2 Основные характеристики загрязнения атмосферного воздуха

В результате хозяйственной деятельности человека в атмосфере появляется большое количество загрязняющих веществ. Взаимодействие атмосферного воздуха с водой и почвой приводит к качественным и количественным изменениям всей биосферы в целом, усиливая и ускоряя нежелательные изменения состава и структуры атмосферного воздуха, климата Земли. Наиболее сильные изменения климата и качества атмосферного воздуха наблюдаются в крупных городах.

Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50 % частиц примеси радиусом 0,01-0,1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них. Проникшие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они:

а) токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе;

б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт;

в) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.

В некоторых случаях воздействие одних загрязняющих веществ в комбинации с другими приводит к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия. [2]

2.1 Расчет статистических характеристик загрязнения атмосферы

Данные наблюдений за концентрациями примесей (qі) на стационарных и маршрутных постах, а также под факелами промышленных предприятий рассматриваются как совокупность случайных величин – единичных разовых показателей загрязнения атмосферы.

Для систематизации и оценки уровня загрязнения атмосферы за рассматриваемый период обычно используют следующие статистические характеристики:

- среднее арифметическое значение концентрации примеси;

- среднее квадратическое отклонение;

- максимальное значение концентрации;

- коэффициент вариации, показывающий долю изменчивости по отношению к среднему.

Среднее арифметическое значение концентрации примеси, которое является единичным осредненным (основным) показателем загрязнения атмосферы, рассчитывается по формуле:

, (2.1)

где n – длина ряда (общее количество наблюдений на посту);

– значения разовых концентраций на посту.

Среднее квадратическое отклонение результатов измерений от среднего арифметического σ:

, (2.2)

где n – число наблюдений;

– среднее арифметическое значение концентрации примеси за

месяц;

– значения разовых концентраций на посту.

Коэффициент вариации V находят по формуле:

, (2.3)

где σ – среднее квадратическое отклонение,

– среднее арифметическое значение концентрации примеси за

месяц.

Все статистические характеристики рассчитываются для различного масштаба осреднения по времени и пространству.

Основным критерием качества атмосферного воздуха являются предельно допустимые концентрации (ПДК). Поэтому для оценки состояния или степени загрязнения атмосферы используются единичные осредненные показатели загрязнения атмосферы, нормированные на ПДК соответствующего периода осреднения. Устанавливают, выполняется ли соотношение:

, (2.4)

где – значения разовых концентраций на посту.

Поскольку ПДКсс. устанавливаются за продолжительный период, проверяют и выполнение соотношения:

, (2.5)

где – значения разовых концентраций на посту.

Нормированные на ПДК единичные осредненные и разовые показатели загрязнения атмосферы называются единичными индексами загрязнения атмосферы (ИЗА). ИЗА рассчитывается по формуле:

, (2.6)

где і – примесь,

– безразмерная константа, позволяющая привести степень

вредности любого вещества к вредности диоксида серы и

пренимающая значение 1.7, 1.3, 1.0, 0.9 для соответственно 1, 2, 3,

4-го классов опасности веществ;

ПДКсс. – среднесуточная гранично-допустимая концентрация

примеси;

– среднее арифметическое значение концентрации примеси за

месяц.

На основании проверки соотношения (2.4) рассчитывается число случаев (m) или повторяемость концентраций (z), превышающих ПДК и другие величины, кратные ПДК (5ПДК и 10ПДК).

Для сравнения степени загрязнения атмосферы в различных городах используется комплексной ИЗА (КИЗА) – безразмерная функция характеристик степени загрязнения атмосферы несколькими веществами.

Комплексной ИЗА, учитывающий l веществ, присутствующих в атмосфере, рассчитывается по формуле:

, (2.7)

где – безразмерная константа, позволяющая привести степень

вредности любого вещества к вредности диоксида серы и

принимающая значение 1.7, 1.3, 1.0, 0.9 для соответственно 1, 2, 3,

4-го классов опасности веществ;

– осредненная по времени (месяц и год), рассчитанная для поста,

города или группы городов, концентрация і-ой примеси.

Расчет индекса загрязнения атмосферы основан на предположении, что на уровне ПДК все вредные вещества характеризуются одинаковым влиянием на человека, и при дальнейшем увеличении концентрации степень их вредности возрастает с различной скоростью, которая зависит от класса опасности вещества [3].