Проблемы загрязнения атмосферы. Экологический мониторинг и нормы воздействия отраслей промышленности. Учебное пособие

о характеристике выброса и условиях поступления вредных веществ в ат-

мосферу.

3.3.Организация метеорологических наблюдений

Вкомплекс метеорологических наблюдений, проводимых при обсле-

довании загрязнения воздуха в городах, входят:

– метеорологические наблюдения при отборе проб воздуха на стаци-

онарных, маршрутных постах и при подфакельных измерениях;

–наблюдения (дополнительные) на метеорологических станциях;

–специальные микрометеорологические съёмки.

Метеорологические наблюдения на постах должны проводиться по методике, изложенной в п. 3.2, со следующими дополнениями:

–скорость ветра измеряется анемометром;

–температура и влажность воздуха – аспирационными психрометра-

ми. Результаты наблюдений записываются в книжку.

Производят шесть отсчётов показаний термометров психрометра с точностью до 0,1°С (три по сухому и три по мокрому); снимают пока-

зания анемометра (начальный и конечный отсчёты); определяют направ-

ление ветра (трижды); записывают состояние погоды. Усредняют отсчё-

ты сухого и смоченного термометров, вносят поправки и с помощью психрометрических таблиц определяют упругость водяного пара (мб)

и относительную влажность (%); находят среднюю скорость ветра

(с точностью до 0,1 м/с).

На метеорологических станциях в период обследования организуют-

ся актинометрические измерения. Актинометрические наблюдения вклю-

чают измерения интегральных потоков радиации и спектральных характе-

ристик. Дополнительно на одном из стационарных постов, расположенном в районе с более загрязнённым воздухом, организуются (в сокращённой

31

программе) актинометрические наблюдения. Пиранометр вместе с гальва-

нометром выносится из павильона в южную сторону на расстояние 3-5 м.

В момент отбора пробы, после второго отсчёта по психрометру, последова-

тельно делают три отсчёта по гальванометру (отсчёт-запись). На площадке метеостанции строго синхронно выполняются три отсчёта по гальваномет-

ру при пиранометре.

Микрометеорологические съёмки организуются для получения де-

тального распределения по территории города температуры, влажности воздуха и скорости ветра. Съёмки должны проводиться в каждый сезон го-

да предпочтительно при устойчивом состоянии погоды без осадков. Орга-

низуется учащённая сеть пунктов; выбор пунктов производится специали-

стом – метеорологом. При выборе пунктов включаются все стационарные

имаршрутные посты, создаются пункты наблюдений в центре выраженных форм рельефа, районах различных типов застройки и планировки, садах

ипарках крупного размера, на берегах водоёмов.

Впрограмму микрометеорологических съёмок входят: измерения разности температуры и влажности воздуха на уровнях 0,5 и 1,5 м, скоро-

сти ветра на высотах 0,5 и 2 м; определение направления ветра и состояния погоды. Для наблюдения используются аспирационные психрометры и анемометры.

Обработка результатов наблюдений состоит в получении исправлен-

ных значений температуры воздуха на двух уровнях, вычислении упруго-

сти водяного пара, относительной влажности и скорости ветра, разности

(на двух уровнях) температуры и упругости водяного пара [23].

Прогноз загрязнения атмосферы

В связи с высокой насыщенностью городов источниками загрязне-

ния, уровень загрязнения атмосферного воздуха в них, как правило, суще-

ственно выше, чем в пригородах и тем более в сельской местности. В от-

32

дельные периоды, неблагоприятные для рассеяния выбросов, концентрации вредных веществ могут сильно возрасти относительно среднего и фонового городского загрязнения. Частота и продолжительность периодов высокого загрязнения атмосферного воздуха будут зависеть от режима выбросов вредных веществ (разовых, аварийных и др.), а также от характера и про-

должительности метеоусловий, способствующих повышению концентра-

ции примесей в приземном слое воздуха. Во избежание повышения уров-

ней загрязнения атмосферного воздуха при неблагоприятных для рассеяния вредных веществ метеорологических условиях необходимо прогнозиро-

вать и учитывать эти условия. В настоящее время установлены факторы,

определяющие изменение концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе при изменении метеорологических условий. Прогнозы неблаго-

приятных метеорологических условий могут составляться как для города в целом, так и для групп источников или отдельных источников. Обычно выделяют три основных типа источников: высокие с горячими (теплыми)

выбросами, высокие с холодными выбросами и низкие. Для указанных ис-

точников выбросов аномально неблагоприятные условия рассеяния приме-

сей приведены в таблице 6.

33

В дополнение к комплексам неблагоприятных метеоусловий, приве-

денных в таблице 6. можно добавить следующее.

Для высоких источников с горячими (теплыми) выбросами; высота слоя перемешивания меньше 500 м, но больше эффективной высоты ис-

точника; скорость ветра на высоте источника близка к опасной скорости ветра; наличие тумана и скорость ветра больше 2 м/с.

