначеним вимогам при розробці методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин в рамках класичного підходу виявляється досить проблематичним. Тому при розробці зазначеного методу розглядається підхід, який базується на уявленні забрудненого атмосферного повітря і його впливу на здоров'я людини у вигляді єдиної складної нелінійної динамічної системи [5]. При цьому, стан такої системи визначається складною і нелінійною взаємодією великої кількості різних процесів, як явних так і прихованих, які важко врахувати математично та передбачити заздалегідь. Крім цього, стан системи буде визначатися також безліччю невідомих процесів пов'язаних з процесами інжекції забруднювачів, так і перенесенням, розсіювання і накопичення їх з урахуванням поточних

(18)

18 метеорологічних умов в атмосферному повітрі та особливостями міської інфраструктури. Це означає, що для задоволення зазначеним вище вимогам запропонований метод повинен включати два основних структурних блоки [4]. Це структурний блок визначення ризику здоров’ю людини, обумовленого забрудненим атмосферним повітрям. Та структурний блок виявлення небезпечних станів забрудненої атмосфери для довільного числа і типу забруднювачів без урахування інформації про поточні метеорологічні параметри та особливості конфігурації міської інфраструктури в пункті контролю забруднення. З урахуванням задоволення сформульованим вимогам вхідними даними для структурних блоків методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин повинні використовуватись тільки поточні вимірювання концентрації атмосферних забруднювачів в пункті контролю. Використання у запропонованому методі тільки виміряних концентрацій забруднювачів в пункті контролю, забезпечує її універсальність. У загальному випадку в якості вимірюваних концентрацій забруднювачів в методі можуть використовуватись реальні вимірювання концентрацій як на вже існуючих стаціонарних постах контролю забруднення атмосферного повітря в містах, так і з впровадженням портативних або мобільних засобів вимірювань в довільних точках контролю. Надалі будемо вважати, що вимірювання концентрації забруднювачів в атмосферному повітрі здійснюється на стаціонарних постах контролю у відповідності до нормативної програми відбору проб для відповідних забруднювачів. У разі вимірювання концентрацій для довільного числа забруднювачів атмосферного повітря результати вимірювань в фіксований

(19)

19 момент часу i для методу будуть являти собою вхідний вектор zi, компонентами якого є виміряні концентрації досліджуваних забруднювачів атмосферного повітря. Вхідний вектор zi методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин буде відображати поточний стан забрудненого атмосферного повітря в момент часу i в області розміщення стаціонарного поста контролю або портативного засобу вимірювання [4]. Відомо, що вектори zi відображатимуть як завгодно складну невідому динаміку системи забруднення атмосферного повітря. У загальному випадку ризик здоров'ю людини, що завдається забрудненою атмосферою, може проявлятися у вигляді негайних токсичних ефектів і хронічної інтоксикації. Тому, перший структурний блок методу, який визначає ризик здоров'ю людини на основі вимірювання поточних концентрацій забруднювачів, повинен визначати як ризик негайних токсичних ефектів, так і ризик хронічної інтоксикації, обумовлених забрудненням атмосферного повітря. Зазначені ризики в методі визначаються відповідно до виразів (3.1, 3.2): √ ∫ , (3.1) * +. (3.2) де α і b – параметри, що залежать від токсикологічних властивостей забруднювача; С і Сx – поточне значення виміряної концентрації забруднювача в атмосферному повітрі та її поточне середньодобове значення; МРСt і МРСх – відповідно гранична допустима максимальна разова і середньодобова концентрація забруднювача, мг/м3 ; y – параметр інтегрування;   коефіцієнт, що враховує особливості токсичних

(20)

