Главная > Гормональное > Контроль загрязнения воздушной среды. Методы контроля за состоянием загрязнения атмосферы


Контроль загрязнения воздушной среды. Методы контроля за состоянием загрязнения атмосферы




МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРЫ

Регулярные наблюденияза загрязнением воздуха проводят на постах, которые подразделяются согласно ГОСТу 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов» на 3 категории:

1. Стационарные посты.

2. Передвижные посты.

3. Маршрутные посты.

Стационарные посты – это специальные павильоны, оснащенные оборудованием и приборами для отбора и анализа проб воздуха и определения метеорологических параметров, служащие для систематических наблюдений

Минимальное число стационарных постов наблюденийустанавливается в зависимости от численности населения:

До 50 тыс. чел. – 1; от 100 тыс. чел. – 2; от 100 - 200 тыс. чел. – 2 - 3;

от 200 - 500 чел. – 3 - 5; от 0,5 - 1 млн. чел. – 5-10; от 1- 2 млн. чел. – 10 - 15;

более 2 млн. чел. – 15-20.

Сеть стационарных постов наблюдения должна охватывать различные участки города из расчета 1 стационарный пункт на 3-5 кв. км.

Выбранные пункты должны быть расположены на площадках с непылящим или мало пылящим покрытием, на проветриваемых местах.

Целесообразно организовать за пределами города 1 стационарный пост на расстоянии 1- 3 км с наветренной стороны по преобладающему ветру и на расстоянии 2 - 5 км с подветренной стороны.

Размещение стационарных постов наблюдений выбирается совместно с гидрометеорологической и санитарно-эпидемиологической службами, и согласовываются с главным архитектором города.

Передвижные посты служат для разовых наблюдений над дымовыми и газовыми факелами (в зависимости от направления ветра) и оценки пространственной изменчивости загрязнения на прилегающих территориях.

Основное назначение передвижных лабораторий – выявление зон с чрезмерным уровнем загрязнения компонентов биоты, отбор проб для тщательного анализа, а также для осуществления контрольных функций.

Маршрутные посты представляют собой автолаборатории для постоянных наблюдений за состоянием атмосферного воздуха на территориях, примыкающих к автомобильным магистралям с интенсивным движением

Контроль загрязнения атмосферы и метеонаблюдения проводятся строго в соответствии с международными стандартами – по полной, неполной и сокращенной программам.

По полной программе сроки отбора проб воздуха производятся в строго фиксированное время суток, через равномерные промежутки (в 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 21 ч. местного дискретного времени) для того, чтобы охватить возможные изменения концентраций примесей, в связи с суточными колебаниями метеорологических факторов и выбросов вредных веществ.

По неполной программе (в 7, 13, 19. ч.) измеряются концентрации только основных и специфических загрязнителей.



По сокращенной программе (в 7, 13. ч.) измеряются концентрации основных загрязнителей и 1- 2 наиболее распространенных специфичных загрязнителя.

Измерения метеопараметров для сравнимости во всём мире проводятся одновременно (синхронно) по Гринвичскому времени (времени нулевого, Гринвичского, меридиана). Это так называемые синопти­ческие сроки.

Результаты измерений немедленно передаются в службу погоды по компьютерной связи, телефону, телеграфу или радио. Там составляются синоптические карты и разрабатывают­ся метеопрогнозы.

Для определения концентраций вредных примесей в атмосферном воздухе в близи автомагистралей и в отработавших газах двигателей используют анализаторы непрерывного действия, основанные на использовании следующих методов табл. 2.3.

Таблица 2.3

1. Абсорбционный* метод спектрального анализа, основан на свойстве веществ, избирательно поглощать часть проходящего через них электромагнитного излучения.

*Абсорбция (лат. поглощаю) – объемное поглощение газов или паров жидкостью (абсорбентом) с образованием раствора.

Специфичность спектра поглощения позволяет качественно определять состав газовых смесей, а его интенсивность связана с количеством поглощающего энергию вещества. Каждому газу присуща своя область длин волн поглощения и соответственно свой цвет.

2. Пламенно-ионизационный* метод, основан на ионизации углеводородов в водородном пламени.

*Ионизация (греч. идущий) – превращение атомов и молекул в ионы.

Ионы – электрически заряженные частицы, образующиеся в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов к атомам или химически связанным атомным группам, (катионы (+) или анионы (-)).

В чистом водородном пламенисодержание ионов незначительно. При введении углеводородов в пламя, количество образующихся ионов значительно возрастает и под действием приложенного электрического поля между коллектором и горелкой возникает ионизационный ток,пропорциональный содержанию углеводородов.

3. Хемилюминесцентный* метод, основан на реакции оксидов азота и озона, попадающих одновременно в реакционную камеру, которая имеет вид:

NO + O 3 → NО 2 (NO 2 *) +О 2

Возбужденная молекула NO 2 * (образует 5-10% от общего количества молекул NO 2) отдает избыток энергии в виде излучения.

NО 2 * → hv+NО 2

Интенсивность излучения, измеряемого фотоумножителем, пропорциональна концентрации оксидов азота.

*Люминесценция (лат. свет) – свечение веществ, избыточное над их тепловым излучением при данной температуре и возбужденное какими-либо источниками энергии.

