Организация мониторинга атмосферного воздуха в г. Гомеле

Основной целью расслоения является получение расслоенной выборки, позволяющей уменьшить число измерений, необходимых для получения результатов с требуемой точностью, или повысить точность результатов без увеличения числа измерений.

Для этого необходима информация об условиях, которые, вероятно, приводят к высоким, низким или промежуточным значениям рассматриваемой характеристики качества атмосферного воздуха на исследуемой территории. Эту информацию используют для разработки схемы расслоения, которая позволяет общее число проведенных измерений распределить между разными слоями так, чтобы дисперсия значений характеристики качества воздуха в пределах заданного слоя была меньше по сравнению с общей дисперсией [20].

Надежность выбранной схемы расслоения зависит от объема и достоверности исходных данных, включая данные по источникам выбросов и воздействиям топографии местности и метеорологических условий на рассеяние веществ в атмосфере. Использование результатов предварительных измерений или специально организованных предварительных наблюдений может быть исключительно полезно при выборе слоев также, как и применение моделей качества атмосферного воздуха. При расслоении могут быть использованы данные, полученные на существующих постах контроля качества атмосферного воздуха, имеющих представительное расположение для контролируемой территории.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автотранспорт, деревообрабатывающая, химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, производство минеральных удобрений, теплоэнергетика, машиностроение и станкостроение. Более 250 предприятий являются эмиттерами загрязняющих веществ в атмосферу. Крупные источники выбросов расположены в западной и северо-западной частях города. При преобладающих ветрах западной четверти (особенно в летний период) создаются неблагоприятные условия, способствующие переносу загрязняющих веществ в центральную часть и к восточным окраинам города.

Особенностью нормирования качества атмосферного воздуха является зависимость воздействия загрязняющих веществ, присутствующих в воздухе, на здоровье населения не только от значения их концентраций, но и от продолжительности временного интервала, в течение которого человек дышит данным воздухом.

ПДК – предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе – концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни. Величины ПДК приведены в мг/дм3.

ПДКмр – предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/дм3. Эта концентрация при вдыхании в течение 20-30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.

ПДКсс – предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/дм3. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом вдыхании [21].

 

Таблица 1 – Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ

В мг/дм3

Вещество	Класс опасности	ПДКМР	ПДКСС
Оксид углерода	4	5,000	3,000
Диоксид азота	2	0,200	0,040
Оксид азота	3	0,400	0,060
Углеводороды суммарные	-	-	-
Метан	-	50,00	-
Диоксид серы	3	0,500	0,050
Аммиак	4	0,200	0,040
Сероводород	2	0,008	-
Озон	1	0,160	0,030
Формальдегид	2	0,035	0,003
Фенол	2	0,010	0,003
Бензол	2	0,300	0,100
Толуол	3	0,600	-
Параксилол	3	0,300	-
Стирол	2	0,040	0,002
Этилбензол	3	0,020	-
Нафталин	4	0,003	-
Взвешенные вещества	3	0,500	0,150

 

Стандарты качества воздуха ВОЗ – в основе требований ВОЗ лежит охрана здоровья человека. Различные периоды усреднения отражают потенциальное воздействие загрязнителей на здоровье человека; загрязнители, на которые установлены нормативы с краткосрочным базисным периодом, оказывают быстрое воздействие на состояние здоровья, а те из них, которые имеют долговременный отчетный период, связаны с хроническим вредным воздействием.

В целях охраны здоровья ни один из стандартов не должен быть превышен. Чем выше концентрация, тем более ограниченным должен быть период воздействия на объект. Напротив, при более низкой концентрации загрязняющего вещества период воздействия может продлеваться.

Класс опасности - показатель, характеризующий степень опасности для человека веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Вещества делятся на следующие классы опасности:

1 класс – чрезвычайно опасные;

2 класс – высоко опасные;

3 класс – опасные;

4 класс – умеренно опасные.

СИ – стандартный индекс – наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК; она определяется из данных наблюдений на посту за одной примесью или на всех постах района за всеми примесями за месяц или за год.

НП – наибольшая повторяемость превышения ПДК по данным наблюдений на одном посту (за одной примесью) или на всех постах района за всеми примесями за месяц или за год.

ИЗА – комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей, представляющий собой сумму концентраций выбранных загрязняющих веществ в долях ПДК.

 

Таблица 2 – Уровень загрязнения воздуха

 

Уровень загрязнения атмосферного воздуха	Значения ИЗА
Низкий	меньше или равен 5
Повышенный	5 - 7
Высокий	7-14
Очень высокий	больше или равен 14

 

PM10 – взвешенные частицы, с размерами менее 10 мкм, способные легко проникать в легкие человека и накапливаться в них.

Инверсия – смещение охлажденных слоев воздуха вниз и скопление их под теплыми слоями воздуха, что ведет к снижению рассеивания загрязняющих веществ и увеличению их концентраций в приземной части атмосферы [22].

 

 

 

 

 

 

3.2 Определение  индекса загрязнения атмосферного воздуха

 

 

Для определения уровня загрязнения атмосферы в настоящее время используются следующие характеристики загрязнения воздуха:

– средняя концентрация примеси в воздухе, мг/дм3 или мкг/дм3;

– среднее квадратическое отклонение , мг/дм3 или мкг/дм3;

– максимальная разовая концентрация примеси, мг/дм3 или мкг/дм3.

