Введение

Атмосфера представляет собой среду, в которой происходит распространение атмосферных загрязнителей от их источника; при этом влияние каждого данного источника определяется продолжительностью времени, частотой выпуска загрязнений и той концентрацией, воздействию.которой подвергается какой-либо объект. С другой стороны, метеорологические условия играют лишь незначительную роль в уменьшении или устранении загрязнения воздуха, поскольку, во-первых, они не изменяют абсолютную массу выброса, во-вторых, в настоящее время мы еще не умеем воздействовать на основные протекающие в атмосфере процессы, определяющие степень рассеивания загрязняющих веществ. Проблема атмосферных загрязнений может решаться по трем направлениям: а) путем устранения образования отходов; б) путем установки оборудования для улавливания отходов на месте их образования; в) путем улучшения рассеивания выбросов в атмосфере.

Если допустить, что наилучшим способом устранения атмосферных загрязнений является контроль источников их образования, то практическая задача сводится к тому, чтобы привести расходы по снижению степени загрязнения в соответствие с объемом работ, уменьшающих до приемлемого уровня количество отходов. Величина требуемого для этого уменьшения абсолютной массы выброса загрязнений данным источником, зависит непосредственно от метеорологических условий и их изменения во времени и пространстве над данным районом.

Основные параметры, определяющие распространение и рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере, могут быть описаны качественно и полуколичественно. Такие данные позволяют сопоставить различные географические пункты или определить возможную частоту условий, при которых будет происходить быстрая или замедленная диффузия в атмосфере. Наиболее характерным свойством атмосферы является ее непрерывная изменчивость: температура, ветер и осадки широко варьируют в зависимости от широты местности, времени года и топографических условий. Эти условия хорошо изучены и довольно подробно представлены в литературе.

В меньшей мере изучены и описаны в литературе другие важные метеорологические параметры, влияющие на концентрацию атмосферных загрязнений, а именно турбулентная структура ветра, низкие уровни температуры воздуха и градиенты ветра. Эти параметры широко изменяются во времени и пространстве и представляют собой на деле почти единственные метеорологические факторы, которые человек может изменить существенным образом и то лишь локально.

Загрязнение атмосферного воздуха населенных мест рассматривают обычно как результат индустриализации, однако оно включает не только вещества, выделяющиеся в процессе промышленного производства, но и естественные загрязнения, возникающие в результате вулканических извержений (Wexler, 1951), пылевых бурь (Warn, 1953), океанских прибоев (Holzworth, 1957), лесных пожаров (Wexler, 1950), спорообразования растений (Hewson, 1953) и т. д. Оценка физиологического воздействия природных загрязнений атмосферы часто может быть более легкой, чем оценка влияния сложного загрязнения промышленными отходами. Характер природных загрязнений, а часто и их источники, как правило, лучше изучены.

Для того чтобы оценить роль атмосферы в качестве рассеивающей среды, необходимо рассмотреть физические процессы, способствующие рассеиванию различных веществ в атмосфере, а также значение таких неметеорологических факторов, как топография и география местности.

Воздушные течения

Основным параметром, определяющим распространение атмосферных загрязнителей, является ветер, его скорость и направление, которые в свою очередь взаимосвязаны с вертикальным и горизонтальным градиентами температуры воздуха в больших и малых масштабах. Основная закономерность заключается в том что чем больше скорость ветра, тем больше турбулентность и тем быстрее и полнее происходит рассеивание загрязнений с атмосфере. Taк как вертикальный и горизонтальный градиенты температуры зимой увеличиваются, то и скорость, ветра обычно возрастает. Это особенно характерно для умеренных и полярных широт и менее отчетливо проявляется в тропиках, где сезонные колебания невелики. Однако иногда и в зимнее время, особенно в глубине крупных континентов, могут возникать продолжительные периоды слабого движения воздуха или полного штиля. Изучение частоты длительных периодов слабого движения воздуха на североамериканском континенте к востоку от Скалистых гор показало, что такие ситуации возникают наиболее часто поздней весной и ранней осенью. На значительной части европейского континента слабые ветры наблюдаются поздней осенью и ранней зимой (Jalu, 1965). Кроме сезонных колебаний, на многих территориях отмечаются дневные изменения в движении воздуха, которые могут быть даже более заметными. На большинстве континентальных территорий в ночные часы обычно наблюдается устойчивое слабое движение воздуха. В результате ухудшения условий для вертикального распространения атмосферных загрязнений последние рассеиваются медленно и могут концентрироваться в относительно малых объемах воздуха. Содействующий этому слабый, изменчивый ветер может привести даже к обратному распространению загрязнений по направлению к их источнику. В противоположность этому в дневное время ветры характеризуются большей турбулентностью и скоростью; вертикальные токи усиливаются, поэтому в ясный солнечный день происходит максимальное рассеивание загрязняющих веществ.

Местные ветры могут заметно отличаться от общего потока воздуха, характерного для данной области. Разница температур суши и воды вдоль побережья континентов или крупных озер является достаточной для возникновения местных движений воздуха с моря на сушу днем и с суши на море ночью (Pierson, I960); Schmidt, 1957). В умеренных широтах такие закономерности движения морского бриза хорошо заметны лишь летом, в другие времена года они маскируются общими ветрами. Однако в тропических и субтропических районах они могут являться характерными чертами погоды и наблюдаться почти с часовой регулярностью изо дня в день.