Хемо – часть сложных слов, указывающая на отношение к химии или к химическим процессам.

Для определения концентрации озона применяется газ-реагент этилен (Н 2 С = СН 2) высокой очистки (99,95%). Под действием ультрафиолетового излучения между озоном и этиленом протекает реакция, сопровождающаяся люминесцентным излучением.

4. Метод ультрафиолетовой флуоресценции* основан на облучении пробы газа, содержащего диоксид серы и (или) сероводород, ультрафиолетовым светом.

*Явление флуоресценции – свойство вещества излучать свет под воздействием источника возбуждения.

В коротко волновой области спектра (200-500 нм) молекулы SО 2 и Н 2 S из возбужденного состояния переходят в нормальное состояние, разряжаясь через флуоресценцию. Интенсивность разряжения пропорциональна содержанию диоксида серы и сероводорода.

5. Пламенно-фотометрический метод основан на внесении молекул диоксида серы в пламя смеси водород /воздух.

При этом диоксид серы восстанавливается до атомарной серы, из которой вновь образуется молекулы серы (S 2), часть из которых возбуждена.

Возвращаясь в исходное состояние, возбужденные молекулы испускают характерные для серы излучения.

6. Гравиметрический метод – традиционный метод определения концентрации твердых частиц в газовых смесях, связанный с отбором пробы, пропусканием ее через фильтр, взвешиванием фильтра или определением его степени черноты по эталону.

7. Радиоизотопный метод применяется для определения концентрации твердых частиц, которая вычисляется по результатам измерений на фильтре (лента из стекловолокна) до и после нанесения пробы.

8. Электрохимический метод основан на использовании химических сенсорных датчиков, состоящих из двух чувствительных элементов и определенного химического покрытия, на котором происходит адсорбция анализируемого вещества.

9. Хроматографический* метод основан на использовании свойства разделения сложных смесей на хроматографической колонке, заполненной сорбентом.

*Хроматография (греч. – цвет) – метод разделения и анализа смесей, основанный на различном распределении их компонентов между двумя фазами – неподвижной и подвижной.

Проба газа вводится в поток соответствующего газа-носителя простейшей форсункой и вместе с ним пропускается через колонки с твердыми адсорбирующими поверхностями (адсорбентная газовая хроматография), или с нанесенными на твердые поверхности нелетучими жидкостями (газожидкостная хроматография). Отдельные компоненты смеси с различными скоростями перемещаются в колонке, выходят из нее раздельными фракциями и регистрируются. Количественная оценка осуществляется по интенсивности сигнала детектора.

10. Лазерно-локационный* метод (лидарная система контроля) основан на комбинационном рассеивании и дифференциальном поглощении загрязняющих веществ с использованием источника лазерного излучения и предназначен для дистанционного зонирования качества атмосферы.

*Лазер – прибор, испускающий световой луч очень острой направленности, т.е. с очень малой расходимостью лучей. Все излучение лазера собирается в пятнышко площадью ~ 10- 6 см 2 , в котором создается огромная плотность мощности (до 10 т Вт/см 2). Лазерный луч при своем распространении – рассеивается молекулами, частицами, неоднородностями воздуха, поглощается и изменяет свои физические параметры (частоту, форму импульса и др.), при этом появляется свечение (флюоресценция), что позволяет качественно и количественно судить о тех или иных параметрах среды.

Лидар кругового обзора, устанавливается в промышленных зонах, вблизи автомагистралей на доминирующих строениях и предназначен для непрерывного контроля выбросов аэрозолей SО 2 , СО на территориях радиусом от 7 до 15 км.

МЕТОДИКИ МОНИТОРИНГА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

Основными веществами, загрязняющими атмосферу, явля­ются – окислы азота, серы, и углерода, фенолы, аммиак, хлор, ра­диоактивная пыль и суперэкотоксиканты.

На уровень загрязнения атмосферы влияют следующие условия погоды*:

1. Инверсия (особенно приподнятая инверсия) возника­ет, когда массы теплого воздуха распространяются над регионом и препятствуют выносу загрязнителей в атмосферу. При этом температура почвы ниже температуры воздуха.

2. Ураганы, при которых скорость ветра превышает 30 метров в секунду. Они возникают в определенных местах Мирового океана при резком повышении температуры морской воды; при движении ураганы разрушают все на своем пути.

3. Туман (промышленный и фотохимический смог) отрицательно воздействующий на окружающую среду (в частности, приводит к выпадению кислотных дождей) и создает неблагоприятные условия для жизни человека.

4. Штиль. При отсутствии ветра (V в = 0 – 0,5 м/с) над поверх­ностью земли создаются условия для застоя воздуха. Запирающий слой кислых газов и пыли при этом снижается над местностью. От высоких источников загрязнения (высоких дымовых труб) дым не поднимается столбом вверх. С низкими источниками за­грязнения (выхлопные трубы автотранспорта) дело обстоит ещё хуже отходящим газам некуда деться, и это усугубляется плохим качеством сжигаемого в автомобилях бензина и дизельного топлива.

