Мониторинг состояния атмосферы

 

Московский  Государственный Вечерний Металлургический Институт

 

 

 

 

Кафедра химии  и экологии

 

 

Реферат по экологическому мониторингу на тему: «Мониторинг состояния атмосферы»

 

 

 

 

 

 

 

                       Группа: МЭ-02

                                            Студент: Молчева Анастасия

                                                Преподаватель: Морозова И.М.

 

 

 

 

 

Москва, 2006г.

Атмосфера - газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического состава данного небесного тела, а также определяются историей его формирования начиная с момента зарождения. Атмосфера Земли образована смесью газов, называемой воздухом. Ее основные составляющие – азот и кислород в соотношении приблизительно 4:1.

На человека оказывает воздействие главным образом состояние нижних 15–25 км атмосферы, поскольку именно в этом нижнем слое сосредоточена основная масса воздуха. Наука, изучающая атмосферу, называется метеорологией, хотя предметом этой науки являются также погода и ее влияние на человека. Состояние верхних слоев атмосферы, расположенных на высотах от 60 до 300 и даже 1000 км от поверхности Земли, также изменяется. Здесь развиваются сильные ветры, штормы и проявляются такие удивительные электрические явления, как полярные сияния. Многие из перечисленных феноменов связаны с потоками солнечной радиации, космического излучения, а также магнитным полем Земли. Высокие слои атмосферы – это также и химическая лаборатория, поскольку там,0 в условиях, близких к вакууму, некоторые атмосферные газы под влиянием мощного потока солнечной энергии вступают в химические реакции. Наука, изучающая эти взаимосвязанные явления и процессы, называется физикой высоких слоев атмосферы.

Состав.

Нижние слои атмосферы состоят из смеси газов (см. табл.). Кроме приведенных в таблице, в виде небольших примесей в воздухе присутствуют и другие газы: озон, метан, такие вещества, как оксид углерода (СО), оксиды азота и серы, аммиак.

СОСТАВ АТМОСФЕРЫ
Газ		Содержание в сухом воздухе, %
N2	азот	78,08
O2	кислород	20,95
Ar	аргон	0,93
CO2	углекислый газ	0,03
Ne	неон	0,0018
He	гелий	0,0005
Kr	криптон	0,0001
H2	водород	0,00005
X	ксенон	0,000009

В высоких слоях атмосферы состав воздуха меняется под воздействием жесткого излучения Солнца, которое приводит к распаду молекул кислорода на атомы. Атомарный кислород является основным компонентом высоких слоев атмосферы. Наконец, в наиболее удаленных от поверхности Земли слоях атмосферы главными компонентами становятся самые легкие газы – водород и гелий. Поскольку основная масса вещества сосредоточена в нижних 30 км, то изменения состава воздуха на высотах более 100 км не оказывают заметного влияния на общий состав атмосферы.

Нормирование  качества атмосферного воздуха

Для количественной оценки содержания примеси в атмосфере используется понятие концентрации — количества вещества, содержащегося в единице объема воздуха, приведенного к нормальным условиям.

Качество атмосферного воздуха — это совокупность его  свойств, определяющая степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Качество атмосферного воздуха может считаться удовлетворительным, если содержание примесей в нем не превышает предельно допустимых концентраций (ПДК). ПДК — это максимально концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении все жизни человека не оказывает на него и на окружающую среду в целом прямого или косвенного воздействия, включая отдаленные последствия. Под прямым воздействием понимается нанесение организму человека временного раздражающего действия, вызывающего ощущение запаха, кашель, головную боль. При накоплении в организме вредных веществ выше определенной доз могут возникать патологические изменения отдельных органов или организма в целом. Под косвенным воздействием понимаются такие изменения в окружающей среде, которые, не оказывая вредного влияния на живые организмы, ухудшают, обычные условия обитания: поражаются зеленые насаждения, увеличивают число туманных дней и т.д.