Помимо закономерностей движения морского бриза в приморских районах, очень важными факторами являются также топография местности, расположение на ней источников загрязнений или объектов их воздействия. Следует отметить, однако, что замкнутость пространства не является необходимым условием для создания чрезвычайного уровня атмосферных загрязнении, если в этом пространстве имеется достаточно интенсивный источник загрязнения. Лучшим доказательством этого являются эпизодически наблюдающиеся токсические туманы (smog) в Лондоне, где топографические условия не играют почти, или совершенно никакой роли. Однако, за исключением Лондона, все крупные воздушные катастрофы, вызванные загрязнением атмосферы, о которых мы знаем, возникали там, где движение воздуха значительно ограничивалось рельефом местности, так что движение воздуха происходило лишь в одном направлении или в пределах относительно малой территории (Firket, 1936; US Public Health Service, 1949), движение.воздуха в узких долинах характеризуется тем, что днем нагретые солнцем воздушные потоки направляются по склонам долины вверх, тогда как непосредственно перед или после захода солнца воздушные потоки опрокидываются и стекают по склонам долины.вниз (Defant, 1951). Поэтому в условиях долины атмосферные загрязнения могут подвергаться длительному застою на небольшом пространстве (Hewson a. Gill, 1944). Кроме того, поскольку склоны долин защищают их от влияния общей циркуляции воздуха, ветер здесь отличается меньшей скоростью по сравнению с равнинными территориями. B некоторых районах такие местные восходящие и нисходящие потоки воздуха в долинах могут происходить почти ежедневно, в других они наблюдаются лишь как исключительное явление. Существование местных воздушных течений и их изменения во времени являются одной из основных причин, обусловливающих необходимость детального исследования местности для исчерпывающей характеристики закономерностей загрязнения атмосферы (Holland, 1953). Обычная сеть метеорологических станций не в состоянии обнаружить эти небольшие воздушные течения.

Кроме изменений движения воздуха во времени и по горизонтали, обычно наблюдаются значительные различия в его движении и.по вертикали. Неровности земной поверхности, как естественные, так и созданные человеком, образуют препятствия, обусловливающие механические завихрения, уменьшающиеся с увеличением высоты. Кроме того, в результате нагревания земли солнцем образуются термические завихрения, максимальные у земной поверхности и убывающие с высотой, что приводит к уменьшению порывистости ветра по вертикали и последовательному снижению скорости рассеивания загрязнений с увеличением высоты (Magi 11, Holder) a. Ackley, 1956),

Турбулентность, или вихревое движение, представляет собой механизм, обеспечивающий эффективную диффузию в атмосфере. Поэтому изучение спектра распространения энергии в вихрях, проводящееся значительно более интенсивно в настоящее время (Panofsky a. McCormick, 1954; Van Dcr Hovcn, 1957), теснейшим образом связано с проблемой рассеивания атмосферных загрязнений. Общая турбулентность состоит в основном из двух компонентов - механической и термической турбулентности. Механическая турбулентность возникает при движении ветра над аэродинамически шероховатой поверхностью земли и пропорциональна степени этой шероховатости и скорости ветра. Термическая турбулентность возникает в результате нагревания земли солнцем и зависит от широты местности, величины излучающей поверхности, и стабильности атмосферы. Она достигает максимума в ясные летние дни и снижается до минимума в течение длинных зимних ночей. Обычно влияние солнечной радиации на тепловую турбулентность измеряется не непосредственно, а путем измерения вертикального градиента температуры. Если вертикальный градиент температуры нижних слоев атмосферы превышает адиабатическую скорость падения температуры, то возрастает вертикальное движение воздуха более заметным становится рассеивание загрязнений, особенно по вертикали. С другой стороны, в стабильных атмосферных условиях, когда различные слои атмосферы имеют одинаковую температуру или когда температурный градиент с увеличением высоты становится положительным, необходимо затратить значительную энергию для увеличения вертикального движения. Даже при эквивалентных скоростях ветра стабильные атмосферные условия обычно приводят к концентрации загрязнений в относительно ограниченных слоях воздуха.

Типичный дневной цикл изменения температурного градиента над открытой местностью в безоблачный день начинается с образования неустойчивой скорости падения температуры, усиливающейся днем благодаря интенсивному тепловому излучению солнца, что приводит к возникновению сильной турбулентности. Непосредственно перед или вскоре после захода солнца приземный слой воздуха быстро охлаждается и возникает устойчивая скорость падения температуры (повышение температуры c высотой). В течение ночи интенсивность и глубина этой инверсии возрастают, достигая максимума между полуночью и тем временем суток, когда земная поверхность имеет минимальную температуру. В течение этого периода атмосферные загрязнения эффективно задерживаются внутри слоя инверсии или ниже его благодаря слабому или полном отсутствию рассеивания загрязнений по вертикали. Следует отметить, что в условиях застоя загрязнители, сбрасываемые у поверхности земли, не распространяются в верхние слои воздуха и, наоборот, выбросы из высоких труб в этих условиях большей частью не проникают е ближайшие к земле слои воздуха (Church, 1949). С наступлением дня земля начинает нагреваться и инверсия постепенно ликвидируется. Это может привести к "фумигации" (Hewson a. Gill. 1944) благодаря тому, что загрязнения, попавшие в течение ночи в верхние слои воздуха, начинают быстро перемешиваться и устремляются вниз, поэтому в ранние предполуденные часы, предшествующие полному развитию турбулентности, заканчивающей дневной цикл и обеспечивающей мощное перемешивание, часто возникают высокие концентрации атмосферных загрязнений. Этот цикл может быть нарушен или изменен при наличии облаков или осадков, препятствующих интенсивной конвекции в дневные часы, но могущих также препятствовать и возникновению сильной инверсии в ночное время.

Установлено, что в городских районах, где чаще всего наблюдается загрязнение атмосферного воздуха, типичный для открытых территорий режим падения температуры подвергается изменениям, особенно в ночное время (Duckworth a. Sandberg, 1954). Промышленные процессы, повышенное выделение тепла в городских районах и неровности поверхности, создаваемые зданиями, способствуют термической и механической турбулентности, усиливающей перемешивание воздушных масс и препятствующей образованию поверхностной инверсии. Благодаря этому основание инверсии, которое в условиях открытой местности располагалось бы на уровне земли, находится здесь над слоем интенсивного перемешивания обычно толщиной около 30-150 м. Эти условия могут свести на нет преимущества выброса загрязнений через высокие трубы, поскольку выпускаемые отходы будут концентрироваться в относительно ограниченном пространстве.

