Запах - обзор существующего регулирования

CHEMICAL ENGINEERING TRANSACTIONS
VOL. 30, 2012
ISBN 978-88-95608-21-1; ISSN 1974-9791
Публикация
Итальянской Ассоциации
Инженеров Химиков
www.aidic.it/cet
Запах - обзор существующего регулирования
Ayres G. Loriato*, Nadir Salvador, Jane М. Santos, Davidson М. Moreira, Neyval C. Reis Jr.
Universidade Federal do Espírito Santo, Av. Fernando Ferrari 514, Goiabeiras, Vitoria - ES, Brazil
ayresloriato@yahoo.com.br
Законодательство о запахах обсуждается и постепенно реализуется во всем мире. Некоторые
страны и регионы имеют конкретные и подробные законодательства по этому вопросу, в то
время как в других странах законодательство не является слишком подробным либо
отсутствует вовсе.
Цель данной статьи - представить определения, процедуры и
законодательства, уже реализованные в ряде стран и в Бразилии, путем обсуждения их
философии по регулированию и принуждению. Похоже, что большую часть научной работы
по-прежнему необходимо проделать, чтобы создать средства, которые позволят
законодателям регулировать запахи и/или пахучие вещества таким образом, который
совместим с текущей стадией социального и промышленного развития.
Мировой
стандартизации может быть невозможно достигнуть из-за культурных, образовательных и
других факторов, влияющих на восприятие риска данного населения, но, по крайней мере,
некоторые эквивалентные процедуры должны быть использованы для того, чтобы добиться
определённой степени сходства между различными национальными и международными
законами.
1. Введение
Многие факторы способствуют увеличению потребности в регулировании запаха:
расширение городов, сокращение расстояний между заводами и жилыми зонами; развитие
сельского хозяйства; рост культурного уровня общества, что делает его более
требовательным в отношении качества его жизни; и новый тип отношений между людьми и
окружающей средой. Эти факторы способствуют обсуждению проблемы законодателями и
учеными.
Термин запах относится к ощущению, которое испытывает человек, когда одно или
несколько химических веществ, вступают в контакт с рецепторами обонятельных нервов и
стимулируют их. По мере увеличения концентрации одоранта, человек может: сначала
обнаружить, затем распознать запах, и, наконец, почувствовать дискомфорт.
В соответствии с Schiffmann and Williams (2005), пахучие газы, выбрасываемые с крупных
установок интенсивного животноводства и очистных сооружений, например, могут вызвать
раздражение слизистых оболочек глаз, носа и горла, головную боль, тошноту, диарею,
охриплость голоса, боль в горле, кашель, давление в груди, заложенность носа,
сердцебиение, учащение дыхания, стресс, сонливость, ухудшение настроения.
В этом контексте, в нескольких странах были созданы такие законы и стандарты, чтобы
выбросы одорантов не влияли на окружающее пространство, вызывая дискомфорт или
вредное воздействие на население.
В 2004 году, в штате Миннесота в США работала консалтинговая группа, которая
подготовила отчёт о международной практике регулирования запаха, технологиях измерения
запаха, и государственного управления (РВСН Consulting Group Inc. 2004), в котором
анализируются различные подходы в существующем законодательстве и тенденции развития
в США и за рубежом. Кроме этого, Региональный Округ большого Ванкувера в Канаде
заключил контракт с другой консалтинговой группой, которая подготовила отчёт об
успешном опыте, накопленном в других странах, и предложения для разработки
законодательства по запахам (RWDI Engineers & Scientists, 2005b). Эти отчеты показали
различия в подходах к законодательству о запахах. Можно видеть как сближение в способах
оценки запахов, так и некоторые расхождения в определениях их характеристик, единиц, и
порогов, которые необходимо учитывать. Некоторые регионы и страны законодательно
закрепили в основе принцип неприятности, неудобства, вызываемого запахами, в то время
как в других странах соотнесли запах с измеримыми вещами, такими, как концентрация,
интенсивность, продолжительность и частота появления. Цель данной статьи-представить
обзор законодательства о запахах, принятых в некоторых странах мира, а также в Бразилии.