Основным  критерием установления нормативов ПДК для оценки качества атмосферного воздуха является воздействие содержащихся в воздухе загрязняющих примесей на организм человека.

Для оценки качества атмосферного воздуха установлены  две категории ПДК: максимально разовая (ПДК_мр) и среднесуточная (ПДК_СС).

ПДК_Мр — основная характеристика опасности вредного вещества. Установлена для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности, биоэлектрической активности головного мозга) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. По этому нормативу оцениваются вещества, обладающие запахом или воздействующие на другие органы чувств человека.

ПДК_СС — установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и другого влияния вещества на организм человека. Вещества, оцениваемые по этому нормативу, обладают способностью временно или постоянно накапливаться в организме человека.

К началу 1999 г. по нормативам ПДК оценивалось около 1000 веществ, которые могут попадать в атмосферный воздух. ПДК наиболее распространенных загрязняющих веществ приведены в табл. 4.3.

Таблица 1. ПДК наиболее распространенных веществ

 

Наименование  загрязняющего ввещества	ПДК м р , мг/м3	ПДК сс , мг/м3
Азота диоксид	0,085	0,04
Азота оксид	0,4	0,06
Ангидрид  серный	0,5	0,05
Аммиак	0,2	0,04
Бенз(а)пирен	—	0,1 мкг/100м3
Взвешенные  вещества	0,5	0,15
Ртуть металлическая	—	0,0003
Свинец и  его соединения	—	0,0003
Углерода  оксид	5	3
Угольная  зола ТЭС	0,05	0,02
Формальдегид	0,35	0,003
Хлор	0,1	0,03

Перечень веществ, содержание которых в атмосферном воздухе  нормируется, постоянно пополняется. Установлены временные нормативы ПДК загрязняющих веществ в воздухе для древесной растительности (ПДК_Л)

Таблица 2. Нормативы ПДК _л, мг/м³

 

Наименование  примесей в атмосферном воздухе	ПДКлмг	ПДК л с.с.
Азота оксид (в пересчете  на NO2)	0,04	0,02
Аммиак	0,1	0,04
Бензол	0,1	0,05
Метанол	0,2	0,1
Пары серной кислоты (H2S04)	0,1	0,03
Сернистый ангидрид	0,3	0,02
Сероводород	0,008	0,008
Твердые частицы (пыль)	0,2	0,05
Циклогексан	0,2	0,2
Формальдегид	0,2	0,003
Фтористые соединения (в пересчете на фтор)	0,02	0,005

Если вещество оказывает на окружающую природную  среду вредное воздействие в меньших концентрациях, чем на человека, то при нормировании ходят из порога действия этого вещества на окружающую природу. Воздействие веществ, для которых не установлены ПДК, оценивается по ориентировочному безопасному уровню воздействия загрязняющего атмосферу вещества (ОБУВ). ОБУВ — временный гигиенический норматив для загрязняющего атмосферу вещества, устанавливаемый расчетным методом для лей проектирования промышленных объектов.

Нормативы ПДК  для атмосферного воздуха являются едиными для всей территории Украины. Установленные в других странах ПДК могут отличаться в большую или меньшую сторону. Например, в США установлена ПДК для SO₂ — 0,75 мг/м³, а в Украине — 0,5 мг/м³. Для зон санитарной охраны, курортов, мест размещения крупных санаториев и домов отдыха, а также зон отдыха городов ПДК установлена на 20% меньше, чем для жилых районов.

Некоторые вещества при одновременном присутствии  в атмосфере воздухе обладают однонаправленным действием, т.е. эффектом суммации этом случае при оценке качества атмосферного воздуха должно выполняться следующее условие:

 

где  Ср С₂, ..., С_п — концентрация каждого из веществ, обладающих эффектом суммации, мг/м³;

ПДК,, ПДК,, ..., ПДК„ — предельно допустимые концентрации этих веществ Перечень веществ, обладающих эффектом суммации, постоянно дополняется и на сегодняшний день насчитывает 51 группу веществ однонаправленого действия.