При анализе воздушных течений в большинстве случаев для удобства допускается, что ветер сохраняет постоянное направление и скорость на обширной территории в течение значительного периода. В действительности это не так, и при детальном анализе движения воздуха необходимо учитывать эти отклонения. Там где движение ветра вследствие различия градиента атмосферного давления или топографии местности меняется от места к месту или со временем, крайне важно производить анализы метеорологических траекторий при изучении влияния выпускаемых загрязнений или установлении возможного источника их (Nciburgcr, 1956). Вычисление детальных траекторий требует множества точных измерений ветра, однако и вычисление приблизительных траекторий, для чего часто бывает достаточно лишь немногих наблюдений над движением ветра, также может принести пользу.

При краткосрочных исследованиях атмосферных загрязнений, локализованных на небольших территориях, обычные метеорологические данные являются недостаточными. В значительной мере это объясняется затруднениями, возникающими вследствие использования приборов, обладающих различными характеристиками, неодинакового местоположения приборов, различных способов отбора проб и различных периодов наблюдения.

Диффузионные процессы в атмосфере

Мы не будем пытаться перечислять здесь разнообразные теоретические предпосылки к проблеме диффузии в атмосфере или рабочие формулы, которые разработаны в этой области. Исчерпывающие данные по этим вопросам приводятся в литературе (Bat-chelor a. Davies, 3956; iMagill, Bolden a. Ackley, 3956; Sutton, 1053; US Atomic Energy Commision a. US Wacther Bureau, 1955). Кроме того, специальная группа Всемирной метеорологической организации периодически представляет обзоры этой проблемы. Поскольку проблема "Понимается лишь в общих чертах и формулировки имеют приблизительную точность, математические сложности, возникающие при изучении изменений ветра и тепловой структуры нижних слоев атмосферы, еще далеко не преодолены для всего разнообразия метеорологических условий. Точно так же в настоящее время мы располагаем лишь отрывочными сведениями относительно турбулентности, распределения ее энергии в трех измерениях, изменений во времени и пространстве. Несмотря на недостаточное понимание турбулентных процессов, рабочие формулы позволяют вычислить концентрации выбросов из отдельных источников, которые удовлетворительно согласуются с данными инструментальных замеров, если не считать высотных труб в условиях инверсии. Соответствующее применение этих формул дало возможность сделать полезные практические выводы об уровне загрязнений атмосферного воздуха из единичного источника. Очень немногие попытки (Frenkel, 1956; Lettau, 1931) сводились к использованию аналитических методов для расчета концентрации атмосферных загрязнений, выбрасываемых из множественных источников, как это имеет место в крупных городах. Такой подход обладает значительными преимуществами, но он требует выполнения очень сложных расчетов, а также разработки эмпирических приемов для учета топографических и зональных параметров. Несмотря на эти затруднения, точность методов аналитического расчета, по-видимому, в настоящее время соответствует точности наших знаний о распределении источников загрязнений, их мощности и колебаний во времени. Поэтому для получения полезных практических выводов эта точность достаточна. Периодическое выполнение аналитических расчетов этого типа позволило бы определять возможность повторения периодов высоких концентраций атмосферных загрязнений, определять их "хронический" уровень, оценивать роль (различных источников при разных метеорологических условиях и подвести математическую базу под различные меры снижения загрязнения воздуха (зонирование, размещение промышленных предприятий, ограничение выбросов и др.).

Загрязнение атмосферы Земли – изменение природной концентрации газов и примесей в воздушной оболочке планеты, а также привнесение в среду чужеродных для неё веществ.

Впервые об на международном уровне заговорили сорок лет назад. В 1979 году в Женеве появилась Конвенция о трансграничном на большие расстояния. Первым международным соглашением о сокращении выбросов стал Киотский протокол 1997 года.

Эти меры хоть и приносят свои результаты, но загрязнение атмосферы остаётся серьёзной проблемой общества.

Вещества, загрязняющие атмосферу

Основные составляющие атмосферного воздуха – азот (78%) и кислород (21%). Доля инертного газа аргона – чуть меньше процента. Концентрация диоксида углерода составляет 0,03%. В малых количествах в атмосфере также присутствуют:

• озон,
• неон,
• метан,
• ксенон,
• криптон,
• закись азота,
• двуокись серы,
• гелий и водород.

В чистых воздушных массах окись углерода и аммиак присутствуют в виде следов. Помимо газов, в атмосфере есть водяные пары, кристаллы соли, пыль.

Основные загрязнители воздушной среды:

• Диоксид углерода – парниковый газ, влияющий на теплообмен Земли с окружающим пространством, а значит, и на климат.
• Оксид углерода или угарный газ, попадая в организм человека или животного, вызывает отравление (вплоть до летального исхода).
• Углеводороды – токсичные химические вещества, раздражающие глаза и слизистые оболочки.
• Производные серы способствуют образованию и усыханию растений, провоцируют болезни дыхательных путей и аллергию.
• Производные азота приводят к воспалениям лёгких, крупам, бронхитам, частым простудам, усугубляют течение сердечнососудистых заболеваний.
• , накапливаясь в организме, становятся причиной рака, генных изменений, бесплодия, преждевременной смерти.

Особую опасность для здоровья человека представляет воздух с тяжёлыми металлами. Такие загрязнители, как кадмий, свинец, мышьяк, приводят к возникновению онкологии. Вдыхаемые ртутные пары не действуют молниеносно, но, откладываясь в виде солей, разрушают нервную систему. В значительной концентрации вредны и летучие органические вещества: терпеноиды, альдегиды, кетоны, спирты. Многие из этих загрязнителей воздуха являются мутагенными и канцерогенными соединениями.

Источники и классификация атмосферного загрязнения

Исходя из природы явления, различают следующие виды загрязнений воздуха: химическое, физическое и биологическое.

• В первом случае в атмосфере наблюдается повышенная концентрация углеводородов, тяжёлых металлов, диоксида серы, аммиака, альдегидов, окислов азота и углерода.
• При биологическом загрязнении в воздухе присутствуют продукты жизнедеятельности различных организмов, токсины, вирусы, споры грибов и бактерий.
• Большое количество пыли или радионуклидов в атмосфере свидетельствует о физическом загрязнении. К этому же виду относят последствия тепловых, шумовых и электромагнитных выбросов.

