Мониторинг состояния атмосферного воздуха вопросы для проверки. Методы мониторинга атмосферного воздуха. Общее понятие о мониторинге атмосферного воздуха

2.3.1 Мониторинг источников загрязнения

Стокгольмская конференция (1972 г.) по окружающей среде положила начало созданию глобальных систем мониторинга со­стояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) , включая и систему наблюдения за состоянием атмосферного воздуха. Последняя явля­ется сложной информационной системой, оперирующей данными на всех земных масштабах и уровнях, начиная с глобального уров­ня и кончая имиактными уровнями.

Вообще удобно всю систему мониторинга воздушной среды представлять в виде пирамиды, на самом верху которой проводятся фоновые измерения в самых чистых местах планеты, удаленных от мест активной человеческой деятельности на тысячи километров (т.е. осуществляется глобальный фоновый мониторинг. Ниже на этой пирамиде располагается система регионального мониторинга, еще ниже - импактного. Последний термин происходит от англий­ского слова " impact", которое означает непосредственное влияние (воздействие). Таким образом, системы импактного мониторинга географически размещаются в местах активной человеческой дея­тельности.

Система была бы неполной, если бы не включала наблюдение за источниками выбросов на самих предприятиях (мониторинг ис­точников). Предполагалось, что такие наблюдения должны произ­водиться на самих предприятиях имеющимися или создаваемыми там службами или с использованием внешних услуг. В условиях от­лаженной экономики и развитой нормативно-правовой базы рыноч­ных стран, последние довольно быстро (хотя и не безболезненно!) приспособились к контролю экологической обстановки фактически с двух сторон (имеется в виду сочетание контроля импактных зон и контроля на самом предприятии, которое, конечно, тоже входит в импактную зону).

Мониторинг источников на российских предприятиях также осуществляется внутренними службами. Однако это делается не по­всеместно, а только на самых крупных, передовых предприятиях или предприятиях повышенной опасности. Более того, экономиче­ская ситуация последнего времени стала главным препятствием на пути развития внутризаводского контроля источников выбросов. В реальности указанная пирамида мониторинга воздуха в России ока­залась "повисшей в воздухе". Именно поэтому в проекте единой го­сударственной системы экологических наблюдений (ЕГСЭН) мони­торингу источников отведено важное место в общей системе эколо­гических наблюдений.

Желательно изолировать все возможные источники газовых выбросов, а собранные газы направить на соответствующие системы очистки-обезвреживания. При этом могут быть достигнуты не толь­ко природоохранные цели, но и получена определенная экономиче­ская выгода от рекуперации ценных компонентов. В таком случае говорят об организованных источниках газовых выбросов. К со­жалению, далеко не все источники могут быть изолированы, т.е. ор­ганизован целенаправленный отток газов через трубы и газоходы в очистное технологическое оборудование.

В зависимости от степени совершенства производства органи­зованные источники по мощности составляют от 0 % (несовершен­ное производство) до почти 100 % (совершенное производство). Для российских предприятий эта цифра в среднем близка к 30 %. Ос­тавшиеся 70 % газовых выбросов рассеиваются через окна, фонари и другие цеховые негерметичности. Так создается неорганизован­ный, как правило, площадной выброс.

По геометрическим особенностям источников их можно раз­делить на точечные, линейные и площадные. Условность этих по­нятий очевидна. Город, как источник загрязнения атмосферы, может рассматриваться как точка (на карте). В то же время его нельзя рас­сматривать как точку при описании распространения загрязняющих веществ на расстояния порядка диаметра самого города. В этом слу­чае город - площадной источник. Пример линейного источника - ав­тотрасса. Введенные понятия важны при моделировании процессов распространения примесей в атмосфере.

Типы загрязняющих веществ. Одновременно с характером источников важно учитывать сте­пень консервативности 3В. Примесь считается полностью консер­вативной, если рассеиваемое в про­странстве вещество не реагирует, не поглощается каплями дождя, не подвергается фотохимическим превращениям, не адсорбируется почвой и т.п. Такие вещества имеют очень большое время жизни в атмосфере и потому переносятся на большие расстояния воздушны­ми потоками без изменения. Считают, что, если время жизни загряз­няющего вещества превышает 1 год, то его можно отнести к гло­бальным. Глобальные 3В, будучи выброшенными в одном месте, через год настолько хорошо перемешиваются в атмосфере, что их концентрация становится практически одинаковой. Примером гло­бальных загрязняющих веществ (ГЗВ) могут служить СО2, фреоны и суперэкотоксиканты типа диоксинов, дибензофуранов и ПХБ. ГЗВ создают проблемы планетарного масштаба.

Региональные 3В обладают или меньшим временем жизни, или выбрасываются в количестве, которое значимо только в пределах региона, а не всей планеты; они возникают как результат peгиональной деятельности человека и создают проблемы регионального же уровня.

Локальные 3В обладают или еще меньшим временем жизни, или их количество так мало, что не следует учитывать воздействие таких 3В на региональном уровне. Воздействие этих 3В значимо только в данном месте. В подавляющем большинстве случаев мест­ным комитетам по охране окружающей среды приходится иметь де­ло с локальными 3В.

Неконсервативные 3В, претерпевая физико-химические превращения, трансформируются в иные вещества и продукты, ко­торые могут оказаться как менее, так и более токсичными, чем ис­ходные (первичные 3В). Вторичные вещества и продукты, обла­дая иными свойствами, нежели первичные, находят свои геофизи­ческие и биологические барьеры, которые задерживают их от пе­ремещения в пространстве. Для организации мониторинга (особен­но комплексного, когда наблюдения ведутся по всем средам, вклю­чая и биотическую) очень важно обнаружить эти барьеры, ибо 3В накапливаются именно на барьерах и в их ближайших окрестностях. Такая идеология делает мониторинг гораздо более дешевым, по­скольку открывает способ мониторинга, не требующий подробного наблюдения за загрязненностью сред в пространстве и во времени.

Известно, что эффективный перенос 3В на большие расстоя­ния в пространстве осуществляется главным образом по воздуху даже для тех веществ, которые имеют очень малые парциальные давления своих паров (например, ПХБ, диоксины). Однако в этом случае перенос осуществляется в адсорбированном на аэрозольных частицах состоянии, а депонирующими элементами экосистем ста­новятся барьеры (почвы, донные отложения, места скопления мортмассы животных и растительных организмов и т.д.)

Далеко не все 3В следует рассматривать в качестве объектов наблюдений в различных программах мониторинга, а лишь приори­тетные. Это вызвано прежде всего сильно различающимися эффек­тами 3В на здоровье человека. Поскольку программы мониторинга, о которых идет речь в данном пособии, направлены именно на со­хранение здоровья человека (гомоцентрическая концепция монито­ринга), то главным при определении приоритетности являются са­нитарно-гигиенические аспекты. Вообще же методология выбора приоритетных веществ продемонстрирована группой экспертов, го­товивших решения уже названной Стокгольмской конференции (группа экспертов, работавшая до 1972 г. в Найроби). Согласно этой методологии, определяющими факторами при выборе проритетности веществ являются следующие:

1) размер фактического или потенциально возможного возействия на здоровье человека, на климат и на экосистемы;

2) склонность 3В к деградации или накоплению в тканях чело­века и элементах его трофических цепей;

3) возможность трансформации 3В в различных средах и сис­темах, а также возможность образования вторичных 3В бо­лее токсичных или более склонных к накоплению в тканях человека;

4) мобильность 3В;

5) фактические или возможные тренды концентраций 3В в ок­ружающей среде;

6) частота воздействия;

7) возможность наблюдения за 3В.

2.3.2 Особенности мониторинговых программ

Рассмотрим системный подход к анализу данных наблюдений в различных программах мониторинга и выявим, какие особенности вносит фактор географического масштаба наблюдений в исполне­ние той или иной программы.

Мониторинг источников. Состав газовых выбросов в источнике полностью определяет­ся в качественном и количественном отношениях технологией и ее совершенством. Уровни концентраций 3В в источнике превышают ПДКсс в десятки тысяч раз. Аналитическая задача не сложна, по­скольку состав известен и достаточно стабилен, а уровни концен­траций высоки и не требуют предварительного концентрирования пробы. Вес трудности связаны с взятием представительной пробы из источника, поскольку газовые потоки часто гетерогенны, нагреты до высокой температуры и неоднородны по времени и диаметру газо­хода. Здесь перспективны неконтактные методы анализа, не тре­бующие взятия проб. Данный уровень мониторинга в этом пособии не рассматривается.

Импактный мониторинг. Состав и уровни концентраций в значительной мере (но не полностью) определяются технологиями производств, создающих загрязнение. В данном случае физико-химические процессы в окру­жающей среде и метеорологические условия начинают играть суще­ственную роль в создании наблюдаемых уровней концентраций 3В. Последние иногда превышают ПДКсс в десятки раз. Наблюдается тесная связь между расположением источников, их характеристика­ми, направлением и скоростью ветра и полями концентраций 3В. Наблюдения осуществляются на стационарных, передвижных и подфакельных постах. Стационарные посты оборудованы метеоро­логической аппаратурой и приборами для контроля за 3-4 приори­тетными веществами. Передвижные посты - лаборатории на коле­сах, служащие для уточнения мест расположения стационарных по­стов. Такое уточнение требуется в связи с динамичностью хозяйст­венной деятельности и изменениями характера застройки. Подфа-кельные посты следят за распространением выбросов из заводских труб, сообщая о случаях критических ситуаций особенно в условиях НМУ. Такие службы также снабжены передвижными лаборатория­ми.

Региональный мониторинг. Значительное удаление от предприятий приводит к тому, что уровни концентраций 3В оказываются ближе к фоновым, обычно в пределах ПДКсс или даже ниже. Аналитическая задача усложняется не только вследствие необходимости предварительного концентри­рования примесей, но и сильной вариабельности их величин и каче­ственного состава. Мониторинг в этом случае относится к аэроана­литическим задачам, в которых роль воздушных течений исключи­тельно велика. Необходим учет всей региональной деятельности, включая и сельскохозяйственную, при этом прямую связь между за­грязнением атмосферы и конкретными технологиями установить нелегко. Обычно приходится иметь дело с целым рядом вторичных веществ, возникших в результате фотохимических и биологических процессов.

Региональный мониторинг дает возможность стыковать дан­ные импактного и данные глобального фонового мониторинга, а также позволяет выявить основные пути распространения 3В на большие расстояния. Непосредственные сведения о состоянии за­грязнения атмосферы на региональном уровне могут быть получены по данным наблюдений в небольших населенных пунктах, располо­женных вдали от крупных городов, при условии, что источники за­грязнения воздуха в этих пунктах отсутствуют. Сведения о регио­нальном фоновом загрязнении атмосферы получаются также из данных сети постов наблюдений за трансграничным переносом за­грязняющих веществ.

Косвенным показателем состояния загрязнения атмосферы мо­гут служить данные о химическом составе проб атмосферных осад­ков и снежного покрова. Эти данные характеризуют загрязнения слоя атмосферы, в котором образуются облака, происходит газовый обмен и из которого выпадают осадки и сухие вещества в отсутст­вие осадков.

Данные о содержании веществ в снежном покрове являются важнейшим материалом для оценки регионального загрязнения ат­мосферы в зимний период на больших территориях страны и выяв­ления ареала распространения загрязняющих веществ от промыш­ленных центров и городов. Химический анализ содержания вредных веществ осуществляется методами, используемыми при исследова­нии либо проб атмосферных осадков, либо проб воздуха.

Глобальный мониторинг. Рост выбросов вредных веществ в атмосферу в результате процессов индустриализации и урбанизации ведет к увеличению со­держания примесей на значительном расстоянии от источников за­грязнения и к глобальным изменениям в составе атмосферы, что в свою очередь может привести к многим нежелательным последст­виям, в т.ч. и к изменению климата. В связи с этим необходимо оп­ределять и постоянно контролировать уровень загрязнения атмо­сферы далеко за пределами зоны непосредственного действия про­мышленных источников и тенденцию его дальнейших изменений.