20 властивостей забруднювача; t – час впливу забруднювача на людину; К – коефіцієнт, що зв'язує ризик з величиною концентрації забруднювача. При цьому ризик (3.1) негайних токсичних ефектів визначає ймовірність летального результату (захворювання) для людини. Числові значення коефіцієнтів α і b в (3.1), а також  і K в (3.2) визначаються на підставі спеціальних токсикологічних досліджень властивостей досліджуваних забруднювачів і наводяться в спеціальній літературі. На рис. 3.1 наведені залежності ризику (3.2) від величини перевищення поточними концентраціями двоокису азоту, формальдегіду та аміаку (криві червоного і синього кольору, а також пунктирна крива) відповідних значень МРСt. Там же показана величина перевищення, що визначається 50 МРСх і відповідає третій ознаці [2] наявності надзвичайної ситуації внаслідок наявності шкідливих речовин в атмосферному повітрі. Рис. 3.1. Залежність ризику (3.2) від перевищення поточними концентраціями двоокису азоту, формальдегіду та аміаку, відповідних значень МРСt в атмосферному повітрі Для оцінки ризику, який відповідає прийнятим нормативним ознаками 0,1 1 100 0,1 1 10 NH3 NO2 0,01 10-3 10-4 Riз 10-5 10-6 10-7 CH2O Зона неприемлемого риска Переходная зона риска Зона приемлемого риска С 50

(21)

21 класифікації надзвичайних ситуацій з урахуванням обмеженого часу впливу (24 години і 8 годин), проводилися дослідження залежності ризику (3.1) від поточних значень концентрації шкідливих речовин, які відносяться до різних класів небезпеки. На рис. 3.2 і рис. 3.3 представлено залежність ризику (3.1) від величини перевищення концентраціями речовин відповідних значень МРСt для двоокису азоту, формальдегіду та аміаку в атмосферному повітрі протягом 24 і 8 годин відповідно. Також на рис. 3.2 і рис. 3.3 відзначені нормативні ознаки [2] 1 і 2 наявності надзвичайних ситуацій, які характеризуються відповідно величинами перевищення (20-29) МРСt і (30-40) МРСt в атмосферному повітрі. Рис. 3.2. Залежність ризику (3.2) від перевищення поточними концентраціями двоокису азоту, формальдегіду та аміаку, відповідних значень МРСt в атмосферному повітрі протягом 24 годин Другий структурний блок методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі повинен 0,1 1 100 1 10 NO2 0,01 10-3 10-4 Riз 10-5 10-6 10-7 CH2O Зона неприемлемого риска Переходная зона риска Зона приемлемого риска С 20 1000 NH3 29 ZNR24 ZPR24 10-8 10-9

(22)

22 забезпечувати виявлення небезпечних станів забрудненої атмосфери за вимірами поточних концентрацій для довільного числа і типу забруднювачів, що визначають вектор zi, без урахування метеорологічних параметрів і особливостей міської інфраструктури в пункті контролю забруднень. Рис. 3.3. Залежність ризику (3.1) від перевищення поточними концентраціями двоокису азоту, формальдегіду та аміаку, відповідних значень МРСt в атмосферному повітрі протягом 8 годин Для цього пропонується на першому етапі скористатися методом рекурентних діаграм, який за виміряними значеннями вектора МРСt, дозволяє візуально відображати на площині складну багатовимірну динаміку реальних (фізичних) станів забруднення атмосферного повітря. Алгоритм такого відображення для довільного m мірного вектора zi може бути представлений співвідношенням: ( ‖ ‖) (3.3) 0,1 1 100 1 10 NO2 0,01 10-3 10-4 Riз 10-5 10-6 10-7 CH2O Зона неприемлемого риска Переходная зона риска Зона приемлемого риска С 30 1000 NH3 49 ZNR8 ZPR8 10-8 10-9

(23)