На состав воздушной среды влияет как человек, так и природа. Естественные источники загрязнения атмосферы: вулканы в период активности, лесные пожары, почвенная эрозия, пыльные бури, разложение живых организмов. Мизерная доля влияния приходится и на космическую пыль, образующуюся в результате сгорания метеоритов.

Антропогенные источники загрязнения атмосферного воздуха:

• предприятия химической, топливной, металлургической, машиностроительной промышленности;
• сельскохозяйственная деятельность (распыление пестицидов с помощью авиации, отходы животноводства);
• теплоэнергетические установки, отопление жилых помещений углём и дровами;
• транспорт (самые «грязные» виды – самолёты и автомобили).

Как определяют степень загрязненности воздуха?

При мониторинге качества атмосферного воздуха в городе учитывают не только концентрацию вредных для здоровья человека веществ, но и временной промежуток их воздействия. Загрязнение атмосферы в Российской Федерации оценивают по следующим критериям:

• Стандартный индекс (СИ) – показатель, полученный в результате деления наибольшей измеренной разовой концентрации загрязняющего материала на предельно допустимую концентрацию примеси.
• Индекс загрязнения нашей атмосферы (ИЗА) является комплексной величиной, при расчёте которой берут во внимание коэффициент вредности вещества-загрязнителя, а также его концентрацию – среднегодовую и предельно допустимую среднесуточную.
• Наибольшая повторяемость (НП) – выраженная в процентах частота превышения предельно допустимой концентрации (максимально разовой) в течение месяца или года.

Уровень загрязнения воздушной среды считается низким, когда СИ меньше 1, ИЗА варьирует в пределах 0–4, а НП не превышает 10%. Среди крупных российских городов, согласно материалам Росстата, самыми экологически чистыми являются Таганрог, Сочи, Грозный и Кострома.

При повышенном уровне выбросов в атмосферу СИ составляет 1–5, ИЗА – 5–6, НП – 10–20%. Высокой степенью загрязнения воздуха отличаются регионы с показателями: СИ – 5–10, ИЗА – 7–13, НП – 20–50%. Очень высокий уровень атмосферной загрязненности наблюдается в Чите, Улан-Удэ, Магнитогорске и Белоярском.

Города и страны мира с самым грязным воздухом

В мае 2016 года Всемирная организация здравоохранения опубликовала ежегодный рейтинг городов с самым грязным воздухом. Лидером списка стал иранский Заболь – город на юго-востоке страны, регулярно страдающий от песчаных бурь. Длится это атмосферное явление около четырёх месяцев, повторяется каждый год. На второй и третьей позиции оказались индийские города-миллионники Гвалияр и Праяг. Следующее место ВОЗ отдала столице Саудовской Аравии – Эр-Рияду.

Замыкает пятёрку городов с самой грязной атмосферой Эль-Джубайль – сравнительно небольшое по численности населения местечко на берегу Персидского залива и в то же время крупный промышленный нефтедобывающий и нефтеперерабатывающий центр. На шестой и седьмой ступеньках вновь оказались индийские города – Патна и Райпур. Основные источники загрязнения атмосферы там – промышленные предприятия и транспорт.

В большинстве случаев загрязнение атмосферы – актуальная проблема для развивающихся стран. Впрочем, ухудшение состояния окружающей среды вызывает не только стремительно растущая индустрия и транспортная инфраструктура, но и техногенные катастрофы. Яркий тому пример – Япония, пережившая радиационную аварию в 2011 году.

Топ-7 государств, где состояние воздуха признано удручающим, выглядит следующим образом:

1. Китай. В некоторых регионах страны уровень загрязнения воздуха превышает норму в 56 раз.
2. Индия. Крупнейшее государство Индостана лидирует по количеству городов с худшей экологией.
3. ЮАР. В экономике страны преобладает тяжёлая промышленность, она же является главным источником загрязнения.
4. Мексика. Экологическая ситуация в столице государства, Мехико, за последние двадцать лет заметно улучшилась, но смог в городе по-прежнему не редкость.
5. Индонезия страдает не только от промышленных выбросов, но и от лесных пожаров.
6. Япония. Страна, несмотря на повсеместное озеленение и использование научно-технических достижений в природоохранной сфере, регулярно сталкивается с проблемой кислотных дождей, смога.
7. Ливия. Главный источник экологических бед североафриканского государства – нефтяная промышленность.

Последствия

Загрязнение атмосферы – одна из основных причин роста числа респираторных заболеваний, как острых, так и хронических. Вредные примеси, содержащиеся в воздухе, способствуют развитию рака лёгких, сердечных болезней, инсульта. По оценкам ВОЗ, из-за загрязнения воздушной среды в мире преждевременно умирает 3,7 млн человек в год. Больше всего таких случаев фиксируют в странах Юго-Восточной Азии и Западного региона Тихого океана.

В крупных промышленных центрах часто наблюдается такое неприятное явление, как смог. Скопление частиц пыли, воды и дыма в воздухе снижает видимость на дорогах, из-за чего учащается количество ДТП. Агрессивные вещества усиливают коррозию металлических конструкций, отрицательно влияют на состояние растительного и животного мира. Наибольшую опасность смог представляет для астматиков, лиц, болеющих эмфиземой, бронхитом, стенокардией, гипертонией, ВСД. Даже у здоровых людей, надышавшихся аэрозолей, может сильно болеть голова, наблюдаться слезотечение и першение в горле.

Насыщение воздуха оксидами серы и азота приводит к образованию кислотных дождей. После осадков с низким уровнем pH в водоёмах гибнет рыба, а выжившие особи не могут дать потомства. Как результат – сокращается видовой и числовой состав популяций. Кислые осадки выщелачивают питательные вещества, тем самым обедняя почву. Они оставляют химические ожоги на листьях, ослабляют растения. Для среды обитания людей такие дожди и туманы также представляют угрозу: кислая вода разъедает трубы, машины, фасады зданий, памятники.

