книги / Экологический мониторинг

загрязняющим веществам, которые выбрасываются предприятиями города, как для среднесуточных, так и максимальных концентраций примесей:

ÏÂði = Ìi / ñi,

ÏÂTi = Ìi /ÏÄKi,

ãäå Ìi – суммарное количество выбросов i-й примеси от всех источников, т/год; ci – концентрация, установленная по данным расчетов или наблюдений, мг/м3.

Åñëè ÏÂTi > ÏÂði, то ожидаемая концентрация примеси в воздухе может быть равна ПДК или превысить ее, следовательно, данная примесь должна контролироваться. Если несколько примесей

имеют одинаковые значения ПВTi, то сначала записывается примесь класса опасности 1, затем 2, 3 и 4.

Перечень вредных веществ, подлежащих контролю, пересматривается при изменении данных инвентаризации промышленных выбросов, появлении новых источников выбросов, но не реже 1 раза в 3 года. Расширение перечня контролируемых веществ осуществляется после специальных обследований, направленных на комплексную или ориентировочную оценку уровня загрязнения.

3.3.2. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха

Критерии экстремально высокого и высокого загрязнения атмосферного воздуха учитывают кратность концентрации примеси, приведенную к ПДК (Ài):

Ài = ci /ÏÄÊi,

ãäå ci – концентрация примеси, полученная в результате наблюдений, мг/м3.

Экстремально высоким загрязнением считается:

•Содержание одного или нескольких веществ, превышающее ПДКÌÐ;

–â 20–29 раз при сохранении этого уровня более 2 суток;

–30–49 раз при сохранении этого уровня от 3 часов и более;

–в 50 и более раз.

101

•Визуальные и органолептические признаки:

–появление устойчивого, несвойственного данной местности запаха;

–обнаружение влияние воздуха на органы чувств (резь в глазах, слезотечение, привкус во рту, затруднение дыхания и др.) одновременно у нескольких человек;

–выпадение подкрашенных дождей, снега, появление у осадков специфического запаха или несвойственного привкуса.

Высоким считается загрязнение при содержании одного или

нескольких веществ выше в 10 ПДКÌÐ и более раз.

Для оценки загрязнения воздушной среды населенных пунктов

используются единичные (Ii) и комплексные индексы загрязнения атмосферы (ИЗА). Расчет Ii основан на предположении, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одинаковым влиянием на человека, а при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества.

Ii = (Ci /ÏÄÊÑÑi )ài,

ãäå Ci – среднегодовая концентрация примеси; ài – константа для различных классов опасности i-й примеси, учитывающий класс опасности загрязняющего вещества.

Количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы оценивается с помощью комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА)

ÈÇÀ=Ii.

Для сравнения уровней загрязнения в отдельных районах населенного пункта или отдельных городов, расчет индекса должен проводится по единому принципу, например, по основным примесям, присутствующим в выбросах антропогенных источников (оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы, пыль), по приоритетным веществам (примеси с максимальными значениями концентраций, характерные для рассматриваемой территории) или по примесям, имеющим стабильные превышения нормативного содержания, фиксируемые на постах регулярных наблюдений.

102

Уровень загрязнения атмосферы с учетом получаемых значений

ÈÇÀ:
менее 5	– низкий
5–7	– повышенный
8–13	– высокий
более 13	– очень высокий.

3.4. ОРГАНИЗАЦИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ОБСЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

АТМОСФЕРЫ В ГОРОДАХ

Обследование загрязнения атмосферы в городе и крупном районе организуется для выяснения причин высоких уровней концентрации примесей, установления их неблагоприятного влияния на здоровье населения и окружающую среду и разработки мероприятий по охране атмосферы [6]. В зависимости от цели различают три вида обследования – эпизодические, комплексные, оперативные.

•Эпизодические. Проводятся для ориентировочной оценки загрязнения атмосферного воздуха в населенных пунктах, а также для выбора места размещения постов наблюдения.

•Комплексные. Проводятся для детального изучения особенностей и причин высокого уровня загрязнения, его влияния на здоровье населения и для разработки воздухоохранных мероприятий.

•Оперативные. Проводятся для выяснения причин резкого ухудшения качества атмосферного воздуха.