5. Осадки. При определенной метеорологической обстановке создаются условия для образования кислотных дождей, что отрицательно сказывается на здоровье человека, снижает урожай­ность сельскохозяйственных культур и является причиной кор­розии металлов.

6. Видимость в атмосфере. На состояние этого метеорологи­ческого фактора влияет наличие в воздухе взвешенных жидких и твердых частиц (капли воды, пыль).

7. Излучения. Электромагнитные излучения, в том числе инсоляция, магнитные и радиационные излучения, в той или иной мере зависят от метеоусловий. Солнечная радиация инициирует магнитные бури; электромагнитные явления в атмосфере вызывают грозы; радиационные явления ионизирующего ха­рактера зависят от наличия в атмосфере частиц пыли с высоким уровнем радиации.

Знание законов метеорологии позволяет оценить такие экологические явления, как рассеяние загрязняющих веществ, обра­зование смогов (ядовитых туманов), инверсия (способность на­гретого загрязненного воздуха опускаться к охлажденной земле), образование шлейфа дыма от труб промышленных предприятий, проветриваемость жилых массивов.

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ВЫХЛОПНЫМИ ГАЗАМИ АВТОМОБИЛЕЙ.

Для оценки загрязнения атмосферы на постах при дорожном мониторинге чаще всего используют отечественные контрольно-измерительные комплексы «Пост-1» «Воздух-1», АСКЗА, «Атмосфера-2», где наряду с эколо­гическими параметрами измеряются и метеорологические харак­теристики, что позволяет прогнозировать природную ситуацию.

Место для размещения приборов выбирается на тротуаре и на середине разделительной полосы, при ее наличии. При отсутствии тротуара приборы размещают на расстоянии от проезжей части равном половине ширины проезжей части одностороннего движения.

Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха на автомагистралях и в прилегающей жилой застройке дается на основе натурных наблюдений и включает в себя:

1. Определение в воздухе основных компонентов выхлопных газов.

2. Определения уровня транспортного шума.

3. Определение метеорологических параметров.

Наличие этих данных наблюдений позволяют изучить:

1. Влияние транспортного потока на уровень загрязнения атмосферного воздуха.

2. Отработать методику осуществления экологического мониторинга автомобильных, дорог и транспортных потоков.

3. Управление потоками в режиме реального времени.

Контроль содержания токсичных выбросов в отработавших газах (ОГ) автомобилей проводится в два этапа:

На первом (визуальном) этапе проводится осмотр дороги:

1. Дорога разбивается на участки. Из них выбирают наиболее загруженные и характерные.

Характерные участки автомобильной дороги можно представить по типам:

1 тип - перегонные участки, где движение транспорта происходит с постоянной скоростью. Удельные выбросы токсичных компонентов ОГ наименьшие.

2 тип - перекрестки, где происходит снижение скорости, торможение, разгон, возможны остановки (светофор), работа двигателя на холостом ходу.

3 тип - места остановок транспорта, площадки и стоянки отдыха.

На стоянках автомобильный двигатель значительное время работает на холостом ходу, а при отъезде часто используется режим разгона. Эти режимы работы двигателя характеризуются повышенными объемами выбросов угарного газа, углеводородов, оксидов азота и т.д.

На втором этапе на выбранных участках дороги производится инструментальная оценка уровня загрязнения в соответствии с действующими методиками.

Предварительно перед вторым этапом определяется интенсивность движения на характерных участках дороги:

1. В течение 2-3 недель ежедневно, в период с 5 - 6 ч утра до 21- 23 ч вечера, а на транзитных автомагистралях в течение суток, подсчитывают количество проходящих в прямом и обратном направлениях транспортных средств по пяти основным категориям: легковые, грузовые, автобусы, автомобили и автобусы с дизельными двигателями, мотоциклы.

2. Подсчет количествапроходящих транспортных единиц производится в течение 20 минут каждого часа, а в 2-3 часовые периоды наибольшей интенсивности движения через каждые 20 минут.

3. На основании результатов натурных исследовании вычисляют средние значения интенсивности движения автотранспорта в течение суток в каждой из точек измерений.

Во время проведения замеров определяются:

1. Средние за 20 минут величины концентраций углеводородов (С n Н m), озона (О 3), окислов азота (NО Х), соединений серы (Н 2 S, S0 2).

2. Средние за час концентрации оксида углерода (СО).

3. Средние трехчасовые концентрации пыли.

4. 30 минутные данные о метеорологических величинах.

На основании полученных данных определяют:

1. Максимальные значения концентраций основных примесей, выбрасываемых автотранспортом в районах автомагистралей.

2. Периоды их наступления при различных метеорологических условиях и интенсивности движения автотранспорта.

3. Определяют границы зон и характер распространения примесей

с удалением от отдельной автомагистрали или группы автомобилей, расположенных параллельно на некотором расстоянии друг от друга.

4. Выявляют особенности распространения примесей в жилых кварталах различного типа застройки и в зеленных зонах, примыкающих к автомагистралям.

5. После чего строят блок-схему алгоритма инвентаризации источников выбросов рис. 2.1.

Разрешение на функционирование.

Рис. 2.1. Блок-схема алгоритма инвентаризации источников выбросов.