Повышенное количество парниковых газов (углекислого, озона, метана, водяного пара) в воздушной среде приводит к росту температуры нижних слоёв атмосферы Земли. Прямым следствием является потепление климата, наблюдающееся последние шестьдесят лет.

На погодные условия заметно влияют и , образующиеся под воздействием брома, хлора, атомов кислорода и водорода. Помимо простых веществ, молекулы озона могут разрушать также органические и неорганические соединения: производные фреонов, метан, хлороводород. Чем опасно ослабление щита для окружающей среды и человека? Вследствие истончения слоя растёт солнечная активность, что, в свою очередь, ведёт к увеличению смертности среди представителей морской флоры и фауну, росту числа онкологических заболеваний.

Как сделать воздух чище?

Уменьшить загрязнение атмосферы позволяет внедрение на производстве технологий, снижающих объём выбросов. В сфере теплоэнергетики следует делать ставку на альтернативные энергоисточники: строить солнечные, ветряные, геотермальные, приливные и волновые электростанции. На состоянии воздушной среды позитивно сказывается переход к комбинированной выработке энергии и тепла.

В борьбе за чистый воздух важным элементом стратегии является комплексная программа по утилизации отходов. Она должна быть направлена на уменьшение количества мусора, а также его сортировку, переработку или повторное использование. Городское планирование, нацеленное на улучшение среды, в том числе и воздушной, предполагает совершенствование энергоэффективности зданий, строительство велосипедной инфраструктуры, развитие скоростного городского транспорта.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Отправить

Существуют различные источники загрязнения воздуха, и некоторые из них оказывают значительное и крайне неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Стоит рассмотреть основные загрязняющие факторы, чтобы предотвратить серьёзные последствия и сохранить экологию.

Классификация источников

Все источники загрязнения делятся на две обширные группы.

1. Естественные или природные, которые охватывают факторы, обусловленные активностью самой планеты и никоим образом не зависящие от человечества.
2. Искусственные или антропогенные загрязнители, связанные с активной деятельностью человека.

Если за основу классификации источников брать степень воздействия загрязнителя, то можно выделить мощные, средние и мелкие. К последним относятся небольшие котельные установки, локальные котлы. В категорию мощных источников загрязнения входят крупные промышленные предприятия, ежедневно выбрасывающие в воздушную среду тонны вредных соединений.

По месту образования

По особенностям выхода смесей загрязнители делятся на нестационарные и стационарные. Последние постоянно находятся на одном месте и осуществляют выбросы в определённой зоне. Нестационарные источники загрязнения атмосферного воздуха могут перемещаться и, таким образом, распространять опасные соединения по воздуху. Прежде всего, это автомобильные транспортные средства.

Также за основу классификации могут браться пространственные характеристики выбросов. Выделяют высокие (трубы), низкие (стоки и вентиляционные отверстия), площадные (большие скопления труб) и линейные (автотрассы) загрязнители.

По уровню контроля

По уровню контроля источники загрязнения делятся на организованные и неорганизованные. Воздействие первых регламентируется и подвергается периодическому мониторингу. Вторые же осуществляют выбросы в ненадлежащих местах и без соответствующего оборудования, то есть незаконно.

Ещё один вариант разделения источников загрязнения воздушного бассейна – по масштабам распространения загрязняющих веществ. Загрязнители могут быть местными, влияющими только на определённые не обширные участки. Также выделяют региональные источники, действие которых распространяется на целые регионы и большие зоны. Но наиболее опасны глобальные источники, которые влияют на всю атмосферу.

По характеру загрязнения

Если в качестве основного критерия классификации использовать характер негативного загрязняющего влияния, то можно выделить такие категории:

• Физические загрязнители включают шумы, вибрации, электромагнитные и тепловые излучения, радиацию, механические воздействия.
• Биологические загрязнители могут иметь вирусную, микробную или грибковую природу. К данным загрязнителям относятся как сами витающие в воздухе патогенные микроорганизмы, так и выделяемые ими продукты жизнедеятельности и токсины.
• Источники химического загрязнения воздуха жилой среды охватывают газообразные смеси и аэрозоли, например, тяжёлые металлы, диоксиды и оксиды различных элементов, альдегиды, аммиак. Такие соединения, как правило, выбрасываются промышленными предприятиями.

Антропогенные загрязнители имеют собственные классификации. Первая предполагает характер источников и включает:

• Транспортные.
• Бытовые — возникающие в процессах переработки отходов или сгорания топлива.
• Производственные, охватывающие вещества, образующиеся во время технических процессов.

По составу все загрязняющие компоненты подразделяются на химические (аэрозольные, пылевидные, газообразные химикаты и вещества), механические (пыль, сажа и другие твёрдые частицы) и радиоактивные (изотопы и радиация).

Природные источники

Рассмотрим основные источники загрязнения атмосферного воздуха, имеющие природное происхождение:

• Активность вулканов. Из недр земной коры при извержениях поднимаются тонны кипящей лавы, при сгорании которой образуются клубы дыма, содержащие частицы горных пород и слоёв грунта, сажа и копоть. Также процесс сжигания может порождать и прочие опасные соединения, например, оксиды серы, сероводород, сульфаты. И все эти вещества под давлением выбрасываются из кратера и сразу устремляются в воздушную среду, способствуя её значительному загрязнению.
• Пожары, возникающие на торфяных болотах, в степях и лесах. Ежегодно они уничтожают тонны природного топлива, в процессе горения которого выделяются вредные вещества, засоряющие воздушный бассейн. В большинстве случаев возгорания обусловлены халатностью людей, а остановить стихию огня бывает крайне сложно.
• Растения и животные тоже неосознанно загрязняют воздух. Представители флоры могут выделять газы и распространять пыльцу, и всё это способствует засорению воздушного бассейна. Животные в процессе жизнедеятельности также выделяют газообразные соединения и прочие вещества, а после их смерти губительное влияние на среду оказывают процессы разложения.
• Пылевые бури. Во время таких явлений в атмосферу поднимаются тонны частиц грунта и прочих твёрдых элементов, которые неизбежно и значительно загрязняют окружающую среду.