Всемирной метеорологической организацией (ВМО) в шести­десятые годы была создана мировая сеть станций мониторинга фо­нового загрязнения атмосферы (БАТТМоН). Ее цель состояла в полу­чении информации о фоновых уровнях концентрации атмосферных составляющих, их вариациях и долгопериодных изменениях, по ко­торым можно судить о влиянии человеческой деятельности на со­стояние атмосферы.

Нарастающая острота проблемы загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе привела к созданию в семидесятые годы комитета ООН по окружающей среде (UNEP), которым было принято решение о создании Глобальной системы мониторинга ок­ружающей среды (ГСМОС), предназначенной для наблюдения за фоновым состоянием биосферы в целом и в первую очередь за про­цессами ее загрязнения.

Станции фонового мониторинга атмосферы (станции БАП-МоН) ответственны за проведение наблюдений и своевременную отправку полученных первичных данных в курирующие их управ­ления по гидрометеорологии (УГМ) и Главную геофизическую об­серваторию (ГТО) им. А.И.Воейкова.

На УГМ возлагаются задачи по обеспечению и контролю ра­боты фоновых станций, а также по внедрению на них предлагаемых для сети новых методов контроля фонового состояния атмосферы. ГГО является национальным научно-методическим центром работ по фоновому мониюрингу атмосферы в рамках программы БАП-МоН.

Размещение станций. Станции комплексного фонового мониторинга (СКФМ) по своим ландшафтным и климатическим ха­рактеристикам должно быть репрезентативным для данного регио­на.

После выбора района необходимо учесть имеющиеся на дан­ной территории источники загрязнения. При наличии крупных ло­кальных источников (административно-промышленных центров с населением более 500 тыс.человек) расстояние до наблюдательного полигона СКФМ должно составлять не менее 100 км. Если это вы­полнить невозможно, то следует расположить СКФМ таким обра­зом, чтобы повторяемость воздушного потока, обусловливающего перенос загрязняющих веществ от источника в направлении стан­ции, не превышала 20-30%.

СКФМ включает стационарный наблюдательный полигон и химическую лабораторию. Наблюдательный полигон составляют пробоотборные площадки, гидропосты и в ряде случаев наблюда­тельные скважины. На полигоне выполняется отбор проб атмосфер­ного воздуха и атмосферных осадков, вод, почв, растительности, а также проводятся гидрометеорологические и геофизические изме­рения.

Площадка размером 50x50 м, на которой размещаются пробо­отборные установки и измерительные приборы, называется опорной (базовой) площадкой фоновой станции. Она должна находиться на ровном участке ландшафта с малой степенью закрытости горизонта, вдали от строений, лесных полос, холмов и других препятствий, способствующих возникновению локальных орографических воз­мущений. Площадку оборудуют установками для отбора проб воз­духа, осадкосборниками, газоанализаторами, типовым комплектом метеорологических приборов.

Химическая лаборатория станции располагается на расстоя­нии не ближе 500 м от опорной площадки, в лаборатории проводят­ся обработка и анализ той части проб, которая не подлежит пере­сылке в региональную лабораторию: содержание в атмосферном воздухе взвешенных частиц (пыли), сульфатов и диоксида серы; из­мерение рН, электропроводности, концентрации анионов и катионов в атмосферных выпадениях.

Станции БАПМоН - фоновые станции подразделяются на три категории: базовые, региональные и континентальные.

Базовые станции следует располагать в наиболее чистых мес­тах, в горах, на изолированных островах. Основной задачей базовых станций является контроль за глобальным фоновым уровнем загряз­нения атмосферы, не испытывающем влияния никаких локальных источников.

Региональные станции должны находиться в сельской местно­сти, не менее чем в 40 км от крупных источников загрязнения. Их целью является обнаружение в районе станции долгопериодных ко­лебаний атмосферных составляющих, обусловленных изменениями в использовании земли и другими антропогенными воздействиями.

Континентальные станции охватывают более широкий спектр исследований по сравнению с региональными станциями. Они должны размещаться в отдаленных районах, чтобы в радиусе 100 км не было источников, которые могли бы повлиять на локальные уровни загрязнения.

2.3.3 Программы наблюдения на станциях комплексного фонового мониторинга

На станциях КФМ реализуется один из принципов фонового мониторинга - комплексное изучение содержания загрязняющих веществ в компонентах экосистем. В связи с этим программа на­блюдений на СКФМ включает систематические измерения содер­жания загрязняющих веществ одновременно во всех средах (см.Табл.Ю), дополненные гидрометеорологическими данными.

Перечень включенных в программу веществ составлен с уче­том таких их свойств, как распространенность и устойчивость в ок­ружающей среде, способность к миграции на большие расстояния, степень негативного воздействия на биологические и геофизические системы различных уровней.

В атмосферном воздухе подлежат измерению среднесуточные концентрации:

1) взвешенных веществ;

3) оксидов углерода и азота;

4) диоксида серы;

5) сульфатов;

6) 3,4- бенз(а)пирена;

7) ДДТ и других хлорорганических соединений;

8) свинца, кадмия, ртути, мышьяка;

9) показателя аэрозольной мутности атмосферы;

В атмосферных осадках подлежат измерению в суммарных месячных пробах концентрации:

1) свинца, ртути, кадмия, мышьяка;

2) 3,4-бенз(а)пирена;

3) ДДТ и других хлорорганических соединений –РН;

4) анионов и катионов.

Метеорологические наблюдения включают наблюдения за:

1) температурой и влажностью воздуха;

2) скоростью и направлением ветра;

3) атмосферным давлением;

4) облачностью (количеством, формой, высотой);

5) солнечным сиянием;

6) атмосферными явлениями (туман, метели, грозы, пыльные бури);

7) атмосферными осадками (количеством и интенсивностью);

8) снежным покровом (высотой, содержанием влаги);

9) температурой почвы (на поверхности и в глубине);

10) состоянием поверхности почвы;

11)радиацией (прямой, рассеяннной, суммарной и отраженной) и радиационным балансом;

12)градиентами температуры, влажности и скорости ветра на высоте 0,5- 10м;

13) градиентами температуры, влажности почвы на глубине 0-20см;

14) тепловым балансом.

В обязательную программу наблюдений на базовых станциях БАПМоН включены наблюдения за содержанием диоксида серы, аэрозольной мутностью атмосферы, радиацией, взвешенными аэро­зольными частицами, химическим составом осадков (Таблица 2.6).

На региональных станциях программа наблюдения включает измерение атмосферной мутности, концентрации взвешенных аэрозольных чястиц, определение химического состава атмосферных осадков.

Любые наблюдения по программе фонового мониторинга должны сопровождаться обязательными метеорологическими наблюдениями. Поэтому фоновые наблюдения желательно проводить на базе метеорологических станций.

Таблица 2.6 – Список компонентов, подлежащих контролю на СКФМ

Мониторинг отдельных природных сред

Воздушная среда является наиболее подвижной из всех природных сред, именно поэтому загрязняющие вещества в ней быстро распространяются на большие расстояния. По этой же причине те вещества, которые способны существовать в атмосфере в течение длительного времени без изменения, распространены повсеместно на нашей планете, называются глобальными загрязняющими веществами. Роль атмосферного воздуха в формировании планетарных процессов так велика, что он стал первым объектом систематических наблюдений, проводимых после Стокгольмской конференции по окружающей среде (1972 г.) в рамках ГСМОС.

Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха проводятся в районах интенсивного антропогенного воздействия (городах, промышленных и агропромышленных центрах и т.д.) и в районах, удаленных от источников загрязнения (фоновые наблюдения). Их основная задача - определение уровня загрязнения атмосферы, выявление источников загрязнения, получение информации, необходимой для оценки и прогнозирования состояния воздушной среды.

Правила организации наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в городах и населенных пунктах регламентируются требованиями ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов». Наблюдения за загрязнением атмосферы осуществляют на специальных постах. Постом является выбранная точка местности, на которой размещают павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими приборами.

При проведении мониторинга устанавливают три категории постов наблюдений: стационарный, маршрутный и передвижной (подфакельный).

Стационарный пост предназначен для обеспечения непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Из числа стационарных постов выделяют опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных изменений содержания основных и наиболее распространенных загрязняющих веществ. Стационарные посты наблюдений оснащены лабораторными установками "Пост-1" и "Пост-2". Они представляют собой утепленные, обитые дюралевыми ячейками павильоны, в которых имеются комплекты приборов и оборудования для отбора проб воздуха, измерения ряда метеорологических показателей: скорости и направления ветра, температуры и влажности воздуха. Установки "Пост-2" отличаются более высокой производительностью и степенью автоматизации. Они оснащены автоматизированным прибором "Компонент" с узлом отбора для определения запыленности воздуха, оборудованы самописцами для регистрации относительной влажности и температуры воздуха. В лабораториях "Пост-1" и "Пост-2" могут устанавливаться газоанализаторы для определения содержания двуокиси серы, окиси углерода и других загрязнителей.

Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности при наблюдениях, которые проводятся с помощью передвижного оборудования.

Передвижной пост предназначен для отбора проб под дымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника.

Каждый пост независимо от категории размещают на открытой проветриваемой со всех сторон площадке с непылящим покрытием: асфальте, твердом грунте, газоне- таким образом, чтобы были исключены искажения результатов измерений из-за наличия зеленых насаждений, зданий и т. д.

Стационарный и маршрутный посты размещают в местах, выбранных на основе предварительного исследования загрязнения воздушной среды города промышленными и бытовыми выбросами, выбросами автотранспорта и условий рассеивания. Эти посты размещают в центральной части населенного пункта, жилых районах с различным типом застройки, зонах отдыха, на территориях, примыкающих к магистралям интенсивного движения транспорта. Места отбора проб при передвижных (подфакельных) наблюдениях выбирают на разных расстояниях от конкретного источника выброса с учетом закономерностей распространения загрязняющих веществ в атмосфере.

Число постов и их размещение определяют с учетом численности населения, площади населенного пункта и рельефа местности, развития промышленности и сети магистралей, рассредоточенности мест отдыха и курортных зон. Число стационарных постов устанавливают следующим образом (не менее): 1 пост - до 50 тыс. жителей, 2 поста - 100 тыс. жителей, 2-3 поста - 100-200 тыс. жителей, 3-5 постов - 200-500 тыс. жителей, 5-10 постов - более 500 тыс. жителей, 10-20 постов (стационарных и маршрутных) - более 1 млн жителей.

В населенных пунктах устанавливают один стационарный или маршрутный пост через каждые 0,5-5 км с учетом сложности рельефа и наличия источников загрязнения.

Наблюдения на постах проводят по одной из четырех программ: полной, неполной, сокращенной, суточной.

Полная программа предназначена для получения информации о разовых и среднесуточных концентрациях. Наблюдения по полной программе выполняют ежедневно путем регистрации с помощью автоматических устройств или дискретно через равные промежутки времени не менее четырех раз с обязательным отбором в 1, 7, 13, 19 ч по местному времени. Допускается проводить наблюдения по скользящему графику: в 7, 10, 13 ч - во вторник, четверг, субботу; в 16, 19, 22 ч - в понедельник, среду, пятницу.

Наблюдения по неполной программе разрешается проводить с целью получения информации о разовых концентрациях ежедневно в 7, 13, 19 ч по местному времени.

По сокращенной программе наблюдения проводят с целью получения информации о разовых концентрациях ежедневно в 7 и 13 ч по местному времени. Наблюдения по этой программе допускается проводить при температуре воздуха ниже -45 °С и в местах, где среднемесячные концентрации ниже 1/20 разовой ПДК или меньше нижнего предела диапазона измерений примеси используемым методом.

Суточная программа отбора проб предназначена для получения информации о среднесуточной концентрации. Наблюдения по этой программе проводят путем непрерывного суточного отбора проб (в 1, 7, 13, 19 ч).

Одновременно с отбором проб воздуха определяют направление и скорость ветра, температуру воздуха, состояние погоды и подстилающей поверхности. В период неблагоприятных метеорологических условий (штиль, температурная инверсия) и значительного возрастания концентраций загрязняющих веществ наблюдения проводят каждые три часа.