23 де Θ () – функція Хевісайда; ɛ – розмір околиці рекурентності стану забруднення атмосферного повітря для моменту часу i, а ǁ*ǁ – оператор норми; Ns – розмір вибірки m-мірного вектора zi поточних вимірювань концентрацій забруднення атмосферного повітря. Найбільш небезпечними з точки зору ризику здоров'ю населення промислових міст є стани забруднення атмосферного повітря, в яких відсутнє розсіювання забруднювачів і відбувається їх локальне накопичення. Такі стани ЗАВ характеризуються рекурентними станами в реальній динаміці. Однак метод рекурентних діаграм (3.3) не дозволяє оперативно виявляти рекурентні стани реальних забруднень атмосферного повітря. Тому, на другому етапі для оперативного виявлення рекурентних станів в динаміці забрудненого атмосферного повітря пропонується використовувати віконну міру рекурентності стану, яка визначається на основі відображення (3.3) у вигляді: M2( i, a, ∑ i, k, ∑ I ,g-k). (3.4) де а – параметр, який визначає розмір вікна усереднення. Чисельні значення міри рекурентності стану (3.4) використовуються в другому структурному блоці методу для виявлення небезпечних станів ЗАВ, пов'язаних з відсутністю здатності атмосфери розсіювати забруднюючі речовини. При цьому рекурентні стани забрудненої атмосфери будуть призводити до накопичення забруднювачів в атмосферному повітрі. Якщо в моменти рекурентних станів забрудненого атмосферного повітря проводиться інжекція забруднювачів, то це може привести до збільшення концентрації забруднювачів в атмосферному повітрі понад ГДК, що призведе до значного збільшення ризику здоров'ю населення, включаючи навіть миттєву або

(24)

24 передчасну смерть людей. Таким чином, структура розроблюваного методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі, який заснований спільному визначенню ризику здоров'ю людини та виявленню небезпечних станів забрудненої атмосфери міст буде визначатися співвідношеннями (3.1) – (3.4). Метод представляє собою реалізацію системи з чотирьох аналітичних залежностей. Перша і друга аналітичні залежності реалізуються в першому структурному блоці методу і описують відповідно залежності ризику негайних токсичних ефектів і хронічної інтоксикації для людини від поточної концентрації відповідного забруднювача атмосфери міської інфраструктури. Третя і четверта – реалізуються в другому структурному блоці моделі і описують відповідно залежність відображення рекурентних діаграм від поточних вимірювань вектора концентрацій досліджуваних забруднювачів, функціоналу норми і порога рекурентності, а також залежність поточної оцінки ймовірності рекурентних станів забрудненого атмосферного повітря від рекурентних діаграм. Експериментальні дослідження для перевірки працездатності запропонованого методу ґрунтувалися на реальних вимірах концентрацій характерних атмосферних забруднювачів, які вимірялись на одному з маршрутних постів типової міської конфігурації. В ході експерименту атмосферне повітря в районі поста забруднюється реальними стаціонарними і мобільними джерелами в штатному режимі їх функціонування. Як типовий розглядалася міська інфраструктура, для якої індекс забруднення атмосферного повітря становив величину порядку 6,8 од. Такий індекс забруднення атмосферного повітря для промислових міст України вважається середнім і характерний для більшості міст країн світу з помірною

(25)

25 техногенною інфраструктурою. Вимірювання концентрації газових забруднень атмосфери на пості контролю виконувалися за допомогою портативного газоаналізатора DRÄGER PAC 7000 (Німеччина), побудованого на основі сучасних сенсорів Dräger XXS. Прилад дозволяє вимірювати концентрації H2S, O2, CO, CO2, Cl2, HCN, NH3, NO2, NO, PH3, SO2 та інших шкідливих речовин в атмосферному повітрі. Концентрація атмосферних забруднень вимірювалася відповідно до вимог ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охорона природи. Атмосфера. Правила контролю якості повітря населених пунктів». Вимірювались концентрації діоксиду азоту (2 клас небезпеки), формальдегіду (2 клас небезпеки) і аміаку (4 клас небезпеки). Концентрації зазначених забруднювачів вимірювалися в мг/м3. Вимірювання здійснювалися шість разів на тиждень по 4 рази на добу (1.00, 7.00, 13.00, 19.00). Результати проведеного експерименту підтвердили в цілому працездатність запропонованого методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі. В ході виконаного аналізу класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі встановлено, що наявність надзвичайної ситуації внаслідок перевищення викидів в атмосферне повітря забруднюючих речовин, понад ГДК, визначається заданими значеннями перевищення ГДК і часом їх дії. Це означає, що прийняті класифікаційні ознаки обмежуються граничними дозами шкідливих речовин в атмосферному повітрі без урахування їх впливу на життєдіяльність і здоров'я людини. При цьому не зовсім зрозуміло, які типи ГДК використовуються в ознаках наявності надзвичайних ситуацій. Крім цього порогові дози, зазначені в прийнятій класифікації надзвичайних ситуацій, не дають ніякої інформації про те, наскільки впливають атмосферні забруднення на життєдіяльність і здоров'я людини. Зазначені класифікаційні ознаки