Антропогенные источники

Антропогенные источники загрязнения – это глобальная проблема современного человечества, обусловленная стремительными темпами развития цивилизации и всех сфер жизни людей. Такие загрязнители созданы человеком, и хотя изначально они внедрялись во благо и для повышения качества и комфорта жизни, сегодня являются основополагающим фактором глобального загрязнения атмосферы.

Рассмотрим основные искусственные загрязнители:

• Автомобили – это бич современного человечества. Сегодня они имеются у многих и из роскоши превратились в необходимые средства передвижения, но, к сожалению, немногие задумываются о том, насколько вредно для атмосферы использование автотранспорта. При сжигании топлива и во время работы двигателя из выхлопной трубы постоянным потоком выбрасываются , в состав которых входят угарный и углекислый газы, бензапирен, углеводороды, альдегиды, оксиды азота. Но стоит отметить, что пагубно влияют на окружающую среду и воздух и прочие виды транспорта, включая железнодорожный, воздушный, водный.
• Деятельность промышленных предприятий. Они могут заниматься переработкой металлов, химической промышленностью и любыми другими видами деятельности, но практически все крупные заводы постоянно выбрасывают в воздушный бассейн тонны химикатов, твёрдых частиц, продуктов сгорания. А если учесть, что лишь единицы предприятий используют очистные сооружения, то масштаб негативного влияния постоянно развивающейся промышленности на окружающую среду просто огромен.
• Использование котельных установок, атомных и тепловых электростанций. Сгорание топлива – это вредный и опасный с точки зрения загрязнения атмосферы процесс, в ходе которого выделяется масса различных веществ, в том числе токсичных.
• Ещё один фактор загрязнения планеты и её атмосферы – это повсеместное и активное использование разных видов топлива, таких как газ, нефть, уголь, дрова. При их сжигании и под воздействием кислорода образуются многочисленные соединения, устремляющиеся вверх и поднимающиеся в воздух.

Можно ли предупредить загрязнение

К сожалению, в сложившихся современных условиях жизни большинства людей полностью исключить загрязнение атмосферы крайне сложно, но всё же можно попытаться остановить или минимизировать некоторые направления оказываемого на неё губительного влияния очень непросто. И помогут в этом только комплексные и принимаемые повсеместно и сообща меры. К ним можно отнести:

1. Применение современных и высококачественных очистных сооружений на крупных промышленных предприятиях, деятельность которых связана с выбросами.
2. Рациональное использование транспортных средств: переход на качественное топливо, применение снижающих концентрации выхлопов средств, стабильная работа машины и устранение неполадок. А лучше по возможности отказываться от автомобилей в пользу трамваев и троллейбусов.
3. Внедрение законодательных мер на государственном уровне. Некоторые законы уже действуют, но нужны новые, имеющие более значительную силу.
4. Внедрение повсеместных пунктов контроля уровня загрязнений, которые особенно необходимы в рамках крупных предприятий.
5. Переход на альтернативные и менее опасные для окружающей среды источники энергии. Так, следует активнее использовать ветряные мельницы, гидроэлектростанции, солнечные батареи, электричество.
6. Своевременная и грамотная переработка отходов позволит избежать выделяемых ими выбросов.
7. Эффективной мерой станет озеленение планеты, так как многие растения выделяют кислород и тем самым очищают атмосферу.

Основные источники загрязнения воздушной среды рассмотрены, и такая информация поможет вникнуть в суть проблемы ухудшения экологии, а также остановить влияние и сохранить природу.

Степень загрязнения атмосферного воздуха сильно колеблется во времени и пространстве. В одной и той же точке территории в короткие промежутки времени могут появляться относительно высокие концентрации при относительно низких средних уровнях. Чем длительнее время усреднения, тем ниже концентрация. Для гигиенической оценки степени загрязнения атмосферного воздуха имеют значение как средние уровни, определяющие длительное резорбтивное действие загрязнений, так и относительно кратковременные пиковые концентрации, с которыми связано появление запахов, раздражающего действия на слизистые оболочки дыхательных путей и глаза. В связи с этим для гигиенической оценки степени загрязнения воздуха недостаточно знать только концентрацию, а надо установить, за какое время усреднения эта концентрация получена. В нашей стране для характеристики степени загрязнения атмосферы приняты максимальные разовые концентрации, т.е. достоверные максимальные концентрации, появляющиеся в конкретной точке территории за 20-30 минутный период, и среднесуточные, т.е. средняя концентрация за 24ч. Таким образом, характеризуя степень загрязнения атмосферного воздуха, мы используем максимальные разовые или среднесуточные концентрации, что позволяет вести оперативный контроль за загрязнением атмосферного воздуха

Степень загрязнения атмосферного воздуха зависит от множества различных факторов и условий:

1.количества выбросов вредных веществ (различают мощные, крупные, мелкие производства

К мощным источникам загрязнения относятся производства типа металлургических и химических заводов, заводов строительных материалов, тепловые электростанции. Большое количество мелких источников может значительно загрязнять воздух. Чем больше величина выброса в единицу времени, тем больше при прочих равных условиях загрязняющих веществ поступает в воздушный поток и, следовательно, создается в нем более высокая концентрация загрязнений. Прямо пропорциональной зависимости между величиной выброса и концентрацией нет, так как на уровень концентрации загрязнителя оказывают влияние и другие факторы, степень влияния которых в разных случаях бывает различной.

Величина выброса является главным фактором, определяющим уровень приземной концентрации. В связи с этим при гигиенической оценке источников загрязнения атмосферы санитарного врача должна интересовать количественная характеристика каждого компонента выброса. Выражается выброс в единицах на единицу времени (кг/сут, г/с, т/год) или других единицах, например кг/т продукции, мг/м 3 промышленного выброса. В этом случае необходим пересчет на единицу времени с учетом количества получаемой продукции за час, сутки и т.д. или максимальный объем отходящих газов за конкретный временной интервал.