Согласно данной схеме, на основании расчетов и прямых измерений:

На первом этапе определяется номенклатура вредных веществ, поступающих в окружающую среду в нормальном (проектном) режиме функционирования.

Полученныезначения концентраций вредных веществ сопоставляют с фоновыми концентрациями для зоны влияния.

Суммарныезначения концентраций сопоставляют с действующими ПДК и по результатам сравнения принимают соответствующие решения о дальнейшем функционировании источников.

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ C ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОИНДИКАЦИОННЫХ МЕТОДОВ

Наиболее информативными являются различные виды лишайников (Lесаnога, Usnога, Аlесtоriа, Сеtrаriа.).

Даже незначительное наличие антропогенных загрязнений (диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и т.д.) в воздухе ими очень хорошо диагностируются: сначала исчезают кустистые, потом листоватые и, наконец, накипные формы.

Из высших растений повышенную чувствительность к антропогенным загрязнениям имеют хвойные породы – кедр, ель, сосна.

БИОИНДИКАЦИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА ПО СОСТОЯНИЮ СОСНЫ .

Считается, что для условий лесной полосы России наиболее чувствительны к загрязнению воздуха сосновые леса. Это обуславливает выбор сосны как важнейшего индикатора антропогенного влияния, принимаемого в настоящее время за«эталон биодиагностики». Информативными по техногенному загрязнению являются морфологические и анатомическиеизменения, а также продолжительность жизни хвои. Так как при хроническом техногенном загрязнении лесов наблюдается повреждение и преждевременное опадение хвои сосны, отмечается снижение массы хвои на 30-60% в сравнении с контрольными участками.

Важнейшим звеном обеспечения качества атмосферного воздуха является система контроля его состояния, которая включает: наблюдение за состоянием воздуха и прогнозирование его изменений; установление и оценка источников загрязнения; предупреждение повышенного уровня загрязнений.

Контроль качества воздуха населенных пунктов предусматривает организацию и функционирование стационарных, маршрутных и передвижных постов наблюдения за загрязнением атмосферы.

Стационарный пост наблюдений предназначен для обеспечения непрерывной регистрации загрязняющих веществ (СО,SO 2 ,NO 2 , аммиак, формальдегид, пыль и др.) и регулярных проб атмосферы для дальнейшего анализа. Отбор проб чаще всего осуществляется 4 раза в сутки в течение всего года. Полученные данные используются для расчета среднесуточной концентрации загрязняющих веществ за год

Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб воздуха в нескольких точках местности согласно временному графику.

Передвижной пост предназначен для отбора проб под газовым факелом. При этом пробы должны отбираться по направлению ветра в точках пересечения оси факела и концентрических окружностей с радиусами: от 0,2 до 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 15 и 20км.

Размещение стационарных и маршрутных постов должно способствовать установлению максимальных концентраций загрязняющих веществ. Обычно посты размещают концентрическими кругами в точках пересечения с радиальными линиями, показывающими стороны света. В центре круга должен находиться источник загрязнения.

Минимальное количество постов зависит от численности населения города:

Численность, млн чел. 0,5…1,0 1…2 >2

Количество постов, шт. 5…10 10…15 15…20

При определении приземных концентраций отбор проб осуществляется на высоте 0,5…3,5м от уровня земли.

Наблюдения по полной программе проводят ежесуточно в 1, 7, 13 и 19 часов по местному времени. При неблагоприятных метеорологических условиях наблюдения выполняют каждые 3 часа. Продолжительность отбора проб при определении разовых концентраций – 20 мин.

В крупных городах Украины контроль состояния атмосферного воздуха осуществляют с помощью автоматизированных систем качества воздуха. Наличие непрерывной информации о состоянии атмосферного воздуха в таких городах позволяет оперативно принимать необходимые меры для устранения чрезмерных загрязнений путем снижения выбросов загрязнителей промышленных предприятий и потоков автотранспорта.

4.3. Эффект суммации и его учет

В реальных условиях производства в выбросах и сбросах предприятий (а, следовательно, в атмосферном воздухе и водных объектах) присутствует не одно, а смесь различных загрязняющих веществ.

В воздухе населенного пункта, например, могут содержаться вещества от разных предприятий, ТЭС, транспорта. Многие из этих веществ обладают сходным токсическим действием на организм человека, а значит, в подобных случаях суммарная концентрация таких веществ может превышать предельно допустимую для каждого в отдельности . Кроме того, ряд соединений обладают синергетическим эффектом, т.е. токсичность одного в присутствии другого усиливается. Эффект синергизма хорошо виден на следующем примере: диоксид серы ослабляет защитные механизмы дыхательной системы и тем самым делает организм более восприимчивым к канцерогенам, и неблагоприятное воздействие от их совместного присутствия возрастает примерно в два раза.

Это явление называют эффектом суммации вредного воздействия, и его необходимо учитывать при нормировании как содержания, так и поступления загрязняющих веществ в окружающую среду.

Эффектом суммации при совместном присутствии обладают, в частности: ацетон и фенол; диоксид азота, озон и формальдегид; оксид углерода, диоксид азота и формальдегид; диоксид серы, оксид углерода, фенол и пыль; диоксид азота, диоксид серы и аммиак; диоксид серы и фенол; диоксид азота и диоксид серы. Перечень наиболее распространенных загрязнителей атмосферного воздуха, обладающих эффектом суммации, приведен в табл. 4.1.