До проведения любого вида обследования необходимо ознакомиться:

•с общей физико-географической картой и характеристикой обследуемого района; обратить особое внимание на рельеф местности в зоне радиусом 15–20 км от источника загрязнения, наличие водных объектов и растительных массивов;

•климатическими условиями распространения загрязняющих веществ, на основе данных о повторяемости слабых и опасных скоростей ветра, застоев воздуха, характеристикой НМУ (мощность и интенсивность приземных и приподнятых инверсий, продолжительность туманов, интенсивность осадков и др.);

•картой-схемой с указанием основного источника загрязнения атмосферы;

103

•характеристикой выбросов, количеством источников, списком загрязняющих веществ;

•оценкой состояния загрязнения атмосферы по данным ранее проведенных исследований, а также информацией со стационарных, передвижных источников наблюдения, информацией лаборатории охраны окружающей среды предприятий о загрязнении в пределах санитарно-защитной зоны.

Для комплексного обследования дополнительно можно запросить информацию о демографической ситуации, состоянии здоровья разных категорий населения и другие медико-биологические сведения.

Комплексные обследования проводятся по расширенной программе, включающей в себя наблюдения, отборы проб и измерения не только на территории города, но и за его пределами,

àтакже на различных высотах, чтобы оценить дальность и высоту распространения загрязняющих веществ.

Выбранные точки наблюдения должны располагаться равномерно по городу на площадках с непылящим или малопылящим покрытием на проветриваемых местах. Сроки отбора проб зависят от программ наблюдения – полной, неполной, сокращенной, суточной.

Программа комплексного обследования разрабатывается на 1 год или 2–3 года. Для получения статистически достоверных сведений по уровню загрязнения атмосферного воздуха в исследуемом районе общее количество наблюдений за одной примесью в одной точке должно быть не менее 200, количество отборов и определений содержания загрязняющих веществ, выполненных на одном расстоянии от источника загрязнения за одной примесью – не менее 50 в год [6].

Эпизодические обследования организуются при отсутствии регулярных наблюдений за загрязнением атмосферы и проводятся, как правило, в течение 1 года или 3–5 лет. В районе обследования один раз в 2–3 месяца в течение 10–15 дней экспедиция проводит серию наблюдений. В год получают не менее 200 наблюдений за концентрацией каждой примеси независимо от количества точек наблюдений. Число точек наблюдений может быть любым, но не менее двух [6].

Экспедиционные обследования являются наиболее распространенным видом мониторинга загрязнения атмосферы в локальных и региональных масштабах. Как правило, они проводятся в различ- ных точках города и в зоне рассеивания выбросов промышленных объектов (стационарных источников).

104

Подфакельные наблюдения направлены на определение максимальных значений концентрации загрязняющих веществ, которые создаются выбросами предприятия на тот или иной район города, и выявление зоны распространения примесей.

Подфакельные наблюдения организуются в районе отдельно стоящего источника выбросов или группы источников, как на территории города, так и за его пределами. Направление факела определяется по визуальным наблюдениям за очертаниями дыма, если нет дымового облака, то по направлению ветра. Местоположение точек, в которых производится отбор проб воздуха для определения концентрации вредных веществ под осью факела выбросов, меняется в зависимости от направления факела.

Отбор проб осуществляется на расстояниях 0,5; 1; 2; 3; 4; 6; 8; 10; 15 и 30 км (рис. 3.3). Результаты наблюдений на близких расстояниях от источника (0,5 км) характеризуют загрязнение атмосферы низкими источниками и неорганизованными выбросами, а на дальних – сумму от низких, неорганизованных и высоких выбросов. На расстояниях 10–40 средних высот труб от источника, где особенно велика вероятность появления максимума концентраций, контрольные точки для наблюдения располагаются чаще. Расстояние между центральными (осевыми) и выносными пунктами зависит от ширины факела и должно составлять примерно 5% расстояния от источника выброса до пункта наблюдений.

Рис. 3.3. Схема расположения точек наблюдения под факелом:

À– высотный источник; АВ – ось факела; I – промышленная площадка; II – санитарно-защитная зона; III – жилая зона; 1–11 – контрольные точки

105

Отбор проб воздуха под факелом осуществляется на высоте 1,5– 3,5 м от поверхности земли. Интервал между отборами порядка 10 минут; отбор проб желательно проводить на выбранных расстояниях не менее чем в 3 точках одновременно. В течение рабочего дня можно провести отбор проб под факелом последовательно в 5–8 точках на разных расстояниях от источника.