Ценную информацию о состоянии атмосферы может дать использование аэрокосмических методов. Они позволяют выявить крупные источники загрязнения, с помощью спектрометрической индикации определить концентрацию аэрозолей и ряда химических соединений (окиси углерода, двуокиси серы, окислов азота и др.), установить ареалы загрязнения воздушной среды на региональном и даже глобальном уровнях.

В практику мониторинга внедряется автоматизированная система наблюдений и контроля окружающей среды (АНКОС). Она предназначена для автоматизированного сбора, обработки и передачи и передачи информации об уровне загрязнения атмосферного воздуха крупных городов и промышленных центров. Система включает в себя информационно-управляющий вычислительный комплекс, который нацелен на получение оперативных (краткосрочных) прогнозов уровня загрязнения атмосферы. Частота выдачи информации автоматизированной системы может колебаться от нескольких минут до нескольких часов

В настоящее время в воздушном бассейне городов страны контролируется содержание около 80 веществ и элементов. Для большинства из них установлено два норматива: максимально разовая ПДК (осреднённая за 20-30 минут) с целью предупреждения рефлекторных реакций у человека и средняя суточная ПДК с целью предупреждения общетоксического, канцерогенного и других видов воздействий при неограниченно длительном вдыхании. Кроме того, выделены классы опасности веществ: I – чрезвычайно опасные, II – высокоопасные, III – умеренно опасные, IV – мало опасные.

Для оценки степени загрязнения атмосферного воздуха используются как санитарно-гигиенические, так и экологические критерии. Обычно о степени загрязнения судят по кратности превышения ПДК с учетом класса опасности, суммации биологического действия загрязненного воздуха и частоты превышения ПДК. В целях повышения надежности оценки результатов измерений и исключения случайных величин производится статистическая обработка данных с тем, чтобы получить то их значение, которое в 95% случаев будет на уровне или ниже расчетной концентрации (С 95).

Кратность превышения (К) рассчитывается путем деления величины С 95 на максимальную разовую ПДК:

К=С 95 /ПДК.

Оценка степени загрязнения атмосферного воздуха применительно к выделению кризисной ситуации или зоны экологического кризиса (ЭК) и катастрофической ситуации или зоны экологического бедствия (ЭБ) производится исходя из данных табл. 1.

Таблица 1. – Критерии оценки степени загрязнения атмосферного воздуха по максимально разовым концентрациям

В качестве экологических показателей, характеризующих воздействие загрязненного воздуха на природную среду (растительность, почвы подземные воды и др.), могут выступать критические нагрузки и критические уровни загрязняющих веществ. Они рассматриваются как максимальные значения выпадений или концентрации в воздухе загрязняющих веществ, которые в долговременном плане не оказывают вредного воздействия на экосистемы и их компоненты. Критические уровни некоторых загрязнителей, влияющих на растительность наземных экосистем, приведены в табл. 2.

Таблица 2. – Критические уровни загрязнения воздуха для растительности наземных экосистем применительно к выделению зон экологического кризиса (ЭК) и бедствия (ЭБ)

Для оценки степени загрязнения воздушного бассейна используется суммарный санитарно-гигиенический критерий индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Он представляет собой относительный показатель, величина которого зависит от концентрации вещества в анализируемой точке, его ПДК и количества веществ, загрязняющих атмосферу. Индекс загрязнения определяется по формуле:

ИЗА=∑ K i

где Сi - концентрация i-того вещества; ПДКi- ПДК i-того вещества; Кi - коэффициент, учитывающий класс опасности i-го вещества.

Величины ИЗА, меньшие 2,5, соответствуют чистой атмосфере; 2,5-7,5 - слабо загрязненной атмосфере; 7,5-12,5 загрязнённой атмосфере; 12,5-22,5 - сильно загрязненной атмосфере; 22,5 - 52,5 - высоко загрязненной атмосфере; более 52,5 - экстремально загрязнённой атмосфере.

Информация, полученная в процессе наблюдений, по степени срочности подразделяется на экстренную, оперативную и режимную. Экстренная информация содержит сведения о резких изменениях уровня загрязнения воздуха. Она немедленно передается местным органам для принятия соответствующих решений. Оперативная информация содержит обобщенные результаты наблюдений за месяц, а режимная - за год. Оперативные и режимные данные используются для прогнозирования загрязнения воздуха и планирования мероприятий по охране окружающей природной среды.

При составлении прогнозов учитывается, что распространение загрязнений в воздухе связано в первую очередь с метеорологическими условиями переноса примесей от источников воздействия. Поэтому при наличии прогноза метеоусловий и выявлении зависимостей между ними и загрязнением можно рассчитать уровень последнего. В настоящее время задача прогноза реализуется либо в макро-, либо в мезомасштабе. Базовой информацией при этом служат общие прогнозы погоды, детализированные с учетом специфики, вносимой городской застройкой. Наиболее информативными параметрами для прогноза загрязнения являются: скорость и направление ветра, температурная стратификация, турбулентный обмен и осадки. На основе их комбинаций рассчитывается метеорологический потенциал загрязнения атмосферы, прогноз которого служит важнейшей предпосылкой для составления прогноза загрязнения воздуха.

Прогнозирование ПЗА и уровня загрязнения позволяет принять определенные меры по регулированию выбросов в атмосферу с целью предотвращения высоких концентраций. При неблагоприятных метеорологических условиях в периоды опасного для населения загрязнения предприятия должны снизить выбросы вплоть до частичной или полной остановки производства.

Выбор места контроля загрязнения и его источника. Место для первичной оценки или отбора пробы выбирают в соответствии с целями анализа и на основании внимательного изучения всей имеющейся предварительной информации, а также натурного исследования местности или контролируемого объекта, причем должны учитываться все обстоятельства, которые могли бы оказать влияние на состав взятой пробы или результат первичной оценки наличия и уровня загрязнения (воздействия). В зависимости от вида анализируемой среды данная процедура имеет некоторые особенности.

Поиск и выбор места отбора, а также первичной оценки проб воздуха (как и в отношении других сред) проводят в предполагаемых зонах максимального загрязнения окружающей природной среды (например, в факеле выброса и в зонах его возможного прохождения на расстоянии до объекта от сотен метров до нескольких километров, обычно на высоте до 1,5 м от поверхности земли) или непосредственно вблизи нахождения людей и других биообъектов, для которых данный выброс может оказаться вредным или опасным.

В рабочей зоне пробы воздуха следует отбирать в местах постоянного или максимально длительного пребывания людей, при характерных производственных условиях с учетом особенностей технологического процесса, уровня, физико-химических свойств, а также класса опасности и биологического действия выделяющихся химических загрязняющих веществ или физических факторов воздействия, температуры и влажности окружающей среды.

Места для отбора пробы воздуха в рабочей зоне выбирают с учетом технологических операций, при которых возможно наибольшее выделение в воздух рабочей зоны вредных веществ, например:

У аппаратуры и агрегатов в период наиболее активных химических, термических и иных процессов в них;

На участках загрузки и выгрузки веществ, затаривания готовой продукции;

На участках внутренней транспортировки сырья, полуфабрикатов и продукции;

На участках размола и сушки сыпучих, пылящих материалов и веществ, у наиболее вероятных источников выделений при перекачке жидкостей и газов (насосные, компрессорные) и др.;

В местах отбора технологических проб, необходимых для целей технического анализа.

Часто учитывают свойства веществ и класс опасности, устанавливая следующую периодичность отбора и анализа проб:

Для первого класса - не реже одного раза в 10 дней;

Для второго класса - не реже чем ежемесячно;

Для третьего и четвертого классов - не реже одного раза в квартал.

В операцию поиска источника или места пробоотбора часто включают задачу идентификации характера воздействия или загрязняющего вещества (3В) - установление его природы, расшифровку состава основных компонентов смеси. Если отсутствуют технические возможности или нет необходимости в идентификации, ее заменяют более простой задачей - обнаружением, т. е. подтверждением факта наличия загрязняющего вещества в среде. В случае обнаружения вредного физического фактора (ФФ) целесообразно сразу проводить количественное измерение его уровня.

Это следует делать максимально экспрессно, т. е. за минимальный промежуток времени, сопоставимо по времени с пробоотбором. От быстроты первичной оценки при обнаружении источника загрязнения или воздействия вредного ФФ зависит не только длительность (а значит, и экономичность) процедур контроля, но часто и безопасность персонала, их проводящего (в случае анализа суперэкотоксикантов, радиации и других особо вредных химических веществ и факторов, а также при обследовании особо опасных производственных и иных объектов). Характер работы технического средства контроля в режиме обнаружения по возможности должен быть следящим (непрерывным или хотя бы периодическим, но с минимальным временем паузы между повторяющимся циклом анализа).

Применяемые методы и технические средства контроля должны быть способны обнаруживать 3В или ФФ максимально специфично, т. е. избирательно по отношению к искомому 3В или ФФ на фоне мешающих примесей или других имеющихся факторов. В случае решения задачи идентификации главной характеристикой технического средства становится его селективность (даже в ущерб чувствительности), т. е. способность одновременно (или последовательно) различать в анализируемой среде несколько даже похожих по свойствам веществ (факторов).

Еще одной значимой характеристикой технического средства является его чувствительность, т. е. способность фиксировать минимально возможные концентрации загрязняющих веществ или уровни физического фактора, что наряду с экспрессностью и специфичностью входит в классическую триаду важнейших характеристик средства контроля.

Если при проведении процедуры обнаружения сигнал о наличии 3В или ФФ отсутствует, необходимо как можно раньше (в целях безопасности и экономии времени) принять решение об осуществлении контроля в другом месте по тому же показателю (или перестройке средства - замене индикаторного элемента на иное вещество или фактор).

При неавтоматизированном режиме обнаружения используют портативные средства экспрессного контроля. Для воздуха это индикаторные трубки, экспресс-тесты на основе индикаторных бумажек или пленок, другие индикаторные элементы.

Для автоматического обнаружения обычно применяют малогабаритные сенсоры и другие чувствительные элементы - устройства, обладающие свойствами быстродействующего первичного преобразования контролируемого параметра окружающей среды в аналитический сигнал (изменение окраски, перепад электрического тока, напряжения или другого фиксируемого показателя), т. е. являющиеся сигнализаторами. После обнаружения (или идентификации) загрязняющего вещества (средства) выдается информация, необходимая для принятия решения о проведении следующей операции - пробоотбора.

Проведение наблюдений за загрязнением атмосферы на стационарных постах. Стационарный пост наблюдений - это специально оборудованный павильон, в котором размещена аппаратура, необходимая для регистрации концентраций загрязняющих веществ и метеопараметров по установленной программе.

Перед установкой поста следует проанализировать расчетные поля концентраций по всем ингредиентам от совокупности выбросов всех стационарных и передвижных источников; особенности застройки и рельефа местности; перспективы развития жилой застройки и расширения промышленных предприятий; интенсивность движения автотранспорта, плотность населения; метеоусловия, характерные для данной местности.

Пост должен находиться вне аэродинамической тени зданий и зоны зеленых насаждений. Его территория должна хорошо проветриваться и не подвергаться воздействию близко расположенных источников загрязнения атмосферы (автостоянок, мелких предприятий с низкими трубами и т. п.).

На стационарных постах для проведения наблюдений используют комплектные лаборатории типа ПОСТ, представляющие собой утепленный, обитый дюралевыми ячейками павильон, в котором установлены комплекты приборов и оборудования для отбора проб воздуха и проведения метеорологических измерений.

Отечественная промышленность выпускает две модификации комплектных лабораторий - ПОСТ-1 и ПОСТ-2. Последняя отличается более высокой производительностью и степенью автоматизации. В лабораториях ПОСТ-1 и ПОСТ-2 могут устанавливаться газоанализаторы ГКП-1 (на SO 2), ГМК-3 (на СО), метеорологическая станция М-49, мачта для установки датчика ветра, фильтры для отбора пыли типа АФА, термостат для подогрева отбираемых проб воздуха при температурах окружающего воздуха менее 5 °С (обеспечивает нагрев воздуха для анализа на загрязнения до температуры более 5 °С при температурах окружающего воздуха не менее -40 °С). Предусмотрены передача результатов измерений по каналам связи, буферирование накопленной информации в течение 30 суток, передача сообщений в случае превышения уровней ПДК, пожарной опасности, нарушения терморежимов, отказа сети питания.

