Защита воздушного бассейна

Проблема загрязнения воздуха в городах и общее ухудшение качества атмосферного воздуха вызывает серьезную озабоченность. Для оценки уровня загрязнения атмосферы в 506 городах России создана сеть постов общегосударственной службы наблюдений и контроля за загрязнением атмосферы как части природной среды. На сети определяется содержание в атмосфере вредных различных веществ, поступающих от антропогенных источников выбросов. Наблюдения проводятся сотрудниками местных организаций Госкомгидромета, Госкомэкологии, Госсанэпиднадзора, санитарно-промышленных лабораторий различных предприятий. В некоторых городах наблюдения проводятся одновременно всеми ведомствами. Контроль качества атмосферного воздуха в населенных пунктах организуется в соответствии с ГОСТом 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов», для чего устанавливают три категории постов наблюдений за загрязнением атмосферы: стационарный, маршрутный, передвижной или подфакельный. Стационарные посты предназначены для обеспечения непрерывного контроля за содержанием загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего контроля, для этого в различных районах города устанавливаются стационарные павильоны, оснащенные оборудованием для проведения регулярных наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы. Регулярные наблюдения проводятся и на маршрутных постах, с помощью оборудованных для этой цели автомашин. Наблюдения на стационарных и маршрутных постах в различных точках города позволяет следить за уровнем загрязнения атмосферы. В каждом городе проводят определения концентраций основных загрязняющих веществ, т.е. тех, которые выбрасываются в атмосферу почти всеми источниками: пыль, оксиды серы, оксиды азота, оксид углерода и др. Кроме того, измеряются концентрации веществ, наиболее характерных для выбросов предприятий данного города. Для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами отдельных промышленных предприятий проводятся измерения концентраций с подветренной стороны под дымовым факелом, выходящим из труб предприятия на разном расстоянии от него. Подфакельные наблюдения проводятся на автомашине или на стационарных постах. Чтобы детально ознакомиться с особенностями загрязнения воздуха, создаваемого автомобилями, проводятся специальные обследования вблизи магистралей.

 

Установка периодического действия (с неподвижным слоем адсорбента) отличается конструктивной простотой, но имеет низкие допускаемые скорости газового потока и, следовательно, повышенную металлоемкость и громоздкость. Процесс очистки в таких аппаратах носит периодический характер, т.е. отработанный, потерявший активность поглотитель время от времени заменяют либо регенерируют. Существенным недостатком таких аппаратов являются большие энергетические затраты, связанные с преодолением гидравлического сопротивления слоя адсорбента. Движение адсорбента в плотном слое под действием силы тяжести или в восходящем потоке очищаемого воздуха обеспечивает непрерывность работы установки. Такие методы позволяют более полно, чем при проведении процесса с неподвижным слоем адсорбента, использовать адсорбционную способность сорбента, организовать процесс десорбции, а также упростить условия эксплуатации оборудования. В качестве недостатка этих методов следует отметить значительные потери адсорбента за счет ударов частиц друг о друга и стирания о спинки аппарата.

 

Методы подбора катализаторов отличаются большим разнообразием, но все они базируются в основном на эмпирических или полуэмпирических способах. Об активности катализаторов судят по количеству продукта, получаемого с единицы объема катализатора, или по скорости каталитических процессов, при которых обеспечивается требуемая степень превращения. В большинстве случаев катализаторами могут быть металлы или их соединения (платина и металлы платинового ряда, оксиды меди и марганца и т.д.). Для осуществления каталитического процесса необходимы незначительные количества катализатора, расположенного таким образом, чтобы обеспечивать максимальную поверхность контакта с газовым потоком

 

Видовая структура Биоценоза.

 

 

В природе все популяции, существующие в пределах одного биотопа, вступают в разнообразные взаимоотношения в зависимости от их потребностей и образуют более сложную биологическую систему - биоценоз. Биоценоз - это исторически сложившаяся совокупность популяций растений (фитоценоз), животных (зооценоз) и микроорганизмов (микроценоз), проживающих совместно в однородных условиях на общей территории и взаимосвязанных между собой различными типами взаимоотношений. Параллельно с термином «биоценоз» используется термин «сообщество». Сообщество - это любая совокупность популяций разных видов, взаимодействующих между собой и существующих совместно. Таким образом, понятие «сообщество» более широкое, чем «биоценоз».