Это исследование подтверждает, что законы варьируются между регионами и странами, но
есть и научные разработки, которые проводятся для стандартизации выбросов, измерений
выбросов и порогов, а также оперативных процедур и контроля в зависимости от типа
источника. Ученые, законодатели и заинтересованные стороны должны сходиться к
дальнейшему сближению законодательства между странами в целях улучшения
благосостояния населения, и важно, что производства, которые способны выбрасывать
запахи, обязаны соблюдать соответствующие правила.
2. Запах - измеримые характеристики и единицы
2.1 Измеримые характеристики (dimensions)
Существуют различные классификации измеримых характеристик запаха. В книге,
озаглавленной Пороги запаха химических веществ установленные для гигиены труда (1997),
выпущенной американской ассоциацией промышленной гигиены (AIHA), приводится четыре
измеримых характеристики запаха: порог обнаружения (detection), интенсивность (intensity),
качественный характер (character) и гедонизм (hedonism). McGinley et al. (2006),
классифицирует измеримые характеристики запаха как: интенсивность (intensity),
надоедливость (nuisance), осознание (perception) и приятность (pleasantness). В докладе
подготовленном Региональным Округом Большого Ванкувера в Канаде в 2005 году, описано
пять измеримых характеристик запаха, обозначенных акронимом FIDOL (частота
(frequency), интенсивность (intensity), продолжительность (duration), неприятность
(offensiveness), местоположение (location)). В соответствии с Nicell (2009), интенсивность,
частота и продолжительность неразрывно связаны, так что выбор только одного из этих
факторов для определения порога запаха сомнительна, и это одна из причин несоответствия
между потребностями населения и выбросами предприятий, которые считаются
приемлемыми, пока порог запаха может быть выбран исходя из учета различных факторов.
Например, низкая концентрация запаха с определённой частотой появления и ограниченная
длительностью воздействия. В качестве альтернативы, можно позволить высокую
концентрацию, но с ограничением на частоту появления и продолжительностью воздействия
запаха.
Одна из основных концепций, связанных с запахом - это вопрос разумного периода времени,
в течение которого человек может быть подвержен запаху, не выказывая при этом
недовольства. Так что, можно думать о том, что, либо ограничить уровень концентрации
запаха ниже порога обнаружения в любое время, или разрешить иногда заметные, но в
разумных пределах уровни в течение коротких периодов времени и таким образом
ограничить воздействие запахов на население. Nicell (2009) подтверждает, что обычно
используются консервативные критерии, чтобы ограничить уровень риска, до максимальной
концентрации 1 OU (единицы запаха) средней длительностью в течение 10 мин, которые не
могут быть превышены в 99.5 % случаев за всё время.
2.2 Единицы
Другим интересным фактом является разнообразие единиц измерения запаха в литературе:
OU, OU/м3, OUЕ /м3, OC, DT и D/T.
OU (единица запаха) - это минимальное количество вещества, которое при испарении в 1 м3
воздуха при стандартных температуре и давлении (1013 мбар и 288.15 K), достигает предела
обнаружения (VDI3882, Часть 1-1992).
Альтернативная единица запаха OUЕ/м3 определяется Европейским Сообществом по
Стандартизации (CEN TC264/WG2 Запахи, 1999) — это масса одоранта, которая, при
испарении (разбавлении) в 1 м3 газа без запаха в стандартных условиях, наносит такой же
дискомфорт, как 1 OU стандартного одоранта (123 µg n-бутанола).
OC (концентрация запаха) определяется ASTM E544: 1999 г., как объем нейтрального газа
(м3), необходимый для разбавления пробы одорированного газа, чтобы достичь предела
обнаружения. Эта мера приводится к единице объема, т.е. OU/м3.