На стационарных постах наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха и метеопараметрами осуществляют круглогодично, во все сезоны независимо от погодных условий. На опорных постах проводят наблюдения за содержанием пыли, SO 2 , CO, NO 2 (основные загрязняющие вещества) и специфическими веществами, которые характерны для промышленных выбросов данного населенного пункта, на неопорных постах - за специфическими веществами. Наблюдения за основными загрязняющими веществами на этих постах допускается проводить по сокращенной программе и не проводить, если среднемесячные концентрации этих веществ в течение года не превышают 0,5 среднесуточной ПДК.

Проведение наблюдений за загрязнением атмосферы на маршрутных постах. Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности при наблюдениях, которые проводят с помощью передвижной аппаратуры. В качестве передвижного поста используют автолабораторию «Атмосфера-2», смонтированную в салоне автофургона УАЗ-452А (либо другого автомобиля).

Салон автофургона разделен стенкой на два отсека: приборный и вспомогательный. В приборном отсеке размещены оборудование для отбора проб воздуха на газовые примеси, сажу, пыль; измерительный пульт анерумбометра М-49 и пульт управления. Во вспомогательном отсеке размещены датчики температуры и влажности,

определительный щит, кабель на катушке, аккумуляторные батареи и другое оборудование.

На крыше автофургона укреплена съемная платформа, на которой размещены ящик с датчиком скорости и направления ветра, мачта для установки в рабочее положение датчиков и выносная штанга для крепления датчиков температуры, влажности и анерумбометра. Отбор проб воздуха на газовые примеси производят на высоте 2,6 м от уровня земли. Оба канала отбора проб оборудованы общим нагревателем, включаемым при температурах наружного воздуха ниже 5 °С. Терморегулятор обеспечивает автоматическое поддержание температуры пробы не ниже 5 °С. В автолаборатории «Атмосфера-2» используют полуколичественные переносные приборы-индикаторы, предназначенные для определения содержания SO 2 и H 2 S («Атмосфера-1») и С1 2 и О 3 («Атмосфера-2») в атмосферном воздухе.

Производительность автолаборатории составляет около 5000 отборов проб в год, в день можно произвести отбор 8-10 проб воздуха, что соответствует 4-5 точкам маршрута, по которому передвигается пост в городе. Порядок объезда маршрутных постов ежемесячно меняют таким образом, чтобы отбор проб в каждом пункте проводился в разное время суток. Например, в первый месяц машина объезжает посты в порядке возрастания номеров, сo второй - в порядке их убывания, а в третий - с середины маршрута к концу и от начала к середине.

На маршрутных постах проводят наблюдения за основными загрязняющими веществами и специфическими веществами, характерными для выбросов данного населенного пункта.

Проведение наблюдений за загрязнением атмосферы на передвижных постах. Передвижные (подфакельные) посты предназначены для отбора проб под дымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния источника загрязнения атмосферы. Подфакельные наблюдения за специфическими загрязняющими веществами, характерными для выбросов данного предприятия, осуществляют по специально разрабатываемым программам и маршрутам - с учетом объема выбросов и их токсичности.

Места отбора проб при подфакельных наблюдениях выбирают на разных расстояниях от источника загрязнения с учетом закономерностей распространения загрязняющих веществ в атмосфере. Отбор проб производят последовательно по направлению ветра на расстояниях 0,2-0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 15 и 20 км от стационарного источника выброса, а также с наветренной стороны источника.

В зоне максимального загрязнения (по данным расчетов и экспериментальных замеров) отбирают не менее 60 проб воздуха, а в других зонах количество проб должно быть не менее 25. Отбор проб воздуха при подфакельных измерениях производят на высоте 1,5 м от поверхности земли.

Проведение наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха автотранспортом. Автотранспорт в крупных городах является основным источником загрязнения атмосферного воздуха. Количество выбросов автотранспорта, поступающих в атмосферу, зависит от качественного и количественного состава парка автомобилей, условий организации уличного движения и ряда других факторов. В настоящее время действует целый ряд нормативных документов, регламентирующих содержание оксида углерода и других примесей в отработавших газах (ОГ) двигателей, например ГОСТ 17.2.2.03-87 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах бензиновых двигателей», ГОСТ 17.2.02.06-99 «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы измерения содержания оксида углерода и углеводородов в отработавших газах газобаллонных автомобилей».

В целях снижения вредного воздействия ОГ на окружающую среду необходим контроль их токсичности, который производят при техническом обслуживании автомобилей, после регулировки карбюраторных двигателей, при выборочных проверках ГИБДД, СЭС.

Регулировку систем зажигания предписывается проводить только на станциях технического обслуживания иавтозаправочных станциях. Проверку токсичности ОГ двигателей автомобилей на предприятиях, имеющих менее 50 машин, проводят специализированные организации. Не разрешается выпуск на линию машин с концентрацией в ОГ вредных веществ, превышающей нормы, установленные соответствующим ГОСТом.

Возможности использования стационарных и передвижных постов для контроля выбросов автотранспорта ограничены. Это связано с тем, что примеси от низких источников выбросов распространяются иначе, чем от высоких. Максимальная концентрация загрязняющих веществ в выбросах автотранспорта наблюдается на самой транспортной магистрали, а при удалении от обочины резко падает, достигая на расстоянии 15-30 м от дороги фонового уровня.

Измерение уровня загрязнения воздуха, обусловленного выбросами автотранспорта, обычно проводят в комплексе с измерением выбросов промышленных источников. На автомагистралях и прилегающей к ним территории жилой застройки определяют содержание основных компонентов ОГ: СО, углеводородов, оксидов азота, акролеина, формальдегида, соединений свинца и продуктов их фотохимического превращения.

При проведении специальных (не в комплексе) наблюдений определяют:

Максимальные значения концентраций основных примесей и периоды их наступления при различных метеоусловиях и интенсивности движения транспорта;

Границы зон и характер распространения примесей по мере удаления от магистралей;

Особенности распространения примесей в жилых кварталах различного типа застройки и в зеленых зонах, примыкающих к автомагистралям;

Особенности распространения транспортных потоков по магистралям города.

Наблюдения проводят во все дни рабочей недели ежечасно с 6 до 13 ч или с 14 до 21 ч, чередуя дни с утренними и вечерними часами наблюдения. В ночное время наблюдения проводят 1-2 раза в неделю.

Точки наблюдения выбирают на городских улицах с интенсивным движением транспорта, в местах, где часто производится торможение автомобилей, в местах скопления вредных примесей за счет слабого рассеивания (под мостами, путепроводами, в туннелях, на узких участках улиц и дорог с многоэтажными зданиями), а также в зонах пересечения двух и более улиц с интенсивным движением транспорта.

Места для размещения приборов выбирают на середине разделительной полосы, на тротуаре и за пределами тротуара - на расстоянии половины ширины проезжей части одностороннего движения. Пункт, наиболее удаленный от автомагистрали, должен располагаться не менее чем в 0,5 м от стены здания. На улицах, пересекающих основную магистраль, пункты наблюдений размещают по краям тротуара и на расстояниях, превышающих ширину магистрали в 0,5; 2; 3 раза.

В кварталах старой застройки (сплошные ряды зданий с отдельными арочными проемами в них) места для размещения пунктов наблюдений выбирают в центре внутриквартального пространства.

Интенсивность движения транспорта определяют путем учета числа проходящих транспортных средств, которые делятся на пять основных категорий: легковые автомобили; грузовые автомобили; автобусы; дизельные автомобили и автобусы; мотоциклы - ежедневно в течение двух-трех недель в период с 5-6 ч до 21-23 ч, а на транспортных трассах - в течение суток. Подсчет количества сходящих транспортных единиц проводят в течение мин каждого часа, а в двух-, трехчасовые периоды наивысшей интенсивности движения автотранспорта - каждые 20 мин. Среднюю скорость движения транспорта определяют по показанию спидометра автомашины, движущейся в потоке транспортных средств на участке протяженностью от 0,5 до 1 км данной магистрали. На основании результатов наблюдений вычисляют средние значения интенсивности движения автотранспорта в течение суток (или за отдельные часы) в каждой из точек наблюдения.

Метеорологические наблюдения при оценке загрязнения атмосферы выбросами автотранспорта включают измерения температуры воздуха и скорости ветра на уровнях 0,5 и 1,5 м от поверхности земли. Аналогичные наблюдения выполняют на метеостанции, расположенной за городом. При определении содержания в воздухе озона на метеостанции одновременно проводят наблюдения за интенсивностью прямой и суммарной солнечной радиации, которая оказывает существенное влияние на скорость протекания фотохимических реакций в воздухе, образования озона и фотохимического смога.

Проведение наблюдения за радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха. При проведении мониторинга радиоактивного загрязнения атмосферы используют сборники радиоактивных загрязнений и воздухофильтрующие устройства, причем последние значительно превосходят первые по своей чувствительности. Для наиболее эффективного контроля за распространением в атмосфере радиоактивных выбросов необходимо обеспечить возможность уверенного определения полного изотопного состава проб аэрозолей, для чего производительность фильтрующего устройства и эффективность улавливания аэрозолей должны быть достаточно высокими.

Для массовых измерений в качестве простого и дешевого устройства, продуваемого ветром, используют марлевый конус (сачок), натянутый на проволочный каркас и насаженный на штангу, воткнутую в землю. Ось конуса располагают горизонтально, под прямым углом к штанге, на высоте 1,5 м над поверхностью земли. Эффективность улавливания конусом радиоактивных аэрозолей зависит от погодных условий и дисперсности аэрозольных частиц. Хуже всего улавливаются частицы размером около 0,1 мкм, что соответствует «старым» (давно образовавшимся) радиоактивным аэрозолям глобального происхождения.

Для отбора проб аэрозолей и газообразного йода из приземной атмосферы в окрестностях АЭС предназначены воздухофильтрующие установки типа «Тайфун», оборудованные сорбционным фильтром для улавливания радиоактивного йода и высокоэффективной фильтротканью. Сорбционный фильтр и фильтроткань размещают послойно на фильтродержателе - жесткой сетке, выполненной в виде двускатной поверхности с тупым углом между составляющими плоскостями. Воздух принудительно прокачивают через описанную систему с помощью центробежной воздуходувки. Вся установка размещается в защитной будке, оборудованной жалюзи со снего- и капле-задерживающими карманами.

Когда не происходит повышенных выбросов радионуклидов в атмосферу, пробы отбирают в течение недели. Если же такой выброс произошел, экспонирование фильтра прерывают и проводят досрочный изотопный анализ.

Недостатками таких воздухофильтрующих устройств являются необходимость подвода электроэнергии для питания электродвигателей, а также сравнительная дороговизна и сложность обслуживания.

С целью выбора места для установки сборников радиоактивных загрязнений и воздухофильтрующих устройств проводят измерение радиоактивного заражения местности с помощью радиометров и дозиметров.

Проведение наблюдения за фоновым состоянием атмосферы. Рост выбросов вредных веществ в атмосферу в результате процессов индустриализации и урбанизации ведет к увеличению содержания примесей на значительном расстоянии от источников загрязнения и к глобальным изменениям в составе атмосферы, что, в свою очередь, может привести ко многим нежелательным последствиям, в том числе к изменению климата. В связи с этим в 60-е гг XX в. Всемирной метеорологической организацией МО была создана сеть станций мониторинга фонового загрязнения атмосферы (БАПМоН). Ее цель состояла в получении информации о фоновых уровнях концентрации загрязняющих атмосферу веществ, их вариациях и долгопериодных изменениях, по которым можно судить о влиянии антропогенной деятельности на состояние атмосферы.