Загрязняющие вещества поступают в атмосферу как организованный или неорганизованный выброс. К организованным выбросам относятся хвостовые газы, абгазы,газы аспирационных и вентиляционных систем. Хвостовые газы образуются в конечной стадии производственного процесса и характеризуются, как правило, сравнительно высокими концентрациями и значительной абсолютной массой загрязняющих веществ. В атмосферу выброс поступает через трубу. Типичным примером хвостовых газов являются дымовые газы котельных и электростанций.

Абгазы образуются в промежуточных стадиях производственного процесса и удаляются специальными абгазовыми линиями. Так как назначение этих технологических линий состоит в выравнивании давления в различных замкнутых аппаратах, сбросе газов при нарушениях технологического процесса и необходимости быстро освободить аппаратуру, абгазы характеризуются периодичностью выброса, небольшим объемом при относительно высоких концентрациях загрязняющих веществ. Особенно много выбрасывается абгазов на предприятиях химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Газы аспирационных систем образуются в результате работы местной вентиляции из различных укрытий (кожухи, камеры, зонты) и характеризуются относительно высокими концентрациями. Вентиляционные системы часто удаляют воздух из цехов через аэрационные фонари. Вентиляционные выбросы характеризуются огромными объемами и малыми концентрациями загрязняющих веществ, что затрудняет их очистку. В то же время общая масса загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу, может быть достаточно большой.

Неорганизованный выброс образуется за счет внецехового оборудования и сооружений и при выполнении наружных работ. К ним относятся погрузочно-разгрузочные работы пылящих и испаряющихся сырьевых материалов и готовой продукции, открытое хранение пылящих материалов и готовой продукции, открытое хранение пылящих материалов и испаряющихся жидкостей, градирни, шламохранилища, отвалы отходов, открытые каналы сточных вод, неплотности стыков и сальников наружных технологических линий и т.д. Особенность таких выбросов состоит в том, что они плохо поддаются количественному учету. В то же время практика подтверждает высокие уровни загрязнения атмосферного воздуха территорий, прилегающих к предприятиям, характеризующимся наличием неорганизованных выбросов.

Классифицировать выбросы на организованные и неорганизованные необходимо и потому, что первые в полном объеме должны учитываться при прогнозировании загрязнения атмосферного воздуха, а санитарный врач как в порядке предупредительного, так и текущего санитарного надзора обязан уметь проверить полноту учета выбросов в расчете. Имеются предпосылки и для учета неорганизованных выбросов в ближайшем будущем.

Для качественной и количественной характеристики выбросов используются прямые и косвенные методы. Прямые методы основаны на измерении концентрации загрязнителя в организованных выбросах и расчета на этой основе массы загрязнителя за единицу времени. В основу косвенных методов положен материальный баланс, учитывающий необходимые сырьевые и образующиеся продукты.

Прямые методы определения выброса используются, как правило, на предприятиях с превалирующим значением организованных выбросов. Эти определения производятся специализированной организацией или лабораторией предприятия. Косвенные методы лучше использовать на предприятиях, характеризующихся и неорганизованными выбросами. Материальный баланс является частью технологического регламента. Прямые и косвенные методы определения выбросов должны использоваться предприятием для инвентаризации источников загрязнения атмосферы.

П.Их химического состава (различают по составу выбросов 5 класса производства по опасности).

Большое влияние на величину выброса оказывает эффективность работы очистных сооружений. Так, снижение эффективности с 98 до 96:, т.е. всего на 2%, увеличивает выброс в 2 раза. В связи с этим при оценке источников загрязнения атмосферы санитарный врач должен знать как проектный, так и реальный коэффициенты очистки и для оценки использовать последний.

Ш.высоты, на которой осуществляются выбросы (низкие, средней высоты, высокие). Под низкими источниками выброса считают те производства, которые осуществляют выбросы из труб, высота которых ниже 50м и под высокими – выше 50м. Нагретыми, называют выбросы, у которых температура газовоздушной смеси выше 50 0 С, при более низкой температуре выбросы считаются холодным.

Чем выше от поверхности земли осуществляется выброс загрязняющих веществ, тем при прочих равных условиях ниже их концентрация в приземном слое. Снижение концентрации с повышением высоты выброса связано с двумя закономерностями распределения загрязнений в факеле: снижением концентрации вследствие увеличения поперечного сечения факела и удалением от его осевой линии, несущей основную массу загрязнений, от которой они распространяются к периферии факела. Имеют значение и более высокие скорости ветра над устьем высокой трубы,так как ослабляется тормозящее влияние поверхности земли. Высокая труба не только снижает уровень приземной концентрации, но и удаляет начало зоны задымления. Вместе с тем следует учитывать, что высокая труба увеличивает радиус задымления, хотя и при более низких концентрациях. Зона максимального загрязнения, хотя и при более низких концентрациях. Зона максимального загрязнения находится в пределах расстояния, равного 10-40 высотам трубы при нагретых высоких выбросах и 5-20 высотам – при холодных и низких. В связи со строительством высоких труб (180-320 м) дальность влияния отдельных источников может составлять 10 км и более. Для высоких источников при отсутствии неорганизованных выбросов имеется зоны переброса, так как точка касания факелом поверхности земли тем дальше, чем выше труба.

1У. Климатогеографических условий, определяющих перенос, рассеивание и превращение выбрасываемых веществ:

2.условий переноса и распространения выбросов в атмосфере (температурной инверсии, барометрического давления в атмосфере и т.д.)

3.интенсивности солнечной радиации, определяющей фотохимические превращения примесей и возникновение вторичных продуктов загрязнения воздуха

4.количества и продолжительности атмосферных осадков, приводящих к вымыванию примесей из атмосферы, а так же от степени влажности воздуха.