Таблица 4.1 – Перечень некоторых веществ, для которых необходим

учет эффекта суммации (+) в атмосферном воздухе

Вещество

Номера веществ, приведенных по вертикали

Диоксид азота

Диоксид серы

Оксид углерода

Сероводород

Формальдегид

Рассмотрим следующий пример. Допустим, что в воздухе населенного пункта одновременно присутствуют диоксид азота и диоксид серы в концентрациях 0,06 и 0,04мг/м 3 соответственно. Установленные для них ПДК составляют 0,085 и 0,05мг/м 3 соответственно. Следовательно, концентрация каждого вещества отвечает нормативу ПДК. Но ихсуммарная концентрация составляет 0,06+0,04=0,1 мг/м 3 , т.е. превышает ПДК для каждого из них в отдельности, а, следовательно, и уровень загрязнения воздуха превышает допустимую норму.

Поэтому известное условие: СПДК следует записать в иной форме, которая учитывает эффект суммации: С/ПДК1. Совершенно очевидно, что, сколько бы вредных веществ ни присутствовало в воздухе одновременно, последнее условие должно строго соблюдаться.

Таким образом, качество воздуха будет отвечать установленным нормативам, если

где С 1 , С 2 ,….С n – концентрация вредных веществ, обладающих эффектом суммации; ПДК 1 , ПДК 2 ,…ПДК n – соответствующие им предельно допустимые концентрации.

Уравнение (4.1) показывает, что сумма отношений концентраций вредных веществ, обладающих эффектом суммации, к соответствующим им ПДК не должна превышать единицы.

Поэтому в приведенном выше примере в соответствии с уравнением (4.1) концентрация NO 2 не должна превышать 0,045 мг/м 3 , SO 2 – 0,023 мг/м 3 . Только в этом случае сумма отношений С/ПДК для этих соединений окажется меньше единицы:

и качество воздуха будет соответствовать установленным нормативам.

Аналогичным образом эффекты суммации учитывают и для водных объектов.

Вместе с тем, следует заметить, что суммарные ПДК не отражают реальную норму эффекта, вызываемого воздействием тех же токсичных веществ на организм человека, поскольку они вычисляются расчетным путем, исходя из соотношения наблюдаемой концентрации загрязнителей и принятыми для них ПДК.

Для исправления этого недостатка предлагают использовать другие показатели. Так, для интегральной оценки состояния воздушного бассейна применяют индекс суммарного загрязнения атмосферы:

(4.2)

где q i – средняя за год концентрация і-го вещества в воздухе;

А і – коэффициент опасности і-го вещества, обратный ПДК этого вещества: А і =1/ПДК і ;

С і – коэффициент, зависящий от класса опасности вещества: С і =1,5; 1,3; 1,0 и 0,85 соответственно для 1, 2, 3 и 4 классов опасности (сведения о классах опасности веществ приведены в разделе 7).

Индекс І m является упрощенным показателем и рассчитывается обычно для m=5 – т.е. наиболее значимых концентраций веществ, определяющих суммарное загрязнение воздуха. В эту пятерку чаще других входят такие веществ, как диоксиды азота и серы, аммиак, формальдегид, 3,4-бензпирен, пыль. Значение индекса І m изменяется от долей единицы до 15…20 – чрезвычайно опасных уровней загрязнения. Высокий индекс загрязнения имеют такие города Украины, как Кривой Рог, Мариуполь, Запорожье, Днепродзержинск, Алчевск.

Кроме того, чтобы определить состояние загрязнения воздуха несколькими веществами, которые действуют одновременно, очень часто используют комплексный показатель – индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Для его расчета, нормированные на соответствующие значения ПДК, средние концентрации примесей с помощью расчетов приводят к концентрации SO 2

а полученные значения К і складывают. Полученный таким образом показатель ИЗА указывает, в сколько раз суммарный уровень загрязненности атмосферы несколькими веществами превышает ПДК двуокиси серы.

Для каждого населенного пункта определен конкретный перечень пяти приоритетных примесей, по которым рассчитывается индекс загрязнения атмосферы ИЗА 5 .

Методы контроля за состоянием загрязнения атмосферы

Для анализа примесей, содержащихся в атмосфере, применяют приборы, называемые газоанализаторами. Газоанализаторы позволяют получать непрерывные по времени характеристики загрязнения воздуха и выявлять максимальные концентрации примесей, которые могут быть не зафиксированы при методическом отборе проб воздуха по нескольку раз в сутки.

Газоанализаторы различают по типам определяемых примесей (CО 2 ,NО 2), принципам действия, диапазону измеряемых концентрации. В этих приборах примеси, содержащиеся в воздухе, взаимодействуют со специальными реагентами. Концентрацию примесей определяют по характеру или показателям интенсивности реакции.