Для осуществления фонового мониторинга создана сеть станций, которые подразделяют на базовые и региональные. Базовые станции обеспечивают получение информации об исходном состоянии биосферы и располагаются в районах, где отсутствует непосредственное антропогенное воздействие, в большинстве случаев - биосферных заповедниках. На региональных станциях получают информацию о состоянии биосферы в зонах, подверженных антропогенному влиянию. Они могут располагаться вблизи урбанизированных районов.

В обязательную программу наблюдений на базовых и региональных станциях БАПМоН включены наблюдения за содержанием в воздухе SO 2 , взвешенными аэрозольными частицами, мутностью атмосферы, радиацией, химическим составом осадков. Программа наблюдений может быть расширена за счет увеличения числа определяемых компонентов, в частности озона.

На станциях комплексного фонового мониторинга (СКФМ) проводят комплексное изучение содержания загязняющих веществ в компонентах экосистем в атмосферном воздухе, осадках, воде, почвах, биоте). В связи с этим программа наблюдений на СКФМ включает систематические измерения содержания загрязнений одновременно во всех средах, причем любые наблюдения по программе фонового мониторинга должны сопровождаться комплексом метеорологических наблюдений, поэтому наблюдения желательно проводить на базе метеостанций.

В атмосферном воздухе на СКФМ определяют показатель аэрозольной мутности атмосферы, а также среднесуточные концентрации:

Взвешенных веществ;

Оксида и диоксида углерода;

Диоксида серы;

Сульфатов;

3,4-бенз- а -пирена;

ДДТ и других хлорорганических соединений;

Свинца, кадмия, ртути, мышьяка.

В атмосферных осадках определяют концентрацию в суммарных месячных пробах:

Свинца, кадмия, ртути, мышьяка;

3,4-бенз- а -пирена;

ДДТ и других хлорорганических соединений; - РН;

Анионов и катионов.

Метеорологические наблюдения на СКФМ включают определение следующих параметров:

Температуры и влажности воздуха;

Скорости и направления ветра;

Атмосферного давления;

Облачности (количество, форма, высота);

Солнечного сияния;

Атмосферных явлений (туман, метели, грозы, пыльные бури и т. п.);

Атмосферных осадков (количество и интенсивность);

Снежного покрова (высота, содержание влаги);

Температуры почвы (на поверхности и в глубине);

Состояния поверхности почвы;

Радиации (прямая, рассеянная, суммарная, отраженная) и радиационного баланса;

Градиентов температуры, влажности и скорости ветрa на высоте 0,5-10 м;

Градиентов температуры, влажности почвы на глубине 0-20 см;

Теплового баланса.

Обобщение результатов наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы. Данные о результатах загрязнения атмосферного воздуха и метеорологических параметрах поступают в отделы влечения информацией народно-хозяйственных организаций управлений по гидрометеорологии, где они проводят контроль и сводятся в специальные таблицы наблюдений за загрязнением атмосферы (ТЗА), которые подразделяются на четыре вида - ТЗА-1, ТЗА-2, ТЗА-3 и А-4:

ТЗА-1 - результаты разовых наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха на сети постоянно действующиx стационарных и маршрутных постов в одном городе и промышленном центре, а также данные метеорологических наблюдений;

ТЗА-2 - результаты подфакельных измерений;

ТЗА-3 - данные среднесуточных наблюдений за выведением и концентрацией пыли и газообразных примесей;

ТЗА-4 - данные суточных наблюдений с помощью газоанализаторов или других приборов и устройств непрерывного действия.

Таблица ТЗА-1 состоит из основной и дополнительной ТЗА-1д) таблиц. ТЗА-1 содержит восемь страниц (100- 120 наблюдений в месяц). В нее записывают данные наблюдений за концентрациями примесей и метеопараметров, соответствующих срокам отбора проб воздуха на метеостанциях. Таблица ТЗА-1д предназначена для записи

концентраций примесей и метеорологических данных наблюдений на постах СЭН и других ведомств того же города.

Формы таблиц ТЗА-1, ТЗА-3 и ТЗА-4 приведены в Приложении 2. Таблица ТЗА-2 составляется по методикам Росгидромета для каждого конкретного случая. После заполнения таблицы ТЗА-2 производят расчеты:

Средних концентраций (или выпадений) за все дни месяца;

Максимальных концентраций (или выпадений) за все дни месяца;

То же за дни с осадками, в том числе с осадками до 5 мм и более;

То же за дни без осадков.

Для этих расчетов выбирают данные о скоростях ветра менее 2,2-5 и более 5 м/с, число случаев превышения пдк.

За титульным листом ТЗА-4 следуют развернутые листы для записи фактических данных непрерывных наблюдений за концентрациями одной примеси по одному прибору. Количество листов ТЗА-4 должно соответствовать числу приборов в городе. Данные помещают в порядке возрастания номеров постов. После заполнения таблиц и переноса данных на машинный носитель их сшивают вместе таким образом, чтобы данные наблюдений за все сроки следовали в порядке возрастания номеров постов.

Организация наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в городах и населенных пунктах осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.2.3.01 - 86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила конт­роля качества воздуха населенных пунктов». Наблюдения за уров­нем загрязнения атмосферы производятся на посту , представляю­щем собой заранее выбранное для этой цели место (точку местно­сти), на котором размещается павильон или автомобиль, обору­дованный соответствующими приборами.

Посты наблюдений устанавливаются трех категорий: стационар­ные, маршрутные и передвижные (подфакельные).

Стационарный пост предназначен для обеспечения не­прерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Из числа стационарных постов выделяются опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных измерений содержания основных и наиболее распространенных специфических загрязняющих веществ.

Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб воздуха в том случае, когда невозможно (нецелесообразно) установить пост или необходимо более детально изучить состоя­ние загрязнения воздуха в отдельных районах, например в новых жилых районах.

Передвижной (подфакельный) пост служит для отбора проб под дымовым (газовым) факелом с целью выявле­ния зоны влияния данного источника промышленных выбросов.

Стационарные посты оборудованы специальными павильона­ми, которые устанавливают в заранее выбранных местах. Наблюде­ния на маршрутных постах проводятся с помощью передвижной лаборатории, оснащенной необходимым оборудованием и прибо­рами. Маршрутные посты также устанавливают в заранее выбран­ных точках. Одна машина за рабочий день объезжает 4...5 точек. Порядок объезда автомашиной выбранных маршрутных пестов дол­жен быть одним и тем же, чтобы определение концентраций при­месей проводилось в постоянные сроки. Наблюдения под факелом предприятия также ведутся с помощью специально оборудован­ной автомашины. Подфакельные посты представляют собой точ­ки, расположенные на фиксированных расстояниях от источника. Они перемещаются в соответствии с направлением факела обсле­дуемого источника выбросов.

Каждый пост независимо от категории размещается на откры­той, проветриваемой со всех сторон площадке (на асфальте, твер­дом грунте, газоне).

Стационарный и маршрутный посты организуются в местах, выбранных с учетом обязательного предварительного исследова­ния загрязнения воздушной среды города промышленными выбро­сами, выбросами автотранспорта, бытовыми и другими источ­никами, а также с учетом изучения метеорологических условий рассеивания примесей путем эпизодических наблюдений и расче­тов полей максимальных концентраций примесей. При этом сле­дует учитывать повторяемость направления ветра над территорией города. В определенных направлениях выбросы от многочисленных предприятий могут создавать общий факел, соизмеримый с факе­лом крупного источника. Если повторяемость таких направлений ветра велика, то зона наибольшего среднего уровня загрязнения будет формироваться на расстоянии 2...4 км от основной группы предприятий, причем иногда она может располагаться и на окра­ине города. Для характеристики распреде­ления концентрации примеси по городу посты необходимо уста­навливать в первую очередь в тех жилых районах, где возможны наибольшие средние уровни загрязнения, затем в административ­ном центре населенного пункта и в жилых районах с различными типами застройки, а также в парках и зонах отдыха. К числу наи­более загрязненных районов относятся зоны наибольших максимальных разовых и среднесуточных концентраций. Эти концентрации создаются выбросами промышленных предприятий. Такие зоны находятся на расстоянии 0,5... 2 км от низких источников выбросов и 2... 3 км от высоких. Такие концентрации могут создавать также магистрали интенсивного движения транспор­та, поскольку влияние автомагистрали обнаруживается лишь в непосредственной близости от нее (на расстоянии 50... 100 м).

Регулярные наблюдения на стационарных постах проводятся по одной из четырех программ наблюдений: полной (П), неполной (НП), сокращенной (СС), суточной (С).

1.Полная программа наблюдений предназначена для по­лучения информации о разовых и среднесуточных концентрациях. Наблюдения в этом случае выполняются ежедневно путем непре­рывной регистрации с помощью автоматических устройств или дискретно, через равные промежутки времени, не менее четырех раз при обязательном отборе проб в 1, 7, 13и19ч по местному декретному времени.

2.По неполной программе наблюдения проводятся с це­лью получения информации о разовых концентрациях ежедневно в 7, 13 и 19 ч местного декретного времени.

3.По сокращенной программе наблюдения проводятся с целью получения информации только о разовых концентрациях ежедневно в 7 и 13 ч местного декретного времени. Наблюдения по сокращенной программе допускается проводить при температуре воздуха ниже 45 °С и в местах, где среднемесячные концентрации ниже 1/20 максимальной разовой ПДК или меньше нижнего пре­дела диапазона измерений концентрации примеси используемым методом.

Допускается проводить наблюдения по скользящему графику: в 7, 10 и 13 ч - во вторник, четверг и субботу, в 16, 19 и 22 ч - в понедельник, среду и пятницу. Наблюдения по скользящему гра­фику предназначены для получения информации о разовых кон­центрациях.

4.Суточная программа отбора проб предназначена для по­лучения информации о среднесуточной концентрации. В отличие от полной программы наблюдения в этом случае проводятся пу­тем непрерывного суточного отбора проб, при этом исключается получение разовых значений концентрации. Все программы на­блюдений позволяют получать информацию о среднемесячных, среднегодовых и средних концентрациях за более длительный период.

Мониторинг атмосферного воздуха – это система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими в нем природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха, его загрязнения.

Источники
Источники выбросов в атмосферу подразделяют на естественные,

обусловленные природными процессами, и антропогенные (техногенные),

являющиеся результатом деятельности человека.

К числу естественных источников загрязнения атмосферного воздуха

относят пыльные бури, массивы зеленых насаждений в период цветения, степные

и лесные пожары, извержения вулканов. Примеси, выделяемые естественными

источниками:

1. пыль растительного, вулканического, космического происхождения,
продукты эрозии почвы, частицы морской соли;

1. туманы, дым и газы от лесных и степных пожаров;
Естественные источники обычно бывают площадными (распределенными) и

действуют сравнительно кратковременно. Уровень загрязнения атмосферы

естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением

Антропогенные (техногенные) источники загрязнения атмосферного

воздуха, представленные главным образом выбросами промышленных

предприятий и автотранспорта, отличаются многочисленностью видов.
Источники выбросов промышленных предприятий бывают стационарными

(источники 1-6), когда координата источника выброса не изменяется во

времени, и передвижными (нестационарными) (источник 7 - автотранспорт).

Источники выбросов в атмосферу подразделяют на: точечные, линейные и

площадные.

Каждый из них может быть затененный и незатененный.

Точечные источники (на рис. 1- 1, 2, 5, 7) - это загрязнения,

сосредоточенные в одном месте. К ним относятся дымовые трубы,

вентиляционные шахты, крышные вентиляторы.

Линейные источники (3) имеют значительную протяженность. Это

аэрационные фонари, ряды открытых окон, близко расположенные крышные

вентиляторы. К ним могут быть также отнесены автотрассы.

Площадные источники (4, 6). Здесь удаляемые загрязнения рассредоточены

по плоскости промышленной площадки предприятия. К площадным источникам

относятся места складирования производственных и бытовых отходов,

автостоянки, склады горюче-смазочных материалов.

