Лабораторна робота № 7 розрахунок інтегральних показників рівня забруднення атмосферного повітря

Метою даної роботи є вивчення і розрахунок основних інтегральних показників забруднення атмосферного повітря, а також побудова графіків річного ходу концентрацій оксиду вуглецю, діоксида сірки, оксидів азоту і фенолу.

7.1 Теоретична частина

Моніторинг забруднення атмосфери – це система регулярних, тривалих спостережень у просторі і часі, що дає інформацію про стан навколишнього середовища з метою оцінки минулого, сьогодення і прогнозів на майбутнє параметрів навколишнього середовища, що мають значення для людини.

Основними функціями моніторингу є:

- контроль за якістю атмосферного повітря, води, ґрунту й інших компонентів біосфери;

• визначення основних джерел забруднення.

Головними джерелами забруднення повітря в містах є великі промислові підприємства й автотранспорт, що викидають в атмосферне повітря велику кількість забруднюючих речовин. Найбільш розповсюдженими є пил неорганічний, сірчистий газ, оксид вуглецю, діоксид азоту, сірководень, фенол, формальдегід, аміак і таке інше.

Основу обстеження забруднення повітряного басейну міста складає визначення величин концентрацій забруднюючих речовин у різних його частинах при різних метеорологічних умовах, вимір метеорологічних елементів, що визначають розсіювання домішок, збір кількісних характеристик викиду в атмосферу забруднюючих речовин і різних медико-біологічних зведень. Існуючі способи добору проб атмосферного повітря поділяються на чотири види: стаціонарні пункти спостережень; маршрутні; підфакельні; епізодичні.

Вибір виду спостережень визначається розміром, характером забудови міста, потужністю і числом джерел забруднення і їхнім взаємним розташуванням щодо житлових районів. У більшості випадків зазначені способи добору проб взаємно сполучаються і доповнюють один одного.

Організація стаціонарних пунктів спостережень особливо істотна у великих містах, де, крім могутніх промислових підприємств, є багато низьких і дрібних джерел забруднення, розповсюджених по всій території міста. При такому розташуванні джерел викидів створюється загальне тло високого забруднення. У результаті взаємного перемішування викидів шкідливих речовин з багатьох джерел, розташованих на території міста, формується деякий рівень забруднення атмосферного повітря (фонове забруднення).

Сполучення метеорологічних факторів, що обумовлюють рівень можливого забруднення атмосфери (при фіксованих викидах), називають потенціалом забруднення атмосфери (ПЗА). Розрізняють метеорологічний і кліматичний ПЗА. Метеорологічний ПЗА використовується в щоденних метеорологічних прогнозах забруднення атмосфери, кліматичний ПЗА – при оцінках кліматичних умов переносу і розсіювання домішок у визначеному фізико-географічному районі. Для випадку міських умов з численними низькими й організованими викидами ПЗА включає приземні і низькі підняті інверсії, швидкість вітру від 0 до 1 м/с, застій і тумани.

Як для випадку окремого джерела, так і для випадку міських умов висока інтенсивність сонячної радіації і підвищення температури повітря в літню пору сприяє фотохімічним реакціям, збільшує імовірність виникнення фотохімічного смогу і підвищення рівня забруднення повітря.

Атмосферні опади сприяють вимиванню домішок з атмосфери, а їхня інтенсивність визначає швидкість цього процесу. Ці фактори варто брати до уваги при оцінках ПЗА.

Сполучення метеорологічних умов, що обумовлюють розсіювання, зветься здатністю атмосфери, що розсіює (РЗА).

Фонове забруднення характеризується узагальненими інтегральними показниками вмісту забруднюючих речовин по місту в цілому. Такі характеристики менше піддаються випадковим коливанням, ніж концентрації в окремих точках міста. Вони менш залежать від режиму викидів і визначаються метеорологічними умовами розсіювання домішок в атмосфері.

7.1.1 Основні інтегральні показники забруднення атмосферного повітря

Існує багато різних інтегральних показників забруднення атмосфери. Розглянемо найбільш часто уживані.

7.1.1.1 Найпоширенішим інтегральним показником є середнє значення концентрації даної домішки, нормоване на середньорічне значення.

M = q_ср. /q_год. , (7.1)

де q_ср. – середнє значення концентрації даної домішки за кожен місяць по місту; q_год. – середня річна концентрація домішки по місту.

У залежності від значення параметра М розрізняють такі класи забруднення повітря:

1 - високе забруднення ( М ≥ 1,5 );

2 – підвищене ( 1,0 ≤ М < 1,5 );

3 – знижене ( 0,6 ≤ М <1,0 );

4 – слабке ( М < 0,6).

Такий підхід дає можливість більш чітко виділити місяці, у які спостерігалося найбільше відхилення від середнього значення і порівняти сезонні зміни рівня забруднення повітря в різних містах.

7.1.1.2 Сонькин Л.Р. запропонував наступний показник забруднення повітря:

P = m/n , (7.2)

де n – загальна кількість спостережень протягом розглянутого проміжку часу (одні чи кілька діб);

m - число спостережень протягом цього ж проміжку часу з концентраціями, що перевищують у 1,5 рази середнєсезонні значення за даними кожного пункту окремо.

Параметр Р може мінятися від 0 до 1. Для розрахунку параметра Р і його використання як характеристики фонового забруднення повітря необхідно, щоб виконувалися наступні умови:

- кількість стаціонарних пунктів у місті повинне бути не менше трьох;

- кількість спостережень за концентрацією домішки в повітрі на всіх пунктах протягом доби повинне бути не менше 20.

У залежності від значення Р виділяють 3 рівні забруднення:

1 – високий ( Р > 0,35);

2 – відносно підвищений ( 0,2 < Р < 0,35);

3 – знижений ( Р < 0,2).

Параметр Р обчислюють для кожної домішки окремо і по всіх домішках разом. Найбільший інтерес представляє цей показник, розрахований по всіх домішках, тому що в цьому випадку він характеризує загальний стан і рівень забруднення атмосфери.

7.1.1.3 У системі гідрометеослужби прийнятий комплексний показник забруднення атмосфери (ІЗА), коли рівні забруднення атмосфери різними речовинами приводять до рівня забруднення якою-небудь однією речовиною. За таку речовину був обраний діоксид сірки (речовина третього класу небезпеки).