Региональные инструментальные методы анализа основаны на автоматизированной системе контроля за загрязнением воздуха в промышленном регионе или на нескольких предприятиях. Такая автоматизированная система контроля позволяет получать по каналам связи (телефонным линиям) непрерывную информацию о концентрации примесей. Информация поступает от автоматических газоанализаторов, установленных в различных местах региона или вокруг крупных промышленных объектов, а иногда на конкретных технологических установках.

Информация, полученная по каналам автоматической телефонной сети, в центре сбора выводится на индикационное табло, а затем обрабатывается по специальной программе. Если в отдельных пунктах отмечается повышение концентраций примесей, то по данным о метеорологических параметрах (в частности о силе ветра) можно судить, чем это вызвано, и от какого источника поступают примеси и передать указания о необходимости сокращения выбросов данному источнику.

Особое значение такие системы имеют для территориально-производственных комплексов, включающих многие предприятия различных типов, связанных единым технологическим циклом, сырьевыми, энергетическими и другими транспортными потоками.

Глобальный мониторинг осуществляется в основном зондированием атмосферы. Для этого используют оптическую ирадиолокационную аппаратуру, которая позволяет определить на разных высотах атмосферы такие загрязнения, как СО, CО 2 , СН 4 , NО 3 .

В настоящее время во всём мире повышенное внимание уделяется использованию и разработке лазеров для дистанционного анализа загрязнений атмосферы. Автоматизированные приборы на основе лазеров, выпускаемые серийно, получают всебольшее распространение.

Приборы, представляющие собой сочетание лазера и локатора, называются лидарами.С их помощью изучают пространственное распределение примесей в воздухе. Лазерные аэрозольные спектрометры предназначены дляисследования в автоматизированном режиме содержания аэрозолей в воздухе (как в городах, так и за их пределами).

Лазерные устройства дифференциального сканирования успешно используются для измерения на уровне десяти тысячных долей процента SО 2 в движущихся за ветром потоках (хвостах) из труб промышленных предприятий и электростанций.

Все перечисленные системы и методы мониторинга окружающей среды служат для накопления и анализа информации о состоянии природной среды. Данные, полученные этими методами, используются для моделирования процессов в окружающей среде, составления научных прогнозов. На основе научных прогнозов вырабатываются практические рекомендации по совершенствованию охраны природы.

Контрольные вопросы:

1. Как проявляется влияние антропогенного фактора на экологическое состояние окружающей природной среды?

На тер­ритории РФ осуществляется государственный контроль за чистотой атмосферы в рамках ЕГСЭМ (детально см. выше подраздел 4.3).

Согласно ГОСТ 17.2.3.01-86 и РД 52.04.186-89 кроме стаци­онарных постов наблюдения, могут быть посты маршрутные и передвижные (подфакельные). Они размещаются только в населенных пунктах, кроме территорий промпредприятий. Их число устанавли­вается в зависимости от местных условий (численности населе­ния, рельефа местности и т.д.). Так, в зависимости от числен­ности жителей города, минимальное количество стационарных пос­тов должно быть: до 50 тыс.чел. - 1 пост; до 100 тыс.чел, - 2; 200...500 тыс.чел. - 3...5; 0,5..,1 млн. чел. - 5...10 и более 2 млн. чел. - 15...20 (г. Москва имеет 23 таких поста, г, Санкт-Петербург - 12, а г. Тверь - 5). Они расположены в квар­талах жилой застройки, районах с наибольшим скоплением приме­сей вблизи автомагистрали и на расстояниях 10...40 высот труб, выбрасывающих 3В. На постах осуществляются непрерывные наблю­дения и регистрация содержания 3В по классам приоритетности, регулярный отбор проб воздуха для последующих анализов. Стаци­онарные посты оборудуются павильонами типа "Пост-2" или "Воздух-1". Маршрутные посты обслуживаются передвижными автолабо­раториями типа "Атмосфера-II”, каждая из которых за рабочий день объезжает 4-5 фиксированных точках местности и производит регулярный отбор проб воздуха по заданному во времени графику. Передвижные посты размечаются под дымовым или газовым факелом и обслуживаются специально оборудованными автомашинами.

Приоритетность замеров 3В определяется по методике ОНД-90, которая учитывает массу выбросов, их непосредственное воздействие на биосферу, устойчивость к дальнейшим превращениям и отдаленные последствия по времени воздействия этих выбросов. В РФ к 1 классу приоритетности для атмосферного воздуха отнесены и взвешенные вещества (пыли).

Согласно Правилам контроля качества воздуха в насаленных пунктах (см. ГОСТ 17,2.3.01-86) наблюдения на стационарных постах ведутся по 4 программам: полная (П), неполная (HП), сокращенная (СС) и суточная (С). Так, программа П предназначе­на для получения информации о разовых и СрС концентрациях. Она выполняется ежедневно путем непрерывной регистрации с помощью автоматических устройств или дискретно через равные промежутки времени не менее 4 раз с обязательным отбором в 1, 7, 13, и 19 ч по местному времени. Программу НП разрешается проводить ежедневно в 7, 13 и 19 ч местного времени для получения инфор­мации только о разовых концентрациях. Программа СС также про­водится дли получения информации о разовых концентрациях ежедневно в сроки 7 и 13 местного времени. Программа С предназначена для получения информации о СрС концентрациях путем непре­рывного суточного отбора. При реализации этих программ одновременно определяют метеорологические параметры: направление и скорость ветра, температуру воздуха, состояние погоды и под-стилающей поверхности.