 

Сообщество (биоценоз) является основным компонентом природных Надорганизменные систем. Надорганизменные системы имеют свои особенности в сравнении с организмом:

 

1. Сообщество  всегда возникает, формируется из  готовых частей, которые есть  в окружающей среде. В отдельном  организме они возникают путем постепенной дифференциации зачатков.

 

2. Составные  части сообщества заменяемы. Один  вид может занять место другого  со сходными экологическими потребностями  без ущерба для системы. Части  же любого организма уникальны.

 

3. Если же  в организме поддерживается постоянная согласованность деятельности его органов, тканей и клеток, то надорганизменная система существует за счет уравновешивания противоположно направленных сил, интересы многих видов в сообществе прямо противоположны (хищник - жертва).

 

4. Сообщества основаны на количественной регуляции численности одних видов другими, в организме регуляция всех органов осуществляется нервной системой и гуморальным путем.

 

5. Размеры  организма ограничены его внутренней  наследственной программой. Размеры  надорганизменной системы определяются внешними причинами.

 

Как и всякая биологическая система, биоценоз имеет свою структуру, которую можно охарактеризовать в двух аспектах:

 

1) видовая, или таксономическая, структура;

 

2) пространственная  структура;

 

Видовая, или таксономическая, структура. Видовая структура характеризует разнообразие видов и соотношение их численности или массы.

 

Видовое разнообразие биоценоза характеризуется двумя показателями: 1) видовое богатство; 2) видовая насыщенность.

 

Видовое богатство - это общее число видов, обитающих в данном биотопе. Видовое богатство возрастает с севера на юг, а также с увеличением площади биотопа и эволюционного времени. Чем выше видовое богатство, тем более устойчивым является биоценоз, и наоборот.

 

Видовая насыщенность - это количество видов на единице площади или в единице объема биотопа.

 

Соотношение численности видов характеризуется показателем выравненность. Например, если два биоценоза (А и В) имеют одинаковое видовое богатство (10 видов) и одинаковую численность особей (100 особей), то они могут отличаться по характеру распределения этих особей между видами, т.е. выравненностью:

 

биоценоз А: 91:1:1:1:1:1:1:1:1:1 -минимальная выравненность и максимальное доминирование;

 

биоценоз В: 10:10:10:10:10:10:10:10:10:10 -максимальная выравненность и минимальное доминирование.

 

Выравненность возрастает с севера на юг, а доминирование возрастает с юга на север.

 

В природе границы между биоценозами редко бывают резкими, чаще всего наблюдается постепенный переход, в результате чего образуется пограничная зона, которая имеет особенные условия существования. По протяженности она всегда меньше, чем территория биотопов. Эта зона называется экотон. Она более богата по численности видов, чем каждое из смежных сообществ, потому что здесь встречаются как виды из соседних сообществ, так и виды, характерные только для экотона. Тенденция к увеличению видового разнообразия и плотности организмов на границе сообществ называется краевым, или пограничным, эффектом.

 

Пространственная структура. Пространственная структура характеризует распределение особей биоценоза в пределах биотопа.

 

Любой биоценоз занимает конкретное пространство, которое разделяется между видами в зависимости от их биологических особенностей. В связи с этим различают вертикальную и горизонтальную зональность, а также консорции.

 

Вертикальная зональность биоценоза обусловлена наличием в нем растений разной высоты. Благодаря этому в биоценозе наблюдается вертикальное расслоение на структурные части, занимающие разное положение по отношению к уровню почвы. Это явление называется ярусностью, а структурные части биоценоза - ярусами. Растительные ярусы заселяются животными и микроорганизмами. Ярусность способствует значительному ослаблению конкуренции между видами, благодаря этому увеличивается численность особей на единице площади и более полно и разнообразно используются условия среды.

 

В биоценозе различают надземную и подземную ярусность. В биоценозе смешанного леса выделяют 5-7 надземных ярусов. Подземная ярусность обусловлена разной глубиной расположения активной части корневой системы и включает, как правило, на один ярус меньше, чем надземная ярусность, так как мхи, грибы и лишайники, формирующие самый нижний ярус, корневой системы не имеют.

 

Под регулированием выбросов вредных веществ в атмосферу понимается их кратковременное сокращение в периоды неблагоприятных метеорологических условий (НМУ), приводящих к формированию высокого уровня загрязнения воздуха. Регулирование выбросов осуществляется с учетом прогноза НМУ на основе предупреждений о возможном опасном росте концентраций примесей в воздухе с целью его предотвращения.