DT и D/T даны числом концентрирования/разбавления, которое требуется одоранту, чтобы
достигнуть порога восприятия, или для единицы DT используемой в США и Европейском
Союзе, концентрация одоранта увеличивается до значения, при котором 50 % экспертов
воспринимают запах, используя динамическую ольфактометрию. Для единицы D/T,
используемой в Японии, разбавление делается для уменьшения концентрации одоранта, с
помощью метода трёх мешков. Ueno et al. (2008 г.) сравнили эти два метода и пришли к
выводу, что результаты похожи, несмотря на существенные различия в отборе экспертов,
которые могли бы добавить определённую систематическую погрешность в результаты.
В соответствии с Higuchi (2003), в Японии, Министерством окружающей среды, принят в
1995 году параметр, который называется Индекс Запаха для измерения интенсивности
выбросов от источника.
ASTM E679: 2004 (США) и CEN EN13725: 2003 (ЕС) предлагают руководства для измерения
значений концентрации запаха в этих единицах с помощью оборудования, экспертов и
статистических методов. McGinley et al. (2006), подчёркивает, что в ASTM E679: 2004 и
EN13725: 2003 проявляется тенденция к стандартизации концепции концентрации запаха,
которая облегчает управление запахами для лиц, принимающих решения.
3. Управление запахами
Одна из главных сложностей законодательства о запахах состоит в том, что обществом запах
воспринимается с качественной стороны, и трудно поддаётся количественной оценке. Так, в
разных странах и регионах приняты несколько критериев, для управления неудобствами,
вызванными запахами, начиная от принципа коллективного управления, где общество несет
ответственность за определение того, есть или нет неудобство, до управления
концентрациями веществ, которые вызывают неудобства. Эти критерии следующие:
• Критерий концентрации запаха: Состоит в принятии концентрационного порога для
восприятия запаха. Как правило, этот критерий, используется для проектирования, а не
принуждения.
• Критерий концентраций индивидуальных веществ: Использует количественные значения
концентраций для отдельных веществ, в районах вблизи предприятий.
• Критерий минимального разделяющего расстояния: Использует минимальные расстояния,
фиксированные или переменные, или буферные зоны. Есть страны и регионы, которые
определяют минимальные расстояния для многих отраслей промышленности и других типов
учреждений. Однако, в большинстве стран, использование расстояния ограничивается
сельскохозяйственными источниками, очистными сооружениями и предприятиями
компостирования.
• Критерий длительности и частоты появления запаха: Этот критерий оценки значительности
дискомфорта. Учитывается не только интенсивность запаха, но также его
продолжительность и частота появления.
• Критерий шкалы интенсивности запаха : Принимается полу-количественная шкала
интенсивности запаха, чтобы помочь экспертам при расследовании жалоб на запахи в
полевых условиях.
• Критерий индекса запаха: Принятая в Японии, - это математическая формула, основанная
на результатах метода трёх мешков. Она отличается от шкалы интенсивности запаха, потому
что это численная характеристика.
• Критерий предупреждения неудобств: Этот критерий основан на описательных моделях
"неудобство" или "качество жизни". Точная формулировка зависит от региона, но, по сути,
требует, чтобы запах от предприятия, не приводил в результате к неудобству.
• Критерий количественный выбросов: Определяет количественные значения выбросов
любого запаха или конкретных химических веществ. Этот критерий представляется
различным для каждой страны и региона.
• Критерий претензий: Этот критерий состоит в системе, основанной на реагировании на
жалобы на запах. Пути решения жалоб имеют много вариаций.
• Критерий лучших имеющихся технологий: Как правило, требует использования передового
опыта и технологий, как для новых заводов так и расширения существующих, в отношении
выбросов и управления запахами.
4. Измерения запахов
Поскольку управление неудобствами, вызванными запахами зависит от измерений как на
источнике, так и на местности, были разработаны соответствующие методы. Некоторые из
них основаны на использовании возможностей человека и известны как сенсорные методы, а
другие основаны на физико-химических свойствах пахучих веществ количественно
измеряемых инструментами и известны как аналитические методы. Такие процедуры,
определены и стандартизированы в различных регионах и в разное время, и могут
существенно отличаться в методологии.
Сенсорные методы зависят от чувствительности группы людей (экспертов) которые
воспринимают запах. Несмотря на сходство, восприятие отдельных экспертов показывает
существенные различия, что может давать различные результаты.