(26)

26 розглянутого типу надзвичайних ситуацій не враховують індивідуальні ризики, прийняті в світовій практиці, а також класів небезпеки шкідливих речовин в забрудненому атмосферному повітрі. З наведених на рис. 3.1 залежностей випливає, що класифікаційний рівень перевищення концентраціями речовин 50 ГДК в атмосферному повітрі відповідає 100% ризику життєдіяльності і здоров'ю людини для двоокису азоту і формальдегіду. Наявність аміаку в таких концентраціях відповідає перехідній зоні індивідуального ризику. При цьому перевищення ризиком границі неприпустимого індивідуального ризику для двоокису азоту має місце при рівні перевищення, який дорівнює 1, а для формальдегіду – менше 10. Отже, дана ознака наявності надзвичайних ситуацій розглянутого типу в прийнятій в Україні класифікації надзвичайних ситуацій виявляється завищеним в 5 і більше разів в залежності від класу небезпеки речовини. Це означає, що при практичному використанні зазначеної ознаки надзвичайних ситуацій настає 100% ризик життєдіяльності і здоров'ю людини. По суті, для кожної людини, що знаходиться під впливом рівня забруднень 50 ГДК в атмосферному повітрі, настає смерть. Результати, наведені на рис. 3.2 і рис. 3.3, свідчать про те, що при нормативних ознаках класифікації з урахуванням обмеженого часу впливу забруднювача атмосферного повітря ризик (3.1) для двоокису азоту і формальдегіду на порядок і більше перевищує рівень неприпустимого індивідуального ризику, прийнятого в світовій практиці. Це означає, що і ці нормативні ознаки виявляються завищеними з точки зору ризику життєдіяльності та здоров'я людини. Для достовірної класифікації надзвичайних ситуацій розглянутого типу необхідно враховувати клас небезпеки і тип речовини, забруднюючої атмосферне повітря. Крім цього існуючі ознаки наявності надзвичайних ситуацій внаслідок забруднення

(27)

27 атмосферного повітря повинні бути доповнені величиною ризику порушення життєдіяльності і здоров'я людини з урахуванням прийнятих в міжнародній практиці рівнів індивідуального ризику.

(28)

28 ВИСНОВКИ 1) Проаналізована існуюча в Україні класифікації надзвичайних ситуацій внаслідок забруднення атмосферного повітря небезпечними речовинами. Визначено, що рівень допустимих концентрацій визначався за лімітуючою ознакою шкідливості. Через це для великої кількості речовин рівень ГДК встановлено за органолептичними, рефлекторними чи загально санітарними ознаками, тобто за показниками, що прямо не пов'язані з біологічними ефектами і не можуть бути критерієм порушень у стані здоров'я. Це означає, що прийняті класифікаційні ознаки обмежуються заданими граничними дозами шкідливих речовин в атмосферному повітрі без урахування їх небезпеки. При цьому не зовсім ясно, які типи ГДК повинні використовуватися в прийнятих ознаках для прийняття рішення про наявність надзвичайної ситуації. Крім цього порогові дози, зазначені в прийнятій класифікації надзвичайних ситуацій, не дають ніякої інформації про те, наскільки впливають атмосферні забруднення на життєдіяльність людини. При цьому зазначені ознаки надзвичайних ситуацій не враховують індивідуальні ризики з урахуванням прийнятих в світі класів небезпеки шкідливих речовин в забрудненому атмосферному повітрі. 2) Реалізовані основних методи визначення концентрацій забруднюючих речовин в атмосферному повітрі на прикладі м. Дніпропетровськ. Встановлено, що на території України та колишнього СРСР для визначення стану забруднення повітря використовують комплексний показник – індекс забруднення атмосфери. За значенням цього індексу можливо можна судити про ступінь забруднення атмосферного повітря, динаміку забруднення, а також про необхідні управлінських рішення у сфері цивільного захисту. У Канаді використовується індекс здоров'я за

