Организация мониторинга атмосферы в г. Орск

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Отбор проб атмосферного воздуха для анализа

 

 

Одним из основных элементов анализа качества атмосферного воздуха является отбор проб. Если отбор проб выполнен неправильно, то результаты самого тщательного анализа теряют всякий смысл. Отбор проб атмосферного воздуха осуществляется через поглотительный прибор аспирационным способом путем пропускания воздуха с определенной скоростью или заполнения сосудов ограниченной емкости. Для исследования газообразных примесей пригодны оба метода, а для исследования примесей в виде аэрозолей (пыли) - только первый.

По данным наблюдений Орской лаборатории мониторинга загрязнения атмосферы на стационарных постах среднегодовые концентрации примесей за 2013 год составили: 2,5 ПДК по формальдегиду, 2,2 ПДК по фенолу, 1,84 ПДК по диоксиду азота, 1,28 ПДК по пыли, 0,92 ПДК по оксиду углерода, 0,54 ПДК по оксиду азота, 0,21 ПДК по сероводороду, 0,17 ПДК по диоксиду серы и аэрозолям серной кислоты.

Максимальные из разовых концентраций достигли: 4 ПДК по оксиду углерода, 3,2 ПДК по фенолу, 2 ПДК по формальдегиду, 1,4 ПДК по диоксиду азота, 1,0 ПДК по пыли, 0,92 ПДК по диоксиду серы, 0,62 ПДК по сероводороду, 0,17 ПДК по оксиду азота, 0,11 ПДК по аэрозолям серной кислоты.

По жалобам жителей города производились дополнительные отборы проб воздуха практически на все определяемые вещества. Всего за год проведено 27 внеплановых выездов, проанализировано 110 проб.

При эпизодических наблюдениях регистрировались максимальные концентрации: в ноябре – 4,56 ПДК по диоксиду серы, в октябре – 3,2 ПДК по оксиду углерода и 1,3 ПДК по диоксиду азота. Остальные определяемые вещества отмечались в пределах допустимой нормы.

Результаты наблюдений показывают, что по сравнению с 2012 годом в 2013 году снизился уровень загрязнения атмосферы по всем определяемым веществам, за исключением диоксида серы, который незначительно повысился, а содержание сероводорода и аэрозоля серной кислоты осталось на уровне прошлого года.

Среднегодовая концентрация пыли незначительно снизилась – 1,28 ПДК (1,3 ПДК в 2012 г.), но оставалась выше средних значений по России.

Сравнивая среднемесячные концентрации в течение года наблюдался небольшой максимум – 1,43 ПДК в ноябре. Этот месяц характеризовался высокой повторяемостью приземных инверсий (27%), штилей (65%). Сочетание этих метеорологических факторов, а так же наращивание производства «Южуралникелем» и сказалось на среднемесячной концентрации.

Максимальная из разовых концентраций - 1 ПДК - отмечалась в декабре на ПНЗ № 5 в ясную, морозную погоду при слабом ветре со стороны «Уральской стали».

В наибольшей степени пылью загрязнен район стационарного поста № 4. Среднегодовая концентрация пыли здесь составила 1,3 ПДК. На этот район оказывает влияние факел «ОНОСа» при северном и северо-западном ветре. А в городе в основном преобладает ветер именно этого направления.

Содержание диоксида серы в атмосфере города составило 0,17 ПДК, что несколько выше, чем в 2012 году.

Среди среднемесячных концентраций на протяжении года наблюдался небольшой максимум в осенне-зимний период (ноябрь-декабрь), когда среднемесячная концентрация достигла 0,22 ПДК. В эти месяцы преобладал северный ветер и северо-восточный ветер со стороны «Орскнефтеоргсинтеза», который является основным источником этой примеси. Максимальная из разовых концентраций – 0,92 ПДК - отмечалась на ПНЗ № 3 в декабре при северном ветре со стороны «ОНОСа».