В Японии, измерение запаха проводится с использованием метода треугольника, состоящего
из трех мешков: один - с запахом образца, а два других с нейтральным газом. Эксперты
должны определить в каком пакете присутствует одорант. Существуют вариации в рамках
метода для измерения запаха, отобранного на местности или на источнике выбросов, Higuchi
(2003).
В США, ASTM E679 (1991) описывает методологию динамической ольфактометрии с
расходом нейтрального газа 8 литров/минуту (минимум 3 литра/мин). Подкомитет по
стандартизации ЕЕ-6 A & WMA (Air & Waste Management Association) предложил внести
изменение в ASTM для изменения методологии измерения с одной пробы до трех проб (одна
- с одорантом, а другие с нейтральным газом). Эта поправка была включена в ревизию в
1997 году и сохранена в 2004 году.
В Европе, стандарт EN13725 CEN(2003), похож на ASTM E679 (2004), но поток нейтрального
газа установлен 20 литров в минуту. Harreveld, et al. (2008 г.), показали, что 2/3 из
европейских лабораторий, аккредитованных для работы в соответствии с EN 13725
провалили профессиональное тестирование по точности и аккуратности. В исследовании по
стандартизации ольфактометрических методов, Schulz and Harreveld (1996) утверждали, что
во всем мире тенденцией является использование метода динамической ольфактометрии с
принудительным выбором.
Аналитические методы основаны на результаты, получаемых приборами, которые измеряют
непосредственно или косвенно концентрацию запаха. Методы, которые широко
используются: газовая хроматография, масс-спектрометрия, оборудование мониторинга
концентрации и датчики запаха, такие как электронный нос.
5. Законы о запахах
Исследование, проведенное Mahin (2001) показало, что в США, где каждый штат вправе
принимать законы, есть очень разные нормы, касающиеся концентрации в окружающей
среде H2S, который является очень распространенным газом одорантом.
Германия приняла и придерживается факторов, которые составляют FIDOL. Используется
порог выбросов, который меняется с расстоянием между источником и положением
рецептора. VDI-3940 (1993) применяется для лицензирования, с использованием начального
значения воздействия запаха, гедонического тона выбросов, кроме того, с учетом
минимального разделяющего расстояния.
В немецком сельском хозяйстве есть несколько документов с практическими стандартами,
которые применяются для ограничения воздействия на окружающую среду, в том числе
выбросов запаха. Некоторые относятся к свиноводству и устанавливают минимальные
расстояния между фермами и жилыми районами. VDI-3471. 1986 учитывает размер и
расположение объектов. Однако, если местоположение производства не соответствует
спецификации стандарта, можно запросить техническую оценку на основе моделей
рассеивания.
Австрия имеет специальное законодательство для свиней, как и в Германии, в котором,
помимо прочих параметров, учитывается число животных, условия выброса, сток отходов,
атмосферные условия, чтобы определить, так называемое " количество запаха” (Schauberger
et al., 2000).
В Англии, Закон об Охране Окружающей среды, Часть 1, предусматривает две схемы для
контроля выбросов: одна, известная как Комплексный Контроль Выбросов (IPC) охватывает
полный контроль более сложных процессов, которые загрязняют воздух, воду и почву; и
другая LAAPC (Контроль Загрязнения Воздуха Местными Властями), делегирование
местным властям контроля за процессами причинения незначительного ущерба окружающей
среде. Hobson and Vincent (1998) и Jehlickova et al. (2008) сообщают, что в Соединенном
Королевстве (1990), выбросы источников запаха за счет новых производственных зданий не
должны превышать 5 OU/м3 в течение более чем 175.5 часов в год.
В Новой Зеландии "Общий Закон" содержит рекомендации, которые подпадают под понятия
частоты, интенсивности, продолжительности и гедонического тона. В нём также
рассматриваются вопросы культуры и наилучших технологий, доступных для
предотвращения выбросов запаха, и рекомендации проверки жалоб Советом управляющих.
В нём предлагается не пытаться оправдать жалобы на запах со стороны сообщества путем
использования дисперсионных моделей распространения запаха, а также предлагается
проводить встречи с общественностью, чтобы обсудить вопросы запаха.