(29)

29 якістю повітря(Air Quality Health Index or – AQHI), який прийшов на зміну індексу якості повітря Air quality index- AQI). При розрахунку AQHI враховуються три специфічних забруднюючих речовини (О3, ТЧ2,5, NO2) які здійснюють серйозний спільний вплив на здоров'я людини, навіть в результаті короткочасного впливу. 3) Розроблено метод формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі шкідливих речовин, який заснований спільному визначенню ризику здоров'ю людини та виявленню небезпечних станів забрудненої атмосфери. Проведено експериментальні дослідження щодо перевірки працездатності запропонованого методу, які ґрунтувалися на реальних вимірах концентрацій характерних атмосферних забруднювачів, що вимірялись на одному з маршрутних постів типової міської конфігурації Результати проведеного експерименту підтвердили в цілому працездатність запропонованого методу формування класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій внаслідок наявності в атмосферному повітрі. Встановлено, що для достовірної класифікації надзвичайних ситуацій розглянутого типу необхідно враховувати клас небезпеки і тип речовини, забруднюючої атмосферне повітря. Крім цього, існуючі ознаки наявності надзвичайних ситуацій внаслідок забруднення атмосферного повітря повинні бути доповнені величиною ризику порушення життєдіяльності і здоров'я людини з урахуванням прийнятих в міжнародній практиці рівнів індивідуального ризику.

(30)

30 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Голдовская Л. Ф. Химия окружающей среды // М.: Мир. БИНОМ. Лаборатория знаний. 2007. 295 с. 2. Наказ МВС України № 658 від 06.08.2018 «Про затвердження Класифікаційних ознак надзвичайних ситуацій».

3. Attfield M., Castranova V., Hale J. M., Suarthana E., Thomas K. C., Wang M. L. Coal mine dust exposures and associated health outcomes // A review of information published since. 1995. P. 2011.

4. Поспелов Б. Б., Рыбка Е. А., Мелещенко Р. Г., Самойлов М. А., Бородич П. Ю., Мироненко А. А. Риск нарушение нормальных условий жизнедеятельности человека при техногенных чрезвычайных ситуациях // Проблеми надзвичайних ситуацій: зб. наук. праць. 2020. №32. С. 31–43. 5. Доценко Л.В., Демиденко А.С. Порівняльний аналіз методів визначення рівня забруднення атмосферного повітря // Екологічна безпека. № 2/2014(18). C. 71–74. 6. Мироненко А. А., Рибка Є. О., Карпець К. М. Виявлення небезпечних станів забрудненого атмосферного повітря на основі поточної рекурентності комбінованого ризику // IX наукова конференція «Наукові підсумки 2020 року»: збірка наукових праць. 2020. С. 39.

References

Related documents

For situations where researchers lack the resources to make a corpus machine-readable, or are not aiming to compile a machine-readable corpus, guidelines would be valuable, and

Further- more, the sleep deprivation-induced increase in global mGluR5 availability was positively correlated with increased subjective sleepiness ( Hefti et al., 2013 ),

Day-to-Day Activities Process Management Technology Management Administrative Management Change Management Issue/Communication Management •• Process•Coordination

generó una alerta, fue lo expresado por los El estudio posibilitó el conocimiento a colaboradores en cuanto a sentirse profundidad del clima organizacional que se

The purpose of this publication is to provide guidance on the provision of telecommunication systems that are required for safety purposes on Fixed Offshore Installations

Перелік практичних навичок для тренажерного курсу на УІІІ семестр з навчальної дисципліни «Військово – медична підготовка та медицина надзвичайних

This study investigated the learning experiences in a teacher preparation assessment course that influenced preservice special education teachers attitudes and beliefs

Generally, a detailed plan for testing is required to ensure correct functionality of the product3. This phase of the development cycle is generally an