Незатененные (1), или высокие, источники расположены в

недеформированном потоке ветра. Это дымовые трубы и другие источники,

выбрасывающие загрязнения на высоту, превышающую 2,5 высоты расположенных

по близости зданий и других препятствий.

Затененные источники (2-7) расположены в зоне подпора или

аэродинамической тени здания или другого препятствия.

Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу подразделяют на

организованные и неорганизованные.

Из организованного источника (1, 2, 7) загрязняющие вещества поступают

в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды трубы.

Неорганизованный источник выделения загрязняющих веществ (5, 6)

образуется в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия

или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу пыли и газов, в

места загрузки, выгрузки или хранения продукта. К неорганизованным

источникам относят автостоянки, склады горюче-смазочных или сыпучих

материалов другие площадные источники.
3.Характеристика загрязняющих атмосферу веществ.
Наиболее распространенными загрязняющими веществами, поступающими в

атмосферный воздух от техногенных источников, являются: оксид углерода СО;

диоксид серы SO2; оксиды азота NOx; углеводорода CmHn; пыль.

Оксид углерода (СО) - самая распространенная и наиболее значительная

примесь атмосферы, называемая в быту угарным газом. Содержание СО в

естественных условиях от 0,01 до 0,2 мг/м3. Основная масса выбросов СО

образуется в процессе сжигания органического топлива, прежде всего в

двигателях внутреннего сгорания. Содержание СО в воздухе крупных городе

колеблется в пределах 1- 250 мг/м3, при среднем значении 20 мг/м3. Наиболее

высокая концентрация СО наблюдается на улицах и площадях городов с

интенсивным движением, особенно у перекрестков. Высокая концентрация СО в

воздухе приводит к физиологическим изменениям в организма человека, а

концентрация более 750 мг/м3 - к смерти. СО - исключительно агрессивный

газ, легко соединяющийся с гемоглобином крови, образует карбоксигемоглобин.

Состояние организма при дыхании воздухом, содержащим угарный газ,

характеризуется данными в табл.

|карбоксигемоглобина,% | |

|0.4-2 |Ухудшение остроты зрения и способности |

| |оценивать длительность интервала времени |

|2-5 |Нарушение психомоторных функций головного |

|5-10 |Изменение деятельности сердца и легких |

|10-80 |Головные боли, сонливость, спазмы, нарушение|

| |дыхания, смертельные исходы |

Степень воздействия СО на организм человека зависит также от

длительности воздействия (экспозиции) и вида деятельности человека.

Например, при содержании СО в воздухе 10-50 мг/м3, которое наблюдается на

перекрестках улиц больших городов, при экспозиции ~ 60 мин отмечаются

нарушения, приведенные в п.1, а при экспозиции от 12 часов до 6 недель - в

п.2. При тяжелой физической работе отравление наступает в 2-3 раза быстрее.

Образование карбоксигемоглобина - процесс обратимый, через 3-4 ч содержание

его в крови уменьшается в 2 раза. Время пребывания СО в атмосфере

составляет 2-4 месяца.

Диоксид серы (SO2) - бесцветный газ с острым запахом. На его долю

приходится до 95% от общего объема сернистых соединений, поступающих в

атмосферу от антропогенных источников. До 70% выбросов SO2 образуется при

сжигании угля, мазута - порядка 15%.

При концентрации диоксида серы 20-30 мг/м3 раздражается слизистая

оболочка рта и глаз, во рту возникает неприятный привкус. Весьма

чувствительны к SO2 хвойные леса. При концентрации SO2 в воздухе 0,23-0,32

мг/м3 в результате нарушения фотосинтеза происходит усыхание хвои в течение

2- 3 лет. Аналогичные изменения у лиственных деревьев происходят при

концентрациях SO2 0,5-1 мг/м3.

Основной техногенный источник выбросов углеводородов (CmHn - пары

бензина, метан, пентан, гексан) - автотранспорт. Его удельный вес

составляет более 50% от общего объема выбросов. При неполном сгорании

топлива происходит также выброс циклических углеводородов, обладающих

канцерогенными свойствами. Особенно много канцерогенных веществ содержится

в саже, выбрасываемой дизельными двигателями. Из углеводородов в

атмосферном воздухе наиболее часто встречается метан, что является

следствием его низкой реакционной способности. Углеводороды обладают

наркотическим действием, вызывают головную боль, головокружение. При

вдыхании в течение 8 часов паров бензина с концентрацией более 600 мг/м3

возникают головные боли, кашель, неприятные ощущения в горле.

Оксиды азота (NOX) образуются в процессе горения при высоких

температурах путем окисления части азота, находящегося в атмосфере. Под

общей формулой NOX обычно подразумевают сумму NOи NO2.

Основные источники выбросов NOx: двигатели внутреннего сгорания, топки

промышленных котлов, печи.

NO2 - газ желтого цвета, придающий воздуху в городах коричневатый

оттенок. Отравляющее действие NOx начинается с легкого кашля. При повышении

концентрации кашель усиливается, начинается головная боль, возникает рвота.

При контакте NOx с водяным паром, поверхностью слизнете оболочки образуются

кислоты HNO3 и HNO2, что может привести к отеку легких. Продолжительность

нахождения NO2 в атмосфере - около 3 суток

Размер пылинок колеблется от сотых долей до нескольких десятков мкм

Средний размер частиц пыли в атмосферном воздухе - 7-8 мкм. Пыль оказывает

вредное воздействие на человека, растительный и животный мир, поглощает

солнечную радиацию и тем самым влияет на термический режим атмосферы и

земной поверхности. Частицы пыли служат ядрами конденсации при образовании

облаков и туманов. Основные источники образования пыли: производство

строительных материалов, черная и цветная металлургия (оксиды железа,

частицы А1, Си, Zn), автотранспорт, пылящие и тлеющие места складирования

бытовых и производственных отходов. Основная масса пыли вымывается из

атмосферы осадками.

называются аэрозолями. Общее число разновидностей загрязняющих атмосферу

аэрозолей составляет несколько сотен.
^ Организация наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха

В крупных промышленных центрах степень загрязнения атмосферного воздуха может в ряде случаев превысить санитарно-гигиенические нормативы. Характер временной и пространственной изменчивости концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе определяется большим числом разнообразных факторов. Знание закономерностей формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха, тенденций их изменений является крайне необходимым для обеспечения требуемой чистоты воздушного бассейна. Основой для выявления закономерностей служат наблюдения за состоянием загрязнения воздушного бассейна.

От возможностей и качества проводимых наблюдений зависит эффективность всех воздухо-охранных мероприятий.

Служба наблюдений и контроля за состоянием атмосферного воздуха, как следует из названия, состоит из двух частей, или систем: наблюдений (мониторинга) и контроля. Первая система обеспечивает наблюдение за качеством атмосферного воздуха в городах, населенных пунктах и территориях, расположенных вне зоны влияния конкретных источников загрязнения. Вторая система обеспечивает контроль источников загрязнения и регулирование выбросов вредных веществ в атмосферу.

Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха проводятся в районах интенсивного антропогенного воздействия (в городах, промышленных и агропромышленных центрах и т.д.) и в районах, удаленных от источников загрязнения (в фоновых районах).

Наблюдения в районах, значительно удаленных от источников загрязнения, позволяют выявить особенности отклика биоты на воздействие фоновых концентраций загрязняющих веществ.

Как правило, фоновые наблюдения по специальной программе фонового экологического мониторинга проводятся в биосферных заповедниках и заповедных территориях. Ранее биосферные заповедники были расположены по всей территории СССР. В биосферных заповедниках осуществляется оценка и прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха путем анализа содержания в нем взвешенных частиц, свинца, кадмия, мышьяка, ртути, бенз(а)пирена, сульфатов, диоксида серы, оксида азота, диоксида углерода, озона, ДДТ и других хлорорганических соединений. Программа фонового экологического мониторинга включает также определение фонового уровня загрязняющих веществ антропогенного происхождения во всех средах, включая биоты. Кроме измерения состояния загрязнения атмосферного воздуха, на фоновых станциях производятся также метеорологические измерения.

Сеть фоновых станций, расположенная на территории нашей страны, включена в Глобальную систему мониторинга окружающей среды (ГСМОС), функционирующую в соответствии с программой ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП) под эгидой ЮНЕП. Информация, получаемая с фоновых станций, позволяет оценивать состояние и тенденции глобальных изменений загрязнения атмосферного воздуха. Фоновые наблюдения проводятся также с помощью научно-исследовательских судов в морях и океанах.

При наблюдении за фоновыми уровнями загрязнения атмосферного воздуха разрабатываются модели переноса примесей, и определяется роль в процессах переноса гидрометеорологических и техногенных факторов. На фоновых станциях исследуются и уточняются: критерии создания сети наблюдений, перечни контролируемых примесей, методики контроля и обработки данных измерений, способы обмена информацией и приборами, методы международного сотрудничества. Так, например, по международным соглашениям станция базисного и регионального мониторинга должна размещаться на расстоянии 40-60 км от крупных источников загрязнения с подветренной стороны. На территориях, примыкающих к станции, в радиусе 40-400 км не должен изменяться характер деятельности человека. Было также установлено, что пробы воздуха должны отбираться на высоте не менее 10 м над поверхностью растительности.

На станциях фонового мониторинга наблюдение за качеством атмосферного воздуха осуществляется по физическим, химическим и биологическим показателям.

Необходимость организации контроля загрязнения атмосферного воздуха в зоне интенсивного антропогенного воздействия определяется предварительными экспериментальными (в течение 1-2 лет) и теоретическими исследованиями с использованием методов математического и физического моделирования. Такой подход позволяет оценить степень загрязнения той или иной примесью атмосферного воздуха в городе или любом другом населенном пункте, где имеются стационарные и передвижные источники выбросов вредных веществ.

Обычно расположение источников выбросов и их параметры известны или их можно определить. Зная метеорологические параметры, в том числе "розу ветров" можно с использованием математических и физических моделей рассчитать поля концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для любой ситуации. Но адекватность принятых моделей реальным ситуациям все равно должна проверяться экспериментально.

Для получения репрезентативной информации о пространственной и временной изменчивости загрязнения воздуха, нужно предварительно провести обследование метеорологических условий и характера пространственной и временной изменчивости загрязнения воздуха с помощью передвижных средств. Для этого чаще всего используется передвижная лаборатория, производящая отбор, а иногда и анализ проб воздуха во время остановок. Такой метод обследования называется рекогносцировочным. Он находит достаточно широкое применение за рубежом.

На карту-схему города (населенного пункта, района) наносится регулярная сетка с шагом 0,1; 0,5 или 1,0 км. На местности по специально разработанной программе случайного отбора проб отбираются и анализируются пробы в точках, совпадающих с узлами сетки, наложенной на карту-схему. Для получения статистически достоверных средних значений измеренных концентраций проводится анализ комбинаций точек на сетке, объединенных в квадраты, например, площадью (2-4) км 2 , с учетом направлений ветра по направлениям. Такой метод позволяет выявить как границы промышленных комплексов и узлов, так и зоны их влияния. При этом обеспечивается возможность сравнения полученных результатов с расчетными данными математических моделей. Использование методов моделирования в этих работах является обязательным.

Если обнаруживается, что существует вероятность роста концентрации примеси выше установленных нормативов, то за содержанием такой примеси в выявленной зоне следует установить наблюдение. Если же такой вероятности нет и отсутствуют перспективы развития промышленности, энергетики и автотранспорта, установление стационарных постов наблюдений за состоянием атмосферного воздуха нецелесообразно. Такой вывод не распространяется на организацию наблюдений за фоновым уровнем загрязнения воздуха вне населенных пунктов.

Установив степень загрязнения атмосферного воздуха всеми примесями выбрасываемыми существующими и намечаемыми к строительству и пуску источниками, а также характер изменения полей концентрации примесей по территории и во времени с учетом карт загрязнения воздуха, построенных по результатам математического и физического моделирования, можно приступить к разработке схемы размещения стационарных постов наблюдений на территории города и программы их работ. Программа разрабатывается исходя из задач каждого измерительного пункта и особенностей изменчивости концентрации каждой примеси в атмосферном воздухе. Пост наблюдений может давать информацию об общем состоянии воздушного бассейна, если пост находится вне зоны влияния отдельных источников выбросов и осуществлять контроль за источниками выбросов, если пост находится в зоне влияния источников выбросов.