Для каждого проектируемого и действующего объекта, являющегося стационарным источником загрязнения воздушного бассейна, устанавливают нормативы предельно допустимых выбросов (ПДВ) загрязняющих веществ в атмосферный воздух. ПДВ устанавливают из условия, что выбросы вредных веществ от данного источника в совокупности с другими источниками не создают приземную концентрацию, превышающую ПДК за пределами санитарно-защитной зоны:

 

 

где С —  концентрация вещества в приземном  слое от расчетного источника при сохранении норматива ПДВ, С_ф - фоновая концентрация этого же вещества.

Если на данном предприятии или группе предприятий, расположенных в одном районе, значения ПДВ по объективным причинам не могут быть немедленно достигнуты, устанавливают временно согласованный выброс (ВСВ). Норматив ВСВ устанавливают на период разработки и реализации воздухо-охранных мероприятий, обеспечивающих достижение нормативов ПДВ. Срок действия норматива ПДВ, как правило, не превышает 5 лет. При появлении новых производств, реконструкции действующих, изменении технологического процесса или вида используемого сырья и в других аналогичных случаях нормативы ПДВ подлежат пересмотру.

Для каждого города на основании нормативов ПДВ предприятий и фонового состава атмосферного воздуха разрабатывают общегородские нормативы ПДВ, в соответствии с которыми индивидуальные ПДВ предприятий могут быть пересмотрены в сторону уменьшения.

Уровень загрязнения атмосферы остается высоким. В 74% городов степень загрязнения воздуха оценивается как очень высокая и высокая и только в 16% городов - как низкая.

 
Число городов (%), где ИЗА 14 (1), 7-13 (2), 5-6 (3), 5 (4)

Если учитывать численность  населения, проживающего в городах  с высоким и очень высоким  загрязнением воздуха, то ситуация оказывается  еще более неблагополучной. Из 200 городов с населением 65,4 млн. жителей, где проводятся наблюдения и имелась возможность оценить уровень загрязнения атмосферы по показателю ИЗА, 94% населения (61,5 млн) живет в условиях высокого и очень высокого загрязнения атмосферы.

 
Численность населения (%) в городах, где ИЗА 14, 7-13, 5-6, 5 по данным 200 городов  с общей численностью населения 65,4 млн. человек.

В целом по России 37% городского населения проживает на территориях, где не проводятся наблюдения за загрязнением атмосферы, а 60% - в городах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения атмосферы.

 
Численность населения (%) в городах, где ИЗА 14 (1), 7-13 (2), 5-6 (3), 5 (4) , численность населения РФ в городах, где уровень загрязнения не оценивался из-за отсутствия наблюдений или их недостаточного количества (5)

 

Мониторинг  состава атмосферы

 

 

Мониторинг состава  атмосферы и прогнозирование  его изменений являются одним из важнейших условий устойчивого развития страны. Мониторинг дает необходимую информацию как для решения фундаментальных научных проблем, связанных с изучением и прогнозированием глобальных изменений среды обитания человека и климата Земли, так и для выработки эффективной экологической политики, в частности, в области принятия и исполнения Международных соглашений: Монреальского и Киотского протоколов, Конвенций о трансграничном переносе  загрязнений, об устойчивых органических загрязнениях и целом ряде других. Учитывая, что природно-экологические условия России, их разнообразие являются важнейшим ресурсом в сфере регулирования глобального баланса парниковых газов и многих загрязняющих примесей, такая информация может стать основанием для получения страной компенсации за ущерб, наносимый поступающими на ее территорию загрязнениями.        

 Основная цель создаваемой Российской системы мониторинга состава атмосферы (РСМСА) заключается в проведении комплексных наблюдений содержания в атмосферном воздухе газовых и аэрозольных примесей, радиационных и термодинамических параметров для обнаружения изменений состояния атмосферы и прогнозирования возможных последствий.