Содержание специфических примесей, характерных для данного предприятия, контролируется с таким расчетом, чтобы на каждом расстоянии от источника было не менее 50 измерений каждого вещества в разные сезоны года. Наблюдения выполняются в сроки проведения измерений на стационарных и маршрутных постах и дополнительно в другие сроки, для изучения распределения максимальных концентраций в различные часы суток [6, 8, 9].

Актуальным для современных городов видом эпизодических обследований является мониторинг уровня загрязнения воздуха, обусловленного выбросами автотранспорта.

Таблица 3.4

Основные виды выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта

Каждый автомобиль выбрасывает в атмосферу с отработавшими газами около 200 различных компонентов (табл. 3.4), в которых содержатся углеводороды, доля которых резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости

106

на старте, т. е. во время заторов и в ожидании разрешающего сигнала светофора. В этот момент выделяется наибольшее количество несгоревших частиц – примерно в 10 раз больше, чем при работе двигателя в нормальном режиме. На выбросы оксида углерода значительное влияние оказывает рельеф дороги и режим движения автомашины. Так, например, при ускорении и торможении в отработавших газах увеличивается содержание оксида углерода почти

â8 раз. Минимальное количество оксида углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 60 км/ч.

Âцелом при определенном уровне интенсивности выхлопов автомобилей на территории города появляются устойчивые накопления двух типов загрязнений:

•аэрозоли автотранспортного происхождения, задерживающиеся в атмосфере на длительный срок, адсорбирующие канцерогенные вещества;

•соединения свинца, образующиеся при сгорании этилированного бензина, способны аккумулироваться организмом, попадая

âнего не только через дыхательные пути, но и через кожу.

Выбросы основных загрязняющих веществ значительно ниже в дизельных двигателях, поэтому принято считать их более экологически чистыми. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, образующейся вследствие перегрузки топлива. Сажа насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами; их выбросы в атмосферу недопустимы. В связи с тем, что отработавшие газы автомобилей поступают в нижний слой атмосферы, а процесс их рассеяния значительно отличается от процесса рассеяния высоких стационарных источников, вредные вещества находятся практически в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт следует отнести к категории наиболее опасных источников загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей.

Оценка состояния загрязнения атмосферного воздуха на автомагистралях и в прилегающей жилой застройке может быть проведена путем определения в воздухе содержания как основных компонентов выхлопных газов (оксид углерода, сумма углеводородов, оксиды азота, соединения свинца), так и продуктов их фотохимических превращений (озон, формальдегид, акролеин, пероксицил нитрат и др.).

Для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами автотранспорта организуются специальные наблюдения, в результате которых определяются:

107

•максимальные значения концентраций основных примесей, выбрасываемых автотранспортом в районах автомагистралей, и периоды их поступления при различных метеоусловиях и интенсивности движения транспорта;

•границы зоны и характер распределения примесей по мере удаления от автомагистралей;

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

•особенности распределения транспортных потоков по магистралям города.

В комплекс выполняемых работ входит не только определение содержания в воздухе основных компонентов выхлопных газов, но

èопределение интенсивности движения автотранспорта (в разное время суток, на разных участках уличной дорожной сети).

Наблюдения проводятся во все дни рабочей недели ежечасно с 6 до 13 час. или с 14 до 21 час., чередуя утренние и вечерние часы. В ночное время наблюдения проводятся 1–2 раза в неделю. Измерение метеорологических параметров (температуры и влажности воздуха, скорости ветра) обязательно для любых наблюдений по оценке загрязнения атмосферы.

Точки наблюдения выбираются на улицах городов в районах с интенсивным движением транспорта и располагаются на различных участках улиц в местах высокой концентрации загрязняющих веществ (пересечение дорог, регулируемые перекрестки, въезды с прилегающих территорий и др.). Кроме того, пункты организуются в местах скопления вредных примесей из-за слабого рассеяния (под мостами, в туннелях, на узких участках улиц и дорог), а также в зонах пересечения двух и более улиц с интенсивным движением транспорта.