При размещении постов наблюдений предпочтение отдается районам жилой застройки с наибольшей плотностью населения, где возможны случаи превышения установленных пороговых значений гигиенических показателей ПДК. Наблюдения должны проводиться за всеми примесями, уровни которых превышают ПДК.

В обязательном порядке измеряются основные, наиболее часто встречающиеся загрязняющие воздух вещества: пыль, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота. Выбор других веществ, требующих контроля, определяется спецификой производства и выбросов в данной местности, частотой превышения ПДК.

Контроль за радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха осуществляется как на фоновом уровне, так и в зонах влияния атомных электростанций и других источников возможных выделений или выбросов радиоактивных веществ. При контроле радиоактивного загрязнения на фоновом уровне используются существующие фоновые станции или специальные станции, установленные на расстоянии 50-100 км от возможного источника радиоактивного загрязнения. При контроле в радиусе до 25 км от возможных источников выбросов радиоактивных веществ используется как существующая сеть контроля. так и специальные посты наблюдений, где устанавливаются датчики гамма- излучения и приборы для отбора проб и анализа воздуха. Рекомендуется в зоне до 25 км иметь 10-15 специализированных пунктов контроля, оснащенных дистанционными системами и высокопроизводительными фильтрующими воздух установками, а также около 30 дополнительных стационарных пунктов контроля радиационной обстановки, оснащенных интегрирующими термолюминесцентными дозиметрами. При этом в пределах санитарно-защитной зоны создаются посты дистанционного контроля радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха. Подсистемы дистанционного контроля оборудуются каналами связи. Для повышения достоверности информации в каждом пункте устанавливается несколько датчиков.

В 80-e годы на базе сетевых снегомерных съемок была создана новая сеть контроля переноса загрязняющих веществ воздушными массами. Мониторинг загрязнения территории на основе снегомерной съемки позволяет контролировать уровни загрязнения атмосферного воздуха как в незагрязненных (фоновых) районах, так и в городах, и других населенных пунктах.

Важными методами контроля так называемого трансграничного переноса глобальных потоков примесей, переносимых на большие расстояния от места выброса, является система наземных и самолетных станций, сопряженных с математическими моделями распространения примесей. Сеть станций трансграничного переноса оборудуется системами отбора газа и аэрозолей, сбора сухих и мокрых выпадений анализа содержания примесей в отобранных пробах. Информация поступает в метеорологические синтезирующие центры, которые осуществляют:

сбор, анализ и хранение информации о трансграничном переносе примесей в атмосфере;

прогнозирование переноса примесей на основе метеорологических данных;

идентификацию районов выбросов и источников;

регистрацию и расчет выпадений примесей из атмосферного воздуха на подстилающую поверхность и другие работы.

В целях сопоставимости результатов наблюдений, полученных в разных географических и временных условиях, используются единые унифицированные методы отбора и анализа проб, обработки и передачи информации. Информация, получаемая на сети наблюдений, по степени срочности подразделяется на три категории: экстренная, оперативная и режимная. Экстренная информация содержит сведения о резких изменениях уровней загрязнения атмосферного воздуха и передается в соответствующие (контролирующие, хозяйственные) организации незамедлительно. Оперативная информация содержит обобщенные результаты наблюдений за месяц, а режимная - за год. Информация по последним двум категориям передается заинтересованным и контролирующим организациям в сроки их накопления: ежемесячно и ежегодно. Режимная информация, содержащая данные о среднем и наибольшем уровнях загрязнения воздуха за длительный период, используется при планировании мероприятий по охране атмосферы, установлении нормативов выбросов, оценках ущерба, наносимого народному хозяйству загрязнением атмосферного воздуха.

Для того чтобы воздухо-охранные мероприятия были эффективными, информация должна быть полной и достоверной. Полнота информации определяется числом контролируемых ингредиентов, сроками наблюдений, размещением сети наблюдений. Достоверность информации достигается строгим соблюдением нормативных требований, обеспечивающих получение репрезентативных данных, однородность информации, полноту наблюдений, правильность статистической обработки и санитарно-гигиенической оценки по данным наблюдений загрязнения атмосферного воздуха, корректность объяснения причин повышенных уровней загрязнения и тенденций (или их отсутствие) изменения уровней загрязнения атмосферного воздуха во времени и по территории, учет метеорологических условий переноса и рассеяния примесей режима выбросов в данном районе.

Достоверность информации в значительной степени зависит от ее однородности. Необходимо иметь однородный ряд наблюдений за период, для которого средние характеристики оказываются достаточно устойчивыми и слабо зависящими от новых результатов измерений. В городах в результате застройки и реконструкции происходят изменения микроклиматических и метеорологических условий, поэтому получение среднего значения концентрации примеси для периода, в который меняется характер воздействия источников выбросов на атмосферу, является проблемной задачей. Средние годовые концентрации из-за погрешностей измерений, неоднородности рядов наблюдений, изменения метеоусловий и структуры городской застройки, могут значительно варьировать. В связи с этим для повышения качества воздухо-охранных рекомендаций необходимо использовать данные наблюдений за более длительные сроки (5 лет).

Существующая в нашей стране сеть наблюдений загрязнения атмосферного воздуха включает посты ручного отбора проб воздуха и автоматизированные системы наблюдений и контроля окружающей среды (АНКОС). Посты наблюдений загрязнения (ПНЗ) могут быть стационарными, маршрутными и передвижными (подфакельными). С постов ручного отбора пробы для анализа доставляются в химические лаборатории. Системы АНКОС являются стационарными, они оснащены устройствами непрерывного отбора и анализа проб воздуха и передачи информации по каналам связи в центр управления и регулирования состоянием атмосферного воздуха в заданном режиме.

^ Посты наблюдений загрязнения атмосферного воздуха

Стационарный пост наблюдений - это специально оборудованный павильон, в котором размещена аппаратура, необходимая для регистрации концентраций загрязняющих веществ и метеорологических параметров по установленной программе. Из числа стационарных постов выделяются опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных изменений содержания основных или наиболее распространенных загрязняющих веществ. Место для установки стационарного поста выбирается, как правило, с учетом метеорологических условий формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха. При этом заранее определяется круг задач: оценка средней месячной, сезонной, годовой и максимальной разовой концентраций, вероятности возникновения концентраций, превышающих ПДК и др.

Перед установкой поста следует проанализировать: расчетные поля концентраций по всем ингредиентам от совокупности выбросов всех стационарных и передвижных источников; особенности застройки и рельефа местности: перспективы развития жилой застройки и расширения предприятий промышленности, энергетики, коммунального хозяйства; транспорта и других отраслей городского хозяйства, функциональные особенности выбранной зоны; плотность населения; метеорологические условия данной местности и др. Пост должен находиться вне аэродинамической тени зданий и зоны зеленых насаждений, его территория должна хорошо проветриваться, не подвергаться влиянию близкорасположенных низких источников (стоянок автомашин, мелких предприятий с низкими выбросами т.п.). Количество стационарных постов в каком-либо городе (населенном пункте) определяется численностью населения, рельефом местности, особенностями промышленности, функциональной структурой (жилая, промышленная, зеленая зона и т.д.), пространственной и временной изменчивостью полей концентраций вредных веществ. Для населенных пунктов со сложным рельефом и большим числом источников рекомендуется устанавливать один пост на каждые (5-10) км 2 . Чтобы информация о загрязнении воздуха учитывала особенности города, рекомендуется ставить посты наблюдений в различных функциональных зонах - жилой, промышленной и зоны отдыха. В городах с большой интенсивностью движения автотранспорта посты устанавливаются также и вблизи автомагистралей.

Для обеспечения оптимальных условий проведения стационарных наблюдений отечественной промышленностью выпускаются стандартные павильоны-посты наблюдений или комплектные лаборатории типа ПОСТ. Лаборатория ПОСТ - это утепленный, обитый дюралевыми ячейками павильон, в котором установлены комплекты приборов и оборудования для отбора проб воздуха, проведения метеорологических измерений: скорости и направления ветра, температуры, влажности. Практически все стационарные пункты контроля загрязнения оборудованы комплектными лабораториями ПОСТ-1. Выпускаются и устанавливаются более новые модификации лаборатории - ПОСТ-2 и ПОСТ-2a, которые отличаются более высокой производительностью отбора проб и степенью автоматизации.

На стационарных постах наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими параметрами должны проводиться круглогодично, во все сезоны, независимо от погодных условий. Для постов наблюдений, как правило, устанавливаются три программы наблюдения: полная, неполная и сокращенная. По полной программе наблюдения проводятся ежедневно (выходные-воскресенья, субботы - чередуются) в 1, 7, 13 и 19 часов местного декретного времени, либо по скользящему графику: вторник, четверг, суббота - 7, 10 и 13 ч; понедельник, среда, пятница - 15, 18 и 21 ч. Наблюдения по первой программе предусматривают измерения содержания в воздухе как основных, так и специфических загрязняющих веществ. По неполной программе наблюдения проводятся ежедневно (воскресенья и субботы чередуются), но только в 7. 13 и 19 ч местного декретного времени.

В районах, где температура воздуха ниже 45 o С, наблюдения проводятся по сокращенной программе ежедневно, кроме воскресенья, в 7 и 13 ч по местному декретному времени. Наблюдения по сокращенной программе допускается проводить также в местах, где средние месячные концентрации меньше 1/20 ПДКмр или меньше нижнего предела диапазона измерений примеси используемым методом.

При неблагоприятных метеорологических условиях (туман, продолжительная инверсия температур и др.) отбор проб воздуха на всех постах наблюдений должен производиться через каждые 3 ч. Одновременно следует отбирать пробы под факелами основных источников загрязнения на территории наибольшей плотности населения. Подфакельные наблюдения осуществляются за характерными для данного предприятия примесями.

Стационарный пункт контроля радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха представляет собой либо стационарный павильон типа ПОСТ, либо домик размером 3х3х3 м. Он устанавливается, как правило, на специально оборудованных гидрометеорологических станциях (ГМС), огороженных металлической сеткой с размером ячеек 10х10 см. Площадь огороженной площадки составляет 5х10 м, а высота сетки - 1,2-1,5 м. Площадка должна располагаться на расстоянии не менее десяти высот до ближайшего здания и не менее 30 м от дорог. Площадка должна иметь травяной покров. Не допускается высаживание других растений, тем более кустарников и деревьев.

На территории ГМС не ближе 4 м от домика и ограды устанавливается марлевый планшет для сбора радиоактивных выпадений и термолюминесцентный дозиметр. Установку для отбора проб воздуха лучше размещать в специальной будке с жалюзи, приподнятой над поверхностью земли на 80 - 100 см. Выброс воздуха, прошедшего через фильтры установки типа "Тайфун", должен производиться обязательно в противоположную от планшета сторону. Если стационарный пункт не обеспечен электропитанием (трехфазное (5-10) кВт), то вместо фильтрующей установки допускается использование марлевого конуса.

Наблюдение за радиоактивностью атмосферного воздуха осуществляется систематически круглый год. Смена марли на планшетах и вертикальных экранах, а также фильтров в установках производится ежедневно в 7 ч 30 мин утра по местному декретному времени. С фильтрующих установок фильтры могут сниматься как через 24 ч - в 7 ч 30 мин, - так и через 12 ч, т.е. два раза в сутки. При двухразовом отборе установлено время работы установок: с 7 ч 30 мин до 13 ч 30 мин и с 19 ч 30 мин до 1 ч 30 мин. Скорость воздуха в установке определяется с помощью расходомеров УС-125 или УС-175-12 три раза в сутки: в 7ч 30 мин, 13 ч 30 мин и 1 ч 30 мин.