На стационарных опорных постах (в г. Тверь их 3 - около Тверецкого моста, вблизи Центрального рынка на ул. Ефимова и в микрорайоне "Чайка") наблюдают за содержанием пыли, CO и (основные ЗВ) и специфическими 3В, характерными для промышленных выбросов данного населенного пункта /для г. Тверь такими являются сероводород, сероуглерод, , бенз(а)пирен и тяжелые металлы/. На стационарных неопорных постах наблюдения (в г. Тверь – микрорайоны "Южный" и "Юность") проводятся только за специфическими 3В. На них допускаются наблюдения и за ос­новными 3В, но по программе СС. На маршрутных постах наблюде­ния ведутся как за основными, так и специфическими 3В; на перед­вижных постах – только специфическими 3В, характерными для данного промпредприятия.

Наряду с госконтролем за чистотой воздуха, согласно ОНД-90 в РФ действует система контроля ИЗА, т.е. определяется состав и количество 3В по источникам. Она функционирует на го­сударственном, отраслевом и производственном уровнях. Госконтроль обеспечивают Госкомэкология РФ, республиканские, краевые и областные комитеты ООС; отраслевой контроль осуществляют отраслевые организации, на которые возложены задачи по охране ОПС; производственный контроль - специализированные подразде­ления предприятия или центральные внутриведомственные службы. Результаты таких контролей за ИЗА концентрируются в первой подсистеме ЕГСЭМ (см. выше подраздел 4.3).

При контроле чистоты атмосферы в регионах и выбросов в атмосферу используют инструментальный, инструментально-лабора­торный, индикаторный и расчетный методы, а также метод конт­роля выбросов по результатам анализа фактического загрязнения атмосферы. О первых трех методах детально изложено в лабора­торном практикуме [З], а о других см. ниже.

Расчетный метод основан на определении массовых выбросов 3В по данным о составе исходного сырья и топлива, технологи­ческом режиме и т.п. При этом руководствуются ОНД-86 и другими НТД по ОП. Он применяется для предварительной оценки или при невозможности или экономической нецелесообразности прямых из­мерений. С методиками расчета уровней загрязнения от ИЗА сту­дент может познакомиться в разделах 2, 3 и 5 пособия , а при залповых выбросах СДЯВ - в разделе 4 данного пособия.

Метод контроля выбросов по результатам фактического заг­рязнения атмосферы основан на определении фактических уровней загрязненности воздуха выбросами предприятия за его пределами и последующем их сравнении с эталонными (с учетом направления и скорости ветра). Его применяют для контроля большого числа мелких ИЗА, в том числе неорганизованных и рассредоточенных на территории предприятия. Результаты такого контроля оформляют на схеме или генплане предприятия или промышленной площадки (зоны) и сравнивают с нормативами (т.е. суммарными ПДВ или ВСВ). установленными для предприятия или промышленной площадки (зоны) в целом. На чертежах приводят условные обозначения ма­териальных выбросов ИЗА, соответствующие ГОСТ 17.2.1.01-76*. Последний присваивает выбросу соответствующий индекс, который характеризует агрегатное состояние, химический состав, размер частиц и массу веществ ИЗА. Так, агрегатное состояние выброса обозначается буквенным индексом А (газообразный), К (жидкий) или Т (твердый).

Химический состав выброса обозначается цифровым индексом, состоящим из двух цифр: 01 (), 02 (СО), 03 (NOx), 04 (фтор и его соединения), 05 (сероуглерод), 06 (сероводород), 07 (хлор), 08 (синильная кислота и цианиты), 09 (ртуть и ее сое­динения), 10 (аммиак)... 23 (сажа), 24 (металлы и их соединения), 25 (пыль) и 26 (прочие вещества).

Размер частиц обозначается цифровым индексом: 1(менее 0,5 мкм), 2 (от 0.5 до 3 мкм включ.), 3 (от 3 до 10 мкм включ.), 4 (от 10 до 50 мкм включ.) и 5 (от 50 мкм); масса вещества - цифровым индексом: 1 (менее 1 кг/ч), 2 (от 1 до 10 кг/ч включ.), 3 (от 10 до 100 кг/ч включ.), 4 (от 100 до 1000 кг/ч включ.), 5 (от 1000 до 10000 кг/ч включ.) и 6 (oт 10000 кг/ч и выше).

В целом структура построения условного обозначения выбросов ИЗА в краткой форме следующая:

При отсутствии какого-либо индекса ставят цифру 0. В результате условное обозначение выбросов ИЗА выглядят так: Т.25.2.2 или твердый выброс, состоящий из пыли с размером частиц от 0,5 до 3 мкм и массой 8 кг/ч; А.01.05.К.20.2.3.Т.23.1.3 или выброс, состоящий из сернистого ангидрида с массой 2100 кг/ч, кислоты с размером частиц от 0.5 до 3 мкм и массой 56 кг/ч. сажи с размером частиц менее 0,5 мкм и массой 73 кг/ч; К. 07.04 или жидкий выброс, состоящий из хлора массой 215 кг/ч.