Бразильский федеральный закон непосредственно не касается вопроса воздействия запаха.
Национальная Политика в области окружающей Среды (Закон 6938/81) относится к видам
деятельности, которые влияют на благосостояние населения, которые косвенно включают
неудобства, вызванные запахами. Национальный Совет по окружающей Среде (CONAMA)
установил порог для снижения выбросов соединений серы (TR) из процессов производства
целлюлозы, (CONAMA Резолюция № 382/2006) из-за жалоб на запахи, связанных с этим
типом промышленности. Некоторые бразильские штаты имеют специальные законы о
запахах, происходящих из некоторых промышленных и других секторов деятельности.
Критерий управления, чтобы предотвратить неприятности, вызванные запахом - это один из
основных пунктов в законотворчестве. Можно отметить, что существующие стандарты
имеют различные критерии, даже в пределах одной страны. Германия приняла пять
критериев с акронимом FIDOL, но использует расстояние в качестве ограничения для
интенсивного выращивания животных. В США существуют различные критерии, такие как
FIDOL (штат Коннектикут), FID и воздействие на население (штат Орегон), дискомфорт (РодАйленд), максимальная интенсивность (Северная Каролина) и другие. Несколько критериев,
приняты также в Новой Зеландии, но окончательное решение в большой степени зависит от
населения. Япония имеет стандарт ограничения запахов, определённый численной
формулой. Довольно часто приходится использовать модели при утверждении новых
проектов или расширении существующих производств. Таким образом, полный закон
должен включать использование ольфактометрических моделей, использовать модели
рассеивания при утверждении новых проектов или расширении существующих производств,
принять ограничения FIDOL, и учитывать нарушение критерия соседства. Также
необходимо использовать наилучшие имеющиеся технологии для предотвращения запаха.
Таблица 1 показывает пример существующих различий в политике управления, принятой в
некоторых странах и регионах для предотвращения неприятных запахов.
Таблица 1. Примеры критериев управления.
Критерии
Страны/Регионы
Концентрация запаха
Концентрация вещества
Минимальное расстояние
Продолжительность и
частота
Интенсивность запаха
Индекс запаха
Профилактика
неприятностей
Количество выбросов
Япония, Австралия, CEN, Калифорния, Вашингтон.
Миннесота, Калифорния, Австралия, Бразилия.
Германия, Австралия, Канада, Новая Зеландия.
Германия, Новая Зеландия.
Германия, Нидерланды, Новая Зеландия.
Япония.
Германия, Голландия, США в 42 штатах, Бразилия.
Германия, Франция, Дания, Голландия, Швейцария,
Калифорния, Япония, Бразилия.
Швейцария, Новая Зеландия, Калифорния, Австралия.
Германия, Австралия, Вашингтон, Шотландия.
Жалобы
Наилучшие технологии
7. Заключение
В заключение, необходимо выделить некоторые моменты, как в текущей деятельности, в
которой необходимо продолжить работу научным сообществом, так и другие, пока
несуществующие, но достойные исследования:
усреднения, и их использования, и более широкое распространение этой информации и
доведение её до лиц, принимающих решения относительно регулирования запаха;
надежных методов измерения, результаты которых являются как точным, так и
воспроизводимыми;
одимо создать проекты с участием рабочих
групп из разных стран, уделяя особое внимание на определённые особенности отношения к
запаху у населения;
затронутых неприятными запахами, которое может объяснить расхождения между
концентрацией запаха в окружающей среде и жалобами. Еще одно интересное направление
исследований имеет отношение к воздуху замкнутых помещений, например, общественных
зданий, офисов и производственных объектов, где люди могут быть подвергнуты
неприятным запахам с концентрациями, частотой и интенсивностью, которые могут вызвать
не только дискомфорт, но и острые или хронические проблемы со здоровьем. Запахи в
общественных офисах и на производственных объектах обычно считаются здоровыми и
безопасными для работающих и по их поводу не обращаются к органам охраны
Окружающей среды.