Для высоких источников с холодными выбросами: наличие тумана и штиль. Для низких источников выбросов: сочетание штиля и приземной инверсии.

Следует также иметь в виду, что при переносе примесей в районы плотной застройки или в условия сложного рельефа, концентрации могут повышаться в несколько раз.

3.4. Наблюдения за загрязнением воздуха

выхлопными газами автотранстпорта

На магистралях с интенсивным движением автотранспорта прово-

дятся систематические наблюдения на стационарных и маршрутных по-

стах. При необходимости детального изучения распространения выхлоп-

ных газов эпизодически организуются специальные наблюдения. Оценка состояния загрязнения воздуха на магистралях и в прилегающей жилой застройке производится на основе определения основных компонентов выхлопных газов (окиси углерода, двуокиси азота, углеводородов, фор-

мальдегида, акролеина, бензапирена, сажи, соединений свинца) и про-

дуктов их фотохимических превращений (суммарного количества фото-

оксидантов и озона).

В результате наблюдений определяют значения концентрации приме-

сей (максимальные и разного осреднения) с учётом интенсивности движе-

ния автотранспорта и метеорологических условий и выявляют особенности

34

распространения примесей в воздухе жилых кварталов и зелёных зон, при-

мыкающих к автомагистралям.

На основании материалов по инвентаризации источников автомо-

бильных выбросов или результатов специально выполненных исследова-

ний территориального распределения транспортных потоков по городу и их изменения во времени определяют соотношение выбросов автотранс-

порта и промышленных источников, выделяют основные магистрали и районы с интенсивным движением автотранспорта.

Пункты наблюдений выбираются:

– на магистралях с интенсивным движением в местах наибольшего загрязнения воздуха (перекрёстки, узкие части улиц с многоэтажными жи-

лыми зданиями, автодорожные туннели и т.п.);

– в жилых районах, примыкающих к автомагистралям (на краю про-

езжей части, на середине тротуара, у линии застройки на расстоянии 0,5- 1 м от фасада зданий, выходящих на магистраль и т.п.).

В комплекс наблюдений входят:

– определение содержания в воздухе основных компонентов выхлоп-

ных газов;

–определение интенсивности движения автотранспорта;

–измерение температуры и влажности воздуха на высотах 0,5-1,5 м,

скорости ветра на уровнях 0,5 и 2 м от поверхности земли.

3.5. Обобщение результатов

комплексного обследования

Результаты комплексного обследования данного города обобщаются в виде отчётов, содержащих следующие разделы:

– общие сведения о городе и окружающем районе (включая физико-

географическую характеристику);

35

–организация обследования с описанием программы, всех видов наблюдений и перечислением организаций-участников;

–характеристика загрязнения воздуха по результатам обследования

ипредварительным материалам;

–особенности метеорологического режима в городе;

–связь загрязнения воздуха с метеорологическими характеристи-

ками.

В заключение даются выводы и рекомендации:

–о мероприятиях по предотвращению высоких уровней загрязнения

сучётом метеорологических условий, уменьшению выбросов вредных примесей основных промышленных предприятий за счёт очистных и дру-

гих сооружений, регулированию выбросов вредных веществ в атмосферу,

рациональному размещению проектируемых промышленных предприятий в районе города с уточнением границ их санитарно-защитных зон, плани-

ровки, застройки и озеленения жилых районов, размещения мест массового отдыха населения города;

– о мерах по снижению загазованности воздуха выбросами авто-

транспорта (вывод из густонаселённых жилых районов гаражей, авторе-

монтных мастерских, бензозаправочных станций, озеленение улиц, созда-

ние условий для равномерного бесперебойного движения автомобилей, вы-

вод грузового транзитного транспорта за черту города, усиление надзора за техническим состоянием автомобильного парка, снятие с линии автомоби-

лей с неисправным или не отрегулированным двигателем);

– об усилении контроля за выполнением санитарных требований при проектировании, строительстве и эксплуатации автостоянок, гаражей, ав-

торемонтных мастерских и бензозаправочных станций;

– о рациональной организации уличного движения, строительстве транспортных развязок и другие вопросы, решение которых будет способ-

ствовать оздоровлению воздушного бассейна.

36

4.ОТБОР ПРОБ ВОЗДУХА

ИМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ

4.1. Отбор проб воздуха

Количественный анализ атмосферных примесей производится после их концентрирования, которое осуществляется протягиванием через соот-

ветствующие поглотительные среды (жидкие, твёрдые) или фильтрующие материалы. Для обеспечения тесного контакта между жидкой поглощаю-

щей средой и анализируемым воздухом применяют различные поглоти-

тельные приборы.

Объём воздуха, отобранного для анализа, измеряется при помощи га-

зовых счётчиков или находится как произведение времени отбора пробы на скорость аспирации, которая определяется при помощи реометров или ро-

таметров, встроенных в электроаспираторы [24].