 

 Прогноз  загрязнения атмосферы и регулирование  выбросов являются важной составной  частью всего комплекса мероприятий  по обеспечению чистоты воздушного бассейна. Эти работы особенно необходимы в городах с относительно высоким средним уровнем загрязнения воздуха, поскольку принятие радикальных мер по его снижению требует, как правило, больших усилий и времени, а эффект от регулирования выбросов может быть практически незамедлительным. В то же время для предотвращения роста концентраций в отдельные периоды выполнение таких работ полезно практически в любом городе.

 

 Мероприятия  по сокращению выбросов загрязняющих  веществ в атмосферу в периоды  НМУ разрабатывают предприятия, организации, учреждения, расположенные в населенных пунктах, где органами Госкомгидромета проводится или планируется проведение прогнозирования НМУ.

 

 Мероприятия  по регулированию выбросов разрабатываются  на всех предприятиях, имеющих  источники выбросов вредных веществ в атмосферу, с участием отраслевых институтов. Если на предприятии устанавливаются нормы ПДВ (ВСВ), то разработка мероприятий по регулированию выбросов проводится совместно с головными ведомственными организациями в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78.

 

 Мероприятия  по временному сокращению выбросов  загрязняющих веществ в периоды  НМУ являются обязательной составной  частью сводного тома «Охрана  атмосферы и предельно допустимые  выбросы (ПДВ)» и утверждаются  в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 и «Временной методикой нормирования выбросов». Они пересматриваются по решению местных советских, партийных органов, а также при изменении технологии производства и выбросов вредных веществ в атмосферу.

 

 В городах, где сводные тома «Охрана атмосферы и ПДВ» в настоящее время не разрабатываются или где работы по установлению ПДВ запланированы на отдаленный период, мероприятия по временному сокращению выбросов согласовываются с головными институтами, подразделениями Минздрава СССР и ГАИ с привлечением служб ведомственного контроля и Госгортехнадзора и утверждаются органами Госкомгидромета СССР.

 

 Контроль  степени эффективности сокращения  выбросов загрязняющих веществ  в атмосферу осуществляют с  помощью инструментальных, балансовых  и других методов.

 

 Оперативное  прогнозирование высоких уровней  загрязнения воздуха осуществляют  прогностические подразделения  Госкомгидромета в соответствии  с методическими указаниями.

 

 Контроль  за выполнением мероприятий по  сокращению выбросов в периоды  НМУ в соответствии с действующими нормативными актами проводит Государственная инспекция по охране атмосферного воздуха при Государственном комитете СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды с привлечением других контролирующих органов.

2. ОСНОВНЫЕ  ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО РЕГУЛИРОВАНИЮ ВЫБРОСОВ

 

 При  разработке мероприятий по регулированию  выбросов следует учитывать вклад  различных источников в создание  приземных концентраций примесей. В каждом конкретном случае  необходимо определить, на каких источниках следует сокращать выбросы в первую очередь, чтобы получить наибольший эффект. С этой целью используют формулы для расчета максимальной концентрации примесей в воз духе (См), которые приведены в «Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86)».

 

 Для  горячих выбросов 

 

 См  =                                               (1)

 

 Для  холодных выбросов 

 

 См  =                                                     (2)

 

 где     h - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности;

 

          А - коэффициент, зависящий от климатических  условий;

 

          F , m , n - безразмерные коэффициенты, связанные с особенностями поступления  выбросов в атмосферу;

 

          М - количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу, г/с;

 

          Н - высота источника над уровнем  земли, м;

 

          D - диаметр устья источника, м;

 

          N - количество одинаковых источников  выбросов;

 

          V - объем газов, поступающих в атмосферу из источников, м3/с;

 

          D Т - разность между температурой  выбрасываемых газов (Тг) и окружающего  воздуха (Тв), °С.

 

 Из формул ( 1) и ( 2) видно, что См значительно  уменьшается с увеличением высоты  трубы Н, особенно в случае  горячих выбросов. Следовательно, в периоды НМУ при прочих равных условиях необходимо в первую очередь сокращать низкие выбросы.

 

 Концентрация  примесей зависит от числа  труб ( N ), через которые поступает  в атмосферу заданное количество  вредных веществ. Эта зависимость особенно существенна для случая холодных выбросов, для которых См прямо пропорциональна N. В связи с этим при наступлении НМУ следует в первую очередь снижать выбросы, поступающие в атмосферу из большого числа мелких источников. Значение См уменьшается с увеличением перегрева выходящих газов D Т по отношению к окружающему воздуху. Чем холоднее выбросы, тем более эффективным для уменьшения приземных концентраций является их кратковременное сокращение.