Ссылки
AIHA - American Industrial Hygiene Association, 1997. Odor Thresholds for Chemical with
Established Occupacional Health. 1 ed. AIHA , Fairfax, VA., USA
ASTM International. E544. 1999. Standard Practice for Suprathreshold Odor Intensity
Measurement. Philadelphia, PA., USA.
ASTM International. E679. 2004. Standard Practice for Determination of Odor and Taste Threshold
By a Forced-Choice Ascending Concentration Series Method of Limits. Philadelphia, PA, USA.
Brasil. Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA. Resolução Número, 382,
<www.mma.gov.br/port/conamares38206.pdf>, Accessed 25.10.2009.
Committee for European Normalization (CEN), 2003. EN13.725 Air Quality – Determination of
Odour Concentration by Dynamic Olfactometry. Brussels, Belgium.
Committee for the European Normalization (CEN).1999. TC264/WG2. Odours. Brussels, Belgium.
Harreveld A.P.; Mannebeck D.; Maxeiner B., 2008. Proficiency testing as the key element in
implementing EN13275 olfactometry. 3rd IWA international conference on Odour and VOCs,
Higuchi T. 2003. Odor measurement in Japan. Japan Ministry of the Environment.
Jehlickova B.; Longhurst P.J; Drew G.H., 2008. Assessing Effects of Odour: A critical review of
assessing annoyance and impact on amenity. 3rd IWA international conference on Odour and VOCs.
Mahin T.D. 2001. Comparison of Different Approaches Used to Regulate Odors Around the World,
Water Science and Technology, 44 (9), 87-102.
Mcginley C.M., Mcginley M.A., 2006. An Odor Index Scale for Policy and Decision Making Using
Ambient & Source Odor Concentrations. Water Environment Federation / Air & Waste
Management Association Specialty Conference: Odors and Air Emissions. Hartford, CT:9-12.
Nicell J. A., 2009. Assessment and Regulation of Odour Impacts. Atmospheric Environment, 43 (1),
196-206.
RWDI Engeneers & Scientists. 2005a. Final Report Odour Management in British Columbia:
Review and Recommendations.
<www.bcairquality.ca/reports/pdfs/odour_mgt_final_june13_05.pdf>, Accessed 02.11.2009.
RWDI Engeneers & Scientists. 2005b. Successful Odour Management Programs Around the World.
<socioeng.com/wordpress/wp-content/uploads/2006/08/odourmanagementaroundtheworld.pdf>,
Accessed 15.10.2009.
Schauberger G., Piringer B,M., Petz. E., 2000. Separation distance to avoid odour nuisance due to
livestock calculated by the Austrian odour dispersion model (AODM). Agriculture, Ecosystems &
Environment, 87 (1), 13-28.
Schiffman, S.S.; Williams, C.M.. 2005. Science of Odor as a Potential Health Issue. Journal of
Environmental Quality 34 (1), 129-138.
Schulz, T.J.; Harreveld, A.P.. 1996. International moves towards standardization of odour
measurement using olfactometry. Water Science and Technology, 34, 541-547.
SRF Consulting Group Inc., 2004. A Review of National And International Odor Policy, odor
Measurement Technology and Public Administration. Minneapolis, MN, USA.
Ueno, H.; Higuchi, M.; Tatsuichi, S.; Iwasaki, Y., 2008. Difference in the odor concentrations
measured by the triangle odor bag method and dynamic olfactometry. 3rd IWA international
conference on Odour and VOCs. Contribution 04-117. Barcelona, Spain.
United Kingdom. Environmental Protection Act 1990, <www.opsi.gov.uk/acts/acts1990/ukpga
19900043_en_1>, Accessed 23.09.2009.
Verband Deutscher Ingenieure. VDI-3471. 1986. Emission control; livestock management; pigs.
Dusseldorf, Germany
Verband Deutscher Ingenieure. VDI-3882, Part 1-1992. Olfatometry; determination of odour
intensity. Dusseldorf, Germany
Verband Deutscher Ingenieure. VDI-3940. 1993. Determination of odorants in ambient air by field
inspections. Dusseldorf, Germany.