Загрязнение воздуха определяется по значениям средних и максимальных разовых концентраций примесей. Степень загрязнения оценивается при сравнении фактических концентраций с ПДК.

ПДК – предельно допустимая концентрация примеси для населенных мест, утвержденная Значения ПДК даны в сборнике «Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух». Средние концентрации примесей сравниваются с ПДК среднесуточными, максимальные из разовых концентраций – с ПДК максимально разовыми:

– повторяемость, разовых концентраций примеси в воздухе выше предельно допустимой концентрации (ПДК) данной примеси;

– повторяемость, разовых концентраций примеси в воздухе выше 5 ПДК;

– число случаев концентраций примесей в воздухе, превышающих 10 ПДК [23].

Используются три показателя качества воздуха:

1. ИЗА – комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий

несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций. Поэтому этот показатель характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха. Поскольку ИЗА используются очень часто, правила его расчета приведены ниже;

2 СИ – наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК. Она определяется из данных наблюдений на станции за одной примесью, или на всех станциях рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или за год. Обычно оценивается количество городов, в которых СИ больше 5 или СИ больше 10;

3 Основным показателем степени загрязнения воздуха города является интегральный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Правила его расчета по данным о средних концентрациях примесей приведены ниже.

ИЗА учитывает не только концентрации n различных веществ, но и вредность их воздействия на здоровье. ИЗА рассчитывается следующим образом.

 

 

 

 

 

Установлены значения Ci для веществ 4, 3, 2 и 1 классов опасности, которые равны 0,85; 1,0; 1,3 и 1,5 соответственно. Диоксид серы относится по степени вредности к третьему классу опасности (Ci равно1), к ней приводится вредность всех веществ [24].

В конкретном городе не на всех станциях измеряются концентрации одинакового набора веществ, их количество также различается. При такой ситуации данные расчета суммарного ИЗА не могут сравниваться между собой. Чтобы значения In были сопоставимы для разных городов или за разные интервалы времени в одном городе, необходимо рассчитывать их из одинакового количества (n равно m) веществ [25].

Вначале рассчитываются парциальные значения Ii, для каждого вещества в отдельности, затем составляется вариационный ряд, в котором I1 больше I2 больше Im для m веществ, имеющих наибольшие значения индексов. Обычно выбирается пять веществ (m равно 5) с наибольшими значениями индексов, по которым рассчитывается суммарный индекс загрязнения атмосферы Im. Таким образом, используемый в Беларуси индекс суммарного загрязнения атмосферы позволяет учитывать несколько значений разных концентраций примесей, измеренных в городе, и представить интегральный уровень загрязнения воздуха в городе за год одним числом. Значение ИЗА показывает, какому уровню загрязнения в единицах ПДК диоксида серы соответствуют фактически наблюдаемые уровни, т.е. во сколько раз суммарный уровень загрязнения воздуха превышает ПДК диоксида серы [26].

Вследствие того, что ИЗА рассчитывается по среднегодовым значениям концентраций вредных примесей, он может быть показателем хронического воздействия загрязнения воздуха города на здоровье населения. Показатель ИЗА используется не только, чтобы суммировать данные различных концентраций, измеренных в городе. Он применяется для изучения связи между уровнем загрязнения и заболеваемостью населения.

Установлена зависимость между этими показателями и оказалось возможным связать значения ИЗА с числом заболеваний различными болезнями. На основе этих исследований установлены категории низкого, повышенного, высокого и очень высокого загрязнения воздуха.

Установлены четыре категории качества воздуха в зависимости от уровня загрязнения. Уровень загрязнения считается низким при значениях ИЗА менее 5, повышенным при ИЗА от 5 до 8, СИ меньше 5, высоким при ИЗА от 8 до 13, СИ от 5 до 10  и очень высоким при ИЗА больше 13, СИ больше10 [27].

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

Вещества, загрязняющие атмосферу, причиняли значительный вред окружающей среде в течении многих десятилетий. По-видимому, с их вредным воздействием придётся считаться и в будущем. Дальнейший рост населения и промышленного производства неизбежно приводит к увеличению опасности загрязнения.

Основными загрязняющими веществами, содержание которых в атмосфере регламентируется стандартами, являются: диоксид серы (SO2), оксиды азота (NO и NO2), оксид углерода (CO), газообразные углеводороды (HC), а также сероводород (H2S), сероуглерод (CS2),аммиак (NH3),различные галогеносодержащие газы.

Существуют три основных источника образования газообразных загрязнений: сжигание горючих материалов, промышленные производственные процессы и природные источники. В результате сжигания топлива образуется 78 % диоксида серы от общего его количества. Углеводороды, опасность появления которых связана с тем, что они являются промежуточными продуктами в процессе образования озона, поступают в атмосферу при сжигании топлива и при переработке нефтепродуктов, кроме того, многие углеводороды выделяются в процессе роста и размножения растений. По оценкам учёных из природных источников во всём мире ежегодно выделяется 117 млн. т. углеводородов, а из антропогенных источников 100 млн. т. Однако углеводороды, присутствующие в атмосфере городов, в основном представляют собой продукты сгорания.