Отбор разовых проб для определения

содержания газовых примесей

Отбор проб воздуха на газовые примеси производится в поглоти-

тельные приборы, заполненные в лаборатории соответствующими жидко-

стями, или в газовые пипетки. Поглотительные приборы при помощи рези-

новых шлангов присоединяются к электроаспиратору. Входные трубки по-

глотительных приборов присоединяются при помощи коротких отрезков резинового шланга встык к распределительной гребёнке.

При наличии у используемого электроаспиратора разгрузочного кра-

на последний перед первым отбором открывают, а регулировочные краны ротаметров закрывают. Затем включают прибор и устанавливают скорость аспирации на каждом канале в зависимости от определяемого вещества и одновременно включают секундомер.

37

Входе отбора проб необходимо внимательно следить за тем, чтобы скорость аспирации поддерживалась на заданном уровне с максимально возможной точностью.

Вслучае изменения показателей ротаметров в процессе отбора про-

изводится дополнительная регулировка при помощи вентилей, соединён-

ных с соответствующими ротаметрами.

По окончании времени отбора выключают электроаспиратор, отсо-

единяют поглотительные приборы, закрывают их заглушками и поме-

щают в ящик для транспортировки. Записывают среднюю температуру воздуха, измеренную с точностью до 1°С в начале, середине и конце пе-

риода отбора проб по термометру, установленному перед ротаметром электроаспиратора.

При отборе проб воздуха в газовые пипетки один из её концов присо-

единяют к распределительной гребёнке, а другой – к штуцеру электроаспи-

ратора; за время отборы проба воздух в пипетке должен смениться не ме-

нее 10 раз. По окончании отбора пробы резиновые трубки на концах пипет-

ки герметизируют зажимами и закрывают их заглушками. Отбор проб в пипетки вне павильона производят путём медленного выливания воды или раствора поваренной соли из предварительно заполненной жидкостью пипетки. В некоторых случаях, для задерживания мешающих анализу аэро-

золей или газообразных веществ перед поглотительным прибором устанав-

ливают фильтры [25].

Отбор разовых проб воздуха

для определения содержания аэрозолей

Отбор проб воздуха производится главным образом на фильтрующие материалы, закреплённые в фильтродержателях. Для отбора проб исполь-

зуются различные аспираторы. На стационарных постах, где имеется элек-

тропитание, в качестве электроаспиратора используется бытовой пылесос.

38

В полевых условиях аспирация воздуха производится с помощью двигателя автомашины при наличии источника питания.

Автомобильный аспиратор (рис. 2) состоит из Т-образной трубки, пе-

редний конец которой имеет втулку для установки фильтродержателя,

а задний – два отверстия и подвижную заслонку для регулировки расхода воздуха через фильтр. В средней части трубки имеются два штуцера, к ко-

торым присоединяют манометр или реометр, внутри между штуцерами установлена диафрагма для создания перепада давления. К узкому патруб-

ку трубки присоединяется резиновый шланг для соединения аспиратора с воздушным насосом.

На фильтродержатели с фильтром надевается разборная конусная насадка, состоящая из четырёх конусов с диаметрами входных отверстий

55, 45, 35 и 25 мм, вставляемых последовательно один в другой.

Рис. 2. Общий вид автомобильного аспиратора:

1 – насадки; 2 – фильтродержатель; 3 – Т-образная трубка;

4 – реометр; 5 – подвижная заслонка

Отбор среднесуточных проб воздуха

На стационарных постах или постах при лаборатории производят от-

бор среднесуточных проб, характеризующих осреднённую за сутки кон-

39

центрацию. При этом отбор может производиться как в разные поглоти-

тельные приборы, так и в один и тот же прибор в течение суток.

При наличии на стационарном посту павильона отбор проб ведётся через один из патрубков распределительной гребёнки, остальные патрубки при этом должны быть закрыты. При отборе проб в других условиях в ка-

честве воздухозаборного устройства используется фторопластовая или стеклянная трубка диаметром 6-8 мм (рис. 3). Конец трубки для защиты от осадков должен находиться внутри воронки.

Рис. 3. Схема устройства для отбора среднесуточных проб:

1 – воронка; 2 – заборная трубка; 3 – кронштейн; 4 – защитный фильтр

Для многократного отбора разовых проб с последующим осреднени-

ем результатов измерений за сутки никакой специальной аппаратуры не существует. Для непрерывного отбора проб может использоваться уста-

новка с газовым счётчиком. Поглотительный прибор через переходник присоединяется к газовому счётчику. К выходному отверстию счётчика присоединяются брызгоуловитель и побудитель раствора, обеспечивающий необходимую производительность.

Установку можно собрать, используя в качестве регулятора расхо-

да воздуха критическое сопло. Стабилизация скорости воздушного пото-

40