Средняя скорость воздуха, проходящего через фильтры, помещенные в кассетный фильтродержатель, определяется по формуле:

где V 1, V 2 и V 3 - значения скорости соответственно в 7 ч 30 мин, 13 ч 30 мин и 1 ч 30 мин следующих суток (км/ч). Объем прошедшего через фильтры воздуха (Q, м 3 /ч) находится из соотношения:

где S-площадь сечения сопла измерительной насадки (S = 70 см 2), t - время работы установки, ч.

Для определения количества воздуха, прошедшего через экран, ручной анемометр помещают над центром экрана, и скорость ветра измеряют четыре раза в сутки: в 7 ч 30 мин, 13 ч 30 мин, 19 ч 30 мин и 1 ч 30 мин. Среднюю скорость ветра определяют как среднее арифметическое, а объем воздуха, прошедшего через экран, находят по уравнению:

здесь S 1 - площадь экрана, м 2 ; t - время экспозиции экрана, с: f-продуваемость экрана, равная примерно 45%.

Маршрутный пост наблюдений - место на определенном маршруте в городе. Онпредназначен для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности при наблюдениях, которые проводятся с помощью передвижной аппаратуры. Маршрутные наблюдения осуществляются на маршрутных постах с помощью автолабораторий. Такая передвижная лаборатория имеет производительность около 5000 отборов проб в год, в день на такой машине можно произвести отбор 8 - 10 проб воздуха. Порядок объезда маршрутных постов ежемесячно меняется таким образом, чтобы отбор проб воздуха на каждом пункте проводился в разное время суток. Например, в первый месяц машина объезжает посты в порядке возрастания номеров, во втором - в порядке их убывания, а в третий - с середины маршрута к концу и от начала к середине и т.д.

Передвижной (подфакельный) пост предназначен для отбора проб под дымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника. Подфакельные наблюдения осуществляются по специально разрабатываемым программам и маршрутам за специфическими загрязняющими веществами, характерными для выбросов данного предприятия. Места отбора проб при подфакельных наблюдениях выбирают на разных расстояниях от источника загрязнения с учетом закономерностей распространения загрязняющих веществ в атмосфере. Отбор проб воздуха производится последовательно по направлению ветра на расстояниях (0,2 - 0,5); 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 15 и 20 км от стационарного источника выброса, а также с наветренной стороны источника. Наблюдения под факелом проводятся за типичными для данного предприятия ингредиентами с учетом объема выбросов и их токсичности. В зоне максимального загрязнения (по данным расчетов и экспериментальных замеров) отбирается не менее 60 проб воздуха, а в других зонах минимум должен быть не меньше 25. Отбор проб воздуха при проведении подфакельных наблюдений производится на высоте 1,5 м от поверхности земли в течение 20 - 30, мин не менее чем в трех точках одновременно. В течение рабочего дня под факелом можно отобрать пробы последовательно в 5 - 8 точках.

^ Автоматизированная система наблюдений и контроля окружающей среды

Автоматизированная система наблюдений и контроля окружающей среды (АНКОС-АГ) предназначена для автоматизированного сбора, обработки и передачи информации об уровне загрязнения атмосферного воздуха. Система позволяет непрерывно получать информацию о концентрации примесей и метеорологических параметрах в населенных пунктах или около крупных промышленных предприятий. Технические возможности регистрации, передачи, хранения и обработки данных о загрязнении атмосферного воздуха позволили разработать основные принципы функционирования автоматизированных систем наблюдения за состоянием атмосферного воздуха.

В состав разработанной отечественной промышленностью АНКОС-АГ входят следующие технические средства:

павильон, конструктивно представляющий собой металлический каркас прямоугольной формы размером 2300x4700x7600 мм;

мачтовое устройство с комплектом метеодатчиков, установленных на крыше павильона, для измерения скорости и направления ветра, температуры, влажности;

устройства отопления, вентиляции, освещения, кондиционирования и пожаротушения;

газоанализаторы оксида углерода, диоксида серы, оксида, диоксида и суммы оксидов азота, озона, суммы углеводородов без метана;

устройство сбора и обработки информации на базе микроЭВМ.

Обмен информацией между системой АНКОС и Центром обработки информации осуществляется по коммутируемым телефонным каналам общего пользования при помощи аппаратов передачи данных (АПД) и мультиплексора передачи данных (МПД). АПД, устанавливаемые на станциях АНКОС, совместно с АПД и МПД Центра обработки информации образуют автоматическую централизованную подсистему сбора информации от систем АНКОС. размещенных по городу или региону. Состав технических средств центра обработки информации:

специализированный вычислительный комплекс на базе ЭВМ;

мультиплексор передачи данных на базе микроЭВМ;

пульт диспетчера;

мнемосхема;

вспомогательное и сервисное оборудование;

программное обеспечение (пакета программ первичной и вторичной обработки данных измерений, банки данных, диспетчерские программы и др.).

Системы АНКОС-АГ и Центра обеспечивают:

систематическое измерение заданных параметров атмосферного воздуха;

автоматический сбор информации со станций АНКОС;

сбор информации от неавтоматизированных звеньев наблюдений (например, от стационарных и передвижных постов);

оперативную оценку ситуации по известным значениям ПДК;

краткосрочный прогноз уровней загрязнения контролируемых примесей;

обработку и выдачу информации.

Средства математического обеспечения включают следующие основные алгоритмы обработки данных:

алгоритм первичной обработки (проверка достоверности служебной информации о загрязнении, приведение информации к виду, удобному для обработки и др.);

алгоритм статистической обработки (определение числовых, вероятностных характеристик параметров загрязнения, метеорологических параметров и др.);

алгоритм экспресс-информации о состоянии загрязнения во всех районах города в заданный момент времени;

алгоритм краткосрочного и долгосрочного прогнозирования загрязнения воздуха;

алгоритм управления, определяющий временной режим работы системы, последовательность этапов функционирования, контроль работоспособности системы, приоритет программ обработки данных и др.

Время усреднения данных о концентрациях примесей составляет не менее 20 - 30 мин, что соответствует времени отбора проб в поглотительные приборы. Частота выдачи информации автоматизированной системы может составлять от нескольких минут до нескольких часов.

^ Мониторинг атмосферного воздуха - слежение за его состоянием и

предупреждение о критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья

людей и других живых организмов.

Для обеспечения мониторинга в развитых странах созданы

автоматизированные системы контроля загрязнения воздуха (АСКЗВ).

Задачи, решаемые АСКЗВ:

1. автоматическое наблюдение и регистрация концентраций загрязняющих

2. анализ полученной информации с целью определения фактического состояния

загрязнения воздушного бассейна;

3. принятие экстренных мер по борьбе с загрязнением;

4. прогноз уровня загрязнения;

6. уточнение и проверка расчетов рассеивания примесей.

АСКЗВ рассчитаны на измерение концентраций одного или нескольких

ингредиентов из следующего ряда: SO2; CO; NOx; O3; CmHn; H2S; NH3;

взвешенных веществ, а также определения влажности, температуры, направления

и скорости ветра.

Сейчас происходит постоянное развитие АСКЗВ путем увеличения числа

стационарных станций и применения передвижных постов наблюдений. Дальнейшее

совершенствование этой системы становится возможным благодаря пониманию

необходимости глобального контроля над состоянием атмосферы путем

объединения локальных, региональных и национальных служб наблюдения за

Мониторинг атмосферного воздуха — комплексная система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, определение наличия и концентрации загрязняющих веществ в атмосфере, а также прогноз состояния атмосферного воздуха, его загрязнения (закон «Об охране атмосферного воздуха»).

Без пищи человек может прожить несколько недель (если он пьет воду), без воды — несколько дней, а вот без воздуха человек не проживет и несколько минут. Воздух — важнейшая составляющая окружающего мира, столь необходимая для жизни человека. Любые вредные вещества, попадающие в воздух в результате природных процессов или в результате хозяйственной деятельности человека, даже если они и присутствуют в малых концентрациях, могут нанести большой, а часто даже непоправимый вред здоровью человека. Этим объясняется повышенное внимание к проблеме загрязнения воздуха и необходимость организации мониторинга атмосферного воздуха.

Основными загрязнителями являются постоянно функционирующие объекты коммунального хозяйства населенных пунктов (теплоэлектростанции и мусоросжигающие заводы), промышленные предприятия, а также ежегодно увеличивающийся поток автотранспорта. В настоящее время доля выбросов от автотранспорта составляет 80% от общего объема выбросов основных загрязняющих веществ. Атмосферный воздух населенных пунктов содержит коктейль из частичек пыли различного размера и диаметра, окислов азота, окислов серы и углерода, углеводородов и альдегидов и еще более сотни наименований химических веществ, обладающих раздражающим, аллергенным, канцерогенным и многими другими биологическими эффектами. Наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха города вносят диоксид азота, формальдегид и фенол.

Контроль качества атмосферного воздуха
В принципе, контроль загрязнений атмосферного воздуха — это контроль последствий произошедшего процесса загрязнения воздуха. Идеальная картина — нет источников загрязнения, нет самого загрязнения. К сожалению, на практике реализация такой ситуации невозможна. Но необходимо стремиться максимально реализовать такую ситуацию. Для этого необходим постоянный жесткий контроль над выбросами вредных веществ в атмосферу в процессе хозяйственной деятельности человека. Этой цели служат приборы для контроля промышленных и транспортных газовых выбросов. Эти приборы находятся на передней линии защиты атмосферы от вредных выбросов, они напрямую контролируют источники загрязнения воздуха. Эффективное использование этих приборов часто позволяет оптимально настроить производственный процесс и существенно снизить уровень вредных выбросов в атмосферу.

Приборы для мониторинга атмосферного воздуха

Приборы для мониторинга атмосферного воздуха — устройства, непосредственно контролирующие качество воздуха, вдыхаемого человеком. Предельно допустимые среднесуточные концентрации многих газовых загрязняющих компонентов находятся в области малых концентраций — единицы и десятки мкг/м 3 . Этим объясняются высокие требования к точности, чувствительности и стабильности этих приборов.

Измеряемые параметры:

• Массовая концентрация диоксида углерода (СО2) и загрязняющих веществ: окислов азота (NO/NO 2 , аммиака (NН 3), оксида углерода (СО), диоксида серы (SO 2), сероводорода (Н 2 S), суммы углеводородов (ΣСН) в пересчете на метан, метана (СН 4) и суммы углеводородов за вычетом метана (ΣNСН), озона (О 3), формальдегида (СН 2 О), органических и серосодержащих соединений;
• Массовая концентрация взвешенных частиц (пыли);
• Метеорологические параметры: скорость и направление ветра, температура и относительная влажность окружающего воздуха, атмосферное давление, количество осадков.

АО «ОПТЭК» предлагает хемилюминесцентные, электрохимические и оптические анализаторы качества воздуха , а также измерительные комплексы для непрерывного автоматического определения качества воздуха (мониторинга атмосферного воздуха).

Газоанализаторы для мониторинга атмосферного воздуха могут быть как однокомпонентными:

• (О 3), (О 3), (NO 2), (SO 2), (SO 2), (H 2 S), (NH 3), (CO), (СО 2), (СО), (формальдегид),

так и многокомпонентными:

• (NO,NO 2), (H 2 S,SO 2), (NH 3 , NO, NO 2).

Для комплексного решения задач атмосферного мониторинга «ОПТЭК» выпускает измерительный комплекс «СКАТ», включающий в себя собственно газоанализаторы (от 2-х до 12 измерительных каналов), приборы для измерения аэрозольной составляющей атмосферы, устройства для сбора, регистрации, обработки и хранения полученных данных. Измерительный комплекс «СКАТ» может быть размещен на стационарных, маршрутных и передвижных постах наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы. В измерительном комплексе «СКАТ» решена задача по обеспечению непрерывного режима работы всех устройств, предусмотрены типичные нештатные ситуации, например, кратковременные отключения электропитания. Собранная информация может храниться в автономном регистраторе данных, передаваться на сервер объединения и хранения данных. Пользователь может получать информацию с измерительного комплекса «СКАТ» посредством Internet, локальных сетей, GSM или телефонных каналов.