Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Мониторинг состояния атмосферного воздуха - Coggle Diagram
Мониторинг состояния атмосферного воздуха
Источники загрязнения атмосферного воздуха
Промышленные источники загрязнения атмосферного воздуха подразделяются:
источники выделения
К первым относятся технологические устройства (аппараты установки и т.п.), в процессе эксплуатации которых выделяются примеси
источники выбросов
Ко вторым - трубы, вентиляционные шахты, аэрационные фонари и другие устройства, с помощью которых примесь поступает в атмосферу
Промышленные выбросы подразделяются:
на организованные
Организованный промышленный выброс поступает в атмосферу через специально сооруженные газоходы
неорганизованные
Неорганизованный промышленный выброс поступает в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушений герметичности оборудования
К основным источникам промышленного загрязнения атмосферного воздуха относятся:
предприятия энергетики
металлургии
стройматериалов
химической и нефтеперерабатывающей промышленности
производства удобрений
Организация наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха.
В крупных промышленных центрах степень загрязнения атмосферного воздуха может в ряде случаев превысить санитарно-гигиенические нормативы
концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе определяется большим числом разнообразных факторов
качества проводимых наблюдений зависит от эффективности всех воздухоохранных мероприятий
Служба наблюдений и контроля состоит из двух частей:
наблюдений (мониторинга)
Первая система обеспечивает наблюдение за качеством атмосферного воздуха в городах, населенных пунктах и территориях
контроль
Вторая система обеспечивает контроль источников загрязнения и регулирование выбросов вредных веществ в атмосферу
Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха проводятся в районах интенсивного антропогенного воздействия и в районах, удаленных от источников загрязнения
фоновые наблюдения по специальной программе фонового экологического мониторинга проводятся в биосферных заповедниках и заповедных территориях
В биосферных заповедниках осуществляется оценка и прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха путем анализа содержания в нем взвешенных частиц
На станциях фонового мониторинга наблюдение за качеством атмосферного воздуха осуществляется:
по физическим
химическим
биологическим показателям
Контроль за радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха осуществляется:
как на фоновом уровне
При контроле используются существующие фоновые станции или специальные станции, установленные на расстоянии 50-100 км
так и в зонах влияния атомных электростанций
и других источников возможных выделений или выбросов радиоактивных веществ
Информация поступает в метеорологические синтезирующие центры, которые осуществляют:
сбор, анализ и хранение информации о трансграничном переносе примесей в атмосфере
прогнозирование переноса примесей на основе метеорологических данных
идентификацию районов выбросов и источников
регистрацию и расчет выпадений примесей из атмосферного воздуха на подстилающую поверхность и другие работы
Важнейшими показателями, отражающими загрязнение атмосферы, являются:
ПДК
– предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколения, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.
ПДКМР
– предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3.
ПДКСС
– предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м3
СИ
– стандартный индекс – наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК; она определяется из данных наблюдений за одной примесью на одном посту 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), деленную на количество рассматриваемых ингредиентов.
Посты наблюдений загрязнения атмосферного воздуха
Стационарный пост наблюдений - это специально оборудованный павильон, в котором
размещена аппаратура, необходимая для регистрации концентраций загрязняющих
веществ и метеорологических параметров по установленной программе.
Разновидности постов наблюдений
Стационарный пункт
представляет собой либо стационарный павильон типа ПОСТ, либо домик
размером 3х3х3 м
Он устанавливается, как правило, на специально оборудованных
гидрометеорологических станциях
На территории ГМС не ближе 4 м от домика и ограды устанавливается марлевый
планшет для сбора радиоактивных выпадений и термолюминесцентный дозиметр
Наблюдение за радиоактивностью атмосферного воздуха осуществляется
систематически круглый год
Маршрутный пост наблюдений
место на определенном маршруте в городе
Он предназначен для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности
при наблюдениях, которые проводятся с помощью передвижной аппаратуры
Маршрутные наблюдения осуществляются на маршрутных постах с помощью
автолабораторий
Такая передвижная лаборатория имеет производительность около 5000
отборов проб в год, в день на такой машине можно произвести отбор 8 - 10 проб воздуха
Порядок объезда маршрутных постов ежемесячно меняется таким образом, чтобы отбор
проб воздуха на каждом пункте проводился в разное время суток
Передвижной (подфакельный) пост
предназначен для отбора проб под дымовым
(газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника
осуществляются по специально разрабатываемым программам и маршрутам
за специфическими загрязняющими веществами, характерными для выбросов данного
предприятия.
Места отбора проб выбирают на разных
расстояниях от источника загрязнения с учетом закономерностей распространения загрязняющих веществ в атмосфере
В зоне максимального загрязнения отбирается не менее 60
проб воздуха, а в других зонах минимум должен быть не меньше 25
Перед установкой поста следует проанализировать:
расчетные поля концентраций
по всем ингредиентам от совокупности выбросов всех стационарных и передвижных источников
особенности застройки и рельефа местности
транспорт и другие отрасли городского хозяйства, функциональные
особенности выбранной зоны
плотность населения
метеорологические условия
Для населенных пунктов со сложным рельефом и большим числом источников
рекомендуется устанавливать один пост на каждые (5-10) км2
Автоматизированная система наблюдений и контроля
окружающей среды.