Разбор некоторых аспектов экологической доктрины Российской Федерации

2.3.1 Мониторинг и контроль состояния атмосферы

Наблюдение за состоянием атмосферного воздуха могут производить как в местах интенсивного техногенного воздействия (городах, промагломерациях) так и в удаленных от источников загрязнения районов. Сеть наблюдающих станций РФ включена в Единую Государственную Службу Экологического Мониторинга (ЕГСЭМ), исследования проводят по физическим, химическим и биологическим показателям.

Для получения информации о изменчивости состояния атмосферного воздуха проводят предварительное обследование состояния атмосферного воздуха на определенной территории с помощью передвижных средств, так можно определить границы промышленных комплексов, окрестности их влияния. После обработки полученной информации устанавливаются границы, контрастность загрязнения. Об общем состоянии воздушного пространства может сообщать наблюдательный пост, также он может контролировать источники выбросов. На таких постах обязательно производят замеры пыли, SO 2 , CO, NO 2. Выбор других веществ определяется спецификой производства и частотой превышений ПДК (предельно допустимых веществ). Пост должен находиться вне аэродинамических тени зданий и зоны зеленых насаждений, территория должна хорошо проветриваться, не подвергаться влиянию источников возможного выброса загрязнителей (автостоянок, мелких предприятий). Количество таких постов зависит от рельефа, особенностей промышленности, от структуры местности (жилая, промышленная, зеленая зона и т.д.), а также от численности населения. Ниже представлена таблица (2.2), представляющая зависимость количества постов от численности населения

Таблица 2.2 - Зависимость количества постов от численности населения

В недавно установленных постах могут быть установлены газоанализаторы и использоваться приборы «Компонент» с узлом отбора проб для определения запыленности воздуха и автоматическим контроля температуры и относительной влажности. Наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха должны проводиться круглогодично и независимо от природных условий.

Самым важным элементом контроля атмосферного воздуха является отбор проб, если он выполнен неправильно, то дальнейший анализ теряет свой смысл. Возможны два способа отбора проб атмосферного воздуха: аспирационный (поглощение воздуха специальным прибором) и заполнением сосудов ограниченной емкости. Для исследования газообразных примесей пригодны оба способа, для контроля за веществами в виде аэрозолей только первый. При аспирационном способе анализируемое вещество концентрируется в поглотительной среде. Для точного определения расход воздуха в приборе должен быть большим: десятки и сотни литров в минуту. Лучшим способом определения концентраций вредных веществ в атмосфере является непрерывный отбор воздуха в течение 24 часов.

Лабораторно-аналитическое обеспечение деятельности в области обращения с опасными отходами

Экологический контроль в соответствии со ст...

Механизм регулирования состояния водоемов

Прогнозирование состояния водоемов или других природных систем основывается на изучении и анализе закономерностей их развития, изменчивости при действии антропогенных и других факторов. Оно базируется на стандартах...

Мониторинг загрязнения вод суши

Мониторинг окружающей среды в Московской области

Главной водной артерией является р. Волга, которая протекает на небольшом (12 км) участке Верхне-Волжской низменности, по которому проходит граница с Тверской областью. Остальные реки являются ее притоками или притоками следующих порядков...

Мониторинг среды обитания

Задание 6.Какова допустимая концентрация ртути в воздухе? Чувствительность индикаторной бумаги для регистрации паров ртути (способ приготовления рассмотрен в предыдущей задаче) составляет 5*10-7мг/мл. Определите...

Проблема загрязнения биосферы

Под мониторингом (от лат. «монитор» -- напоминающий, надзирающий) понимают систему наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды. Основной принцип мониторинга -- непрерывное слежение...

Проблема загрязнения водных объектов

Практикуются три основных метода очистки сточных вод. Первый существует давно и наиболее экономичен: сброс сточных вод в крупные водотоки, где они разбавляются пресной проточной водой, аэрируются и нейтрализуются естественным образом...

Для получения реальной информации о состоянии и уровне загрязнения различных объектов окружающей среды (согласно подпункту экологической доктрины - «обеспечение достоверности и сопоставимости данных экологического мониторинга по...

Разбор некоторых аспектов экологической доктрины Российской Федерации

Основными задачами по контролю и мониторинга природных является систематическое получение отдельных и/или обобщенных данных о качестве воды и обеспечение этими данными заинтересованные организации...

Разбор некоторых аспектов экологической доктрины Российской Федерации

В качестве загрязнителей почвы рассматривают такие загрязняющие вещества как газы и гидрозоли, сложные органические соединения (бензол, диоксин, пиридин). Негативные последствия проявляются на региональном и даже глобальном уровне...

Система экологического менеджмента нефтегазодобывающего предприятия на примере ООО "Лукойл - Западная Сибирь"

ОССЖ должны быть оборудованы техническими средствами для контроля уровней, давления, расходов при хранении, транспортировании и внесении животноводческих стоков...

Экология

В соответствии со Статьей 1 Федерального закона «Об охране окружающей среды» экологический контроль это система мер, направленная на предотвращение, выявление и пресечение нарушения законодательства в области охраны окружающей среды...