 

 

 

8 Сбор и обработка данных о загрязнении атмосферного воздуха

 

 

Данные о результатах наблюдений загрязнения атмосферного воздуха и метеорологических параметров, о результатах подфакельных и других наблюдений поступают со стационарных и маршрутных постов в Орскую лабораторию мониторинга загрязнения атмосферы, где они проходят контроль и сводятся в специальные таблицы, так называемые таблицы наблюдений за загрязнением атмосферы (ТЗА), таблицы подразделяются на четыре вида: ТЗА-1. ТЗА-2, ТЗА-З и ТЗА-4:

• ТЗА-1 - результаты разовых наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха сети постоянно действующих стационарных и маршрутных постов в одном городе или промышленном центре, а также данные метеорологических и аэрологических наблюдений;
• ТЗА-2 - результаты подфакельных наблюдений;
• ТЗА-3 - данные средних суточных наблюдений за выпадением и концентрацией пыли и газообразных примесей;
• ТЗА-4 - данные суточных наблюдений с помощью газоанализаторов или других приборов и устройств непрерывного действия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 Оптимизация сети наблюдений и контроля загрязнений атмосферного воздуха

 

 

Сеть наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха в г. Орск является в настоящем и будущем единственным экспериментальным средством оценки состояния загрязнения атмосферного воздуха и применимости математических моделей рассеяния примесей в атмосфере. Общими задачами сети являются:

1. повышение эффективности, качества, надежности и достоверности данных наблюдений;
2. внедрение новых методов многокомпонентного анализа примесей в атмосферном воздухе и в отходящих газах:
1. достижение оптимального соотношения используемых в различных городах и населенных пунктах методов ручного отбора и анализа проб воздуха и полуавтоматических методов, повышение автоматизации средств измерений;
2. повышение оперативности сбора, обработки, передачи и использования данных наблюдений в задачах контроля и регулирования уровней загрязнения атмосферного воздуха;
3. установление тенденций и причин изменения уровней загрязнения атмосферного воздуха.

Оптимальным может быть вариант совмещения задач исследования характера и причин изменения уровней загрязнения атмосферного воздуха. Однако существующая сеть наблюдений в силу различных причин не способна выполнить эти условия. Поэтому для совершенствования организации наблюдений состояния атмосферного воздуха и контроля выбросов должны использоваться методы математического моделирования, оценки загрязнения снежного покрова, аэрокосмические и лазерные дистанционные методы.

Наземные посты наблюдений должны оборудоваться современными высокочувствительными и селективными приборами и системами оценки качества атмосферного воздуха в реальном масштабе времени. С учетом данных комплексного обследования состояния загрязнения атмосферного воздуха на территории города или населенного пункта должна разрабатываться программа оптимизации сети наблюдений. Немаловажными являются выборка и статистическая обработка данных экспериментальных наблюдений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная часть

 

В 1990 году концентрация CO2 составила 340мг/кг. Известно, что его концентрация в атмосфере ежегодно увеличивается на 0,5%. Какова будет концентрация CO2 к 2050 году?

 

Решение задачи

 

1 Определим насколько увеличилась концентрация CO2 за год по    формуле:

CCO2(год)=ССО2 * % увел.,

где CCO2(год) —концентрация увеличения углекислого газа за год, мг/кг;

CCO2 — концентрация углекислого газа в 1990 году, мг/кг ;

%увел. — ежегодный процент увеличения углекислого газа в атмосфере , %;

CCO2(год)=340*0,5=170 (мг/кг)

2  Определим увеличение концентрации СO2 за 60 лет по формуле:

CCO2(60 лет)= CCO2(год)* 60,

где CCO2(60 лет) —увеличение концентрации углекислого газа за 60 лет, мг/кг;

CCO2(год)  —концентрация увеличения углекислого газа за год, мг/кг;

CCO2(60 лет)=170*60=10200 (мг/кг)

3  Определим концентрацию СО2 в 2050 году по формуле:

CCO2(2050 г.)= CCO2(1990 г.)+ CCO2(60 лет),

где CCO2(2050 г.) — концентрация углекислого газа в 2050 году, мг/кг;

CCO2(1990 г.) — концентрация углекислого газа в 1990 году, мг/кг;

CCO2(60 лет) — концентрация углекислого газа за 60 лет, мг/кг;

340+10200=10540 (мг/кг)

Ответ: Концентрация CO2 к 2050 году составит 10540 мг/кг.