Система
позволяет непрерывно получать информацию о концентрации примесей и метеорологических параметрах
предназначена для автоматизированного сбора,
обработки и передачи информации об уровне загрязнения 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
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
Системы АНКОС-АГ и Центра обеспечивают:
систематическое измерение заданных параметров атмосферного воздуха
автоматический сбор информации со станций АНКОС
сбор информации от неавтоматизированных звеньев наблюдений
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
алгоритм статистической обработки
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
Отбор проб атмосферного воздуха для анализа
Отбор проб атмосферного воздуха осуществляется через:
поглотительный прибор аспирационным способом путем пропускания воздуха с определенной скоростью
для исследования примесей в виде аэрозолей (пыли)
или заполнения сосудов ограниченной емкости
Для отбора проб воздуха используются:
электроаспираторы
пылесосы
другие приборы и устройства, пропускающие воздух
а также устройства, регистрирующие объем пропускаемого воздуха
отбор проб воздуха должен сопровождаться наблюдениями за дымовыми факелами источников выбросов и основными метеорологическими параметрами:
скорость и направление ветра
температура и влажность воздуха
атмосферные явления
состояние погоды и подстилающей поверхности
Результаты наблюдений записываются в рабочий журнал гидромет наблюдателя, а обработанные результаты - в книжку записи наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими элементами
Сбор и обработка данных о загрязнении атмосферного воздуха
Данные о результатах наблюдений загрязнения атмосферного воздуха и метеорологических параметров поступают со стационарных и маршрутных постов в одно из подразделений местных органов Госкомгидромета
где они проходят контроль и сводятся в специальные таблицы, так называемые таблицы наблюдений за загрязнением атмосферы (ТЗА)
таблицы подразделяются на четыре вида:
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
для оценки степени загрязнения воздушного бассейна используется суммарный санитарно-гигиенический критерий - индекс загрязнения атмосферы (ИЗА)
Он представляет собой относительный показатель, величина которого зависит от концентрации вещества в анализируемой точке, его ПДК и количества веществ, загрязняющих атмосферу
Математическое моделирование процессов рассеяния
вредных веществ в атмосферном воздухе
Для построения полей
концентрации используются методы математического моделирования процессов
рассеяния примесей в атмосферном воздухе, реализуемые на ЭВМ.
Моделью может служить любая алгоритмическая или аналоговая система,
позволяющая имитировать процессы рассеяния примесей в атмосферном воздухе
В нашей стране наибольшее распространение получила модель профессора
М.Е. Берлянда
В результате проведенных расчетов на ЭВМ получаются:
максимальные концентрации примесей в узлах расчетной сетки, мг/м3
максимальные приземные концентрации (См) и расстояния, на которых они
достигаются (Хм), для источников выбросов вредных веществ
доля вклада основных источников выбросов в узлах расчетной сетки
карты загрязнения атмосферного воздуха (в долях ПДКмр)
распечатка входных данных об источниках загрязнения, метеорологических
параметрах, физико-географических особенностях местности
перечень источников, дающих наибольший вклад в уровень загрязнения
атмосферного воздуха
Прогноз загрязнения атмосферы
Во избежание повышения уровней загрязнения атмосферного воздуха необходимо прогнозировать и учитывать условия
Прогнозы неблагоприятных метеорологических условий могут составляться как
для города в целом, так и для групп источников или отдельных источников
Обычно
выделяются три основных типа источников:
высокие с горячими (теплыми) выбросами
Неустойчивая термическая стратификация нижнего слоя атмосферы
Скорость ветра (м/с) на уровне флюгера - 3-7, на уровне выброса - 7-12
Вид инверсии - приподнятая
Высота над источником выброса 100-200 м
высота слоя перемешивания меньше 500 м, но больше эффективной высоты источника
скорость ветра на высоте источника близка к опасной скорости ветра
наличие тумана и скорость ветра больше 2 м/с
высокие с холодными выбросами
Неустойчивая термическая стратификация нижнего слоя атмосферы
Скорость ветра (м/с) на уровне флюгера - штиль, на уровне выброса - 3-5
Вид инверсии - приподнятая
Высота над источником выброса 10-200 м
наличие тумана и штиль.
низкие
Устойчивая термическая стратификация нижнего слоя атмосферы
Скорость ветра (м/с) на уровне флюгера - штиль, на уровне выброса - штиль
Вид инверсии - приземная
Высота над источником выброса 2-50 м
сочетание штиля и приземной инверсии.
при переносе примесей в районы плотной
застройки или в условиях сложного рельефа, концентрации могут повышаться в несколько раз
Методика предсказания вероятного роста концентраций вредных веществ в
атмосферном воздухе города предусматривает использование прогностической схемы
загрязнения воздуха, которая разрабатывается для каждого города на основании опыта
многолетних наблюдений за состоянием его атмосферы.
Общие принципы построения прогностических схем
Прогностические схемы загрязнения воздуха в городе должны разрабатываться
для каждого сезона года и каждой половины дня отдельно
Метеорологические предикторы для первой половины дня берутся за срок 6 ч. а
данные радиозондирования - за срок 3 ч.
Оперативное прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха проводится с
целью кратковременного сокращения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух в
периоды неблагоприятных метеорологических условий.
Обычно составляются два вида прогноза загрязнения атмосферного воздуха по городу
предварительный (на сутки вперед)
уточненный (на 6 - 8 ч вперед, в том
числе утром на текущий день, днем на вечер и на ночь)