3.5.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИНЦИПАХ И СРЕДСТВАХ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Средства контроля воздушных и других газообразных сред подразделяются на системы (комплексы), приборы и другие техни- ческие средства контроля загрязнения (ТСКЗ) воздушного бассейна, которые группируются в соответствии с особенностями анализируемой воздушной среды:

108

•атмосферы,

•воздуха населенных мест и жилых помещений,

•воздуха рабочей зоны и производственных помещений,

•выбросов, поступающих в атмосферу.

Контроль загрязняющих веществ в атмосферном воздухе осуществляют лаборатории (испытательные лабораторные центры) МПР РФ, Федеральных служб Росгидромета, территориальных центров эпидемиологии и гигиены Роспотребнадзора и др. Анализ воздуха рабочих и производственных зон, контроль организованных и неорганизованных источников выбросов при технической возможности выполняют лаборатории промышленных предприятий.

По степени автоматизации средств измерения и контроля содержания загрязняющих веществ делятся на автоматические анализаторы и газосигнализаторы и неавтоматические приборы и другие средства контроля. На российском рынке из средств экоаналитического контроля более всего распространены автоматические газосигнализаторы, которые постепенно замещаются газоанализаторами. До сих пор широко используются неавтоматизированные ТСКЗ на основе индикаторных трубок, полуколичественных экспресстестов, индикаторных бумажек, пленок и т. д. Они чаще всего используются в целях экспресс-контроля для решения первой задачи в технологической цепочке – «поисковой», а также для предварительных и весьма приблизительных («полуколичественных») измерений.

Всего в Госреестре средств измерений зафиксировано более 150 марок аттестованных отечественных (35 %) и импортных (около 65 %) газоаналитических приборов. Они могут быть сгруппированы следующим образом:

•промышленные газоанализаторы – более 60 наименований (> 40 %),

•анализаторы атмосферного воздуха – около 50 наименований (30 %),

•газоанализаторы транспортных выбросов – около 20 наименований (13 %),

•аппаратура контроля пыли и дымности – около 20 наименований (13 %),

•иные (экспресс-определители и др.) – более 5 наименований (около 4 %).

109

Среди промышленных газоанализаторов наибольшее распространение получили автоматические приборы для контроля воздуха в помещениях рабочей зоны, а также контроля выбросов различных производств и теплоэнергетических установок по следующим загрязняющим веществам:

СО – более 16 типов приборов, CO2 – около 5 типов,

SO2 – около 15 типов,	H2S – около 6 типов,
NO – около 14 типов,	NOx – около 4 типов,
NO2 – около 8 типов,	Cl2, NH3 – примерно по 2 типа.

O2 – около 7 типов,

Анализаторы атмосферного воздуха в наибольшей степени ориентированы на контроль SO2 (30 %), NOx è Hg (ïî 23 %), Î3 (18 %), а также H2S, CS2, NH3, сумму углеводородов, пыль.

Отечественные газоанализаторы транспортных выбросов, как правило, в комплексе измеряют содержание СО (100 % приборов), углеводородов (100 %), СО2 (30 %), NOx è SO2 (по 15 %), а также дымность и число оборотов двигателя.

При контроле загрязнения воздуха часто применяются процедуры лабораторного анализа с использованием гостированных, а также других официальных методик выполнения измерений. Однако они требуют соответствующих технических средств контроля, к которым относятся лабораторные приборы универсального типа (хроматографы, спектрофотометры и т. д.).

Лабораторный контроль загрязняющих веществ в воздухе фоновых территорий, районов населенных пунктов и в промышленных выбросах предполагает технологию с разделенными процедурами отбора и измерения показателей проб. К числу универсальных приборов лабораторного анализа, на которых в соответствии с РД 52.04.186–89 [6] реализуется не менее 130 методик выполнения измерений загрязняющих атмосферу веществ, относятся следующие средства:

•фотометры и спектрофотометры (более 60 методик, что составляет примерно 50 %),

•хроматографы (30 методик – 20 %),

•атомно-абсорбционные спектрометры (15 методик – 10 %),

•потенциометрические приборы (5 методик – 4 %),

110