При одном и том же абсолютном выбросе степень загрязнения атмосферного воздуха может меняться в зависимости от метеорологических факторов, так как рассеивание выбросов происходит под влиянием турбулентности, т.е. перемешивания различных слое воздуха. Турбулентность связана с притоком тепла, излучаемого солнцем и достигающим земной поверхности, и имеет свои закономерности переноса воздушных масс в зависимости от широты и времени года. Среди метеорологических факторов заслуживают особого рассмотрения направление и скорость ветра, температурная стратификация атмосферы и влажность воздуха.

Вследствие непрерывного изменения направления ветра наблюдательная точка то попадает в факел выброса источника загрязнения, расположенного вблизи этой точки, то выходит из него. Поэтому уровень загрязнения меняется с изменением направления ветра. Эта зависимость имеет важное значение для санитарной практики при решении вопросов размещения промышленных предприятий в плане города и выделении промышленной зоны.

На этой закономерности «поведения» промышленных выбросов в приземном слое атмосферы основаны санитарные требования к функциональному зонированию территории населенных мест с размещением промышленных предприятий подветренно от селитебной территории, т.е. чтобы господствующее направление ветра было с селитебной территории на промышленное предприятие.

Особое значение эта зависимость приобретает в практической деятельности санитарной службы крупных промышленных центров при решении вопроса о ведущих источниках загрязнения. Очень показательна для анализа санитарной ситуации диаграмма, построенная по принципу розы ветров и названная поэтому «роза задымления» (В.А.Рязанов).

Для построения розы задымления необходимо располагать результатами систематических наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха не менее чем за год. Все данные разбиваются на группы в соответствии с направлением ветра в период отбора проб. Для каждого направления ветра подсчитываются средние концентрации, по которым в произвольном масштабе строится график. Выступающие вершины графика указывают на основной источник загрязнения воздуха данной территории. Для каждого загрязнителя строится отдельный график. Как пример построения розы задымления приведены в табл.2 и на рис. 1. На основании результатов систематических наблюдений одного из промышленных центров страны. Концентрация загрязнителей в период штилей составляла 0,14 мг/м 3

Таблица 2

Зависимость концентрации сернистого газа от направления ветра

Румб	Концентрация,мг/м 3	Румб	Концентрация,мг/м 3
С	0,11	Ею	0,06
СВ	0,19	ЮЗ	0,06
В	0,26	З	0,09
ЮВ	0,12	СЗ	0,09

Рис.1 «Роза задымления»

Вершина указывает направление ведущего источника (С-В)

Из приведенных данных видно, что основной источник загрязнения воздуха сернистым газом находится к востоку от изученной территории. На том же принципе основана методика определения фоновых концентраций, но с учетом скорости ветра и по 4 градациям стран света. Определение фоновых концентраций с учетом направления ветра помогает объективно решать вопросы о размещении промышленных предприятий в плане города, т.е. не размещать их в направлениях, ветры которых приносят наивысшие уровни загрязнения.

Если бы концентрации загрязнений зависели только от величины выброса и направления ветра, то они не изменялись бы при неизменном выбросе и направлении ветра. Однако основное значение имеет процесс разбавления выброса атмосферным воздухом, в котором большую роль играет скорость ветра. Чем выше скорость ветра, тем интенсивнее перемешивание выброса с атмосферным воздухом и тем ниже при прочих равных условиях, концентрация загрязнений. Высокие концентрации обнаруживаются в период штиля.

Скорость ветра способствует переносу и рассеиванию примесей, так как с усилением ветра в районе высоких источников возрастает интенсивность перемешивания воздушных слоев. При слабом ветре в районе высоких источников выброса концентрации у земли уменьшаются за счет увеличения подъема факела и уноса примеси вверх.

При сильном ветре подъем примеси уменьшается, но происходит возрастание скорости переноса примеси на значительные расстояния. Максимальные концентрации примеси наблюдаются при некоторой скорости, кот орая называется опасной и зависит от параметров выброса. Для мощных источников выброса с большим перегревом дымовых газов, относительно окружающего воздуха, она составляет 5-7 м/с. Для источников со сравнительно малым объемом выбросов и низкой температурой газов она близка к 1-2 м/с.

Неустойчивость направления ветра способствует усилению рассеивания по горизонтали и концентрации примесей у земли уменьшаются.

Санитарный врач должен использовать эту закономерность. При решении вопросов отвода участка под строительство промышленного предприятия, рассмотрении материалов по реконструкции существующего предприятия важно учитывать как направление, так и скорость ветра, в частности чтобы «опасная» скорость ветра для рассматриваемого источника не совпадала с часто встречающейся в направлении от источника на селитебную территорию.Важно учитывать эту закономерность и при организации лабораторного контроля.

Рассеивающая способность атмосферы зависит от вертикального распределения температуры и скорости ветра. Например, чаще всего неустойчивое состояние атмосферы наблюдается летом в дневное время. При таких условиях у земной поверхности отмечаются большие концентрации

Большое влияние на разбавление промышленных выбросов оказывает т е м п е р а т у р н а я с т р а т и ф и к а ц и я а т м о с ф е р ы. Способность поверхности земли поглощать или излучать тепло влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы. В обычных условиях с подъемом вверх температура падает. Этот процесс рассматривается как адиабатический, т.е. протекающий без притока или отдачи тепла: поднимающийся поток воздуха будет охлаждаться за счет увеличения объема вследствие уменьшения давления и, наоборот, опускающийся поток будет нагреваться благодаря увеличению давления. Изменение температуры, выраженное в градусах на каждые 100 м подъема вверх, называется температурным градиентом. При адиабатическом процессе температурный градиент составляет примерно 1 0С.

Бывают периоды, когда с увеличением высоты температура падает быстрее, чем на 1 0 С на 100 м, в результате чего теплые массы воздуха от нагретой солнцем поверхности земли поднимаются на большую высоту, что сопровождается быстрым опусканием холодных потоков воздуха. Такое состояние, относящееся к сверхдиабатическому градиенту температуры, называют конвективным. Оно характеризуется сильным перемешиванием воздуха.

В реальных условиях температура воздуха с высотой не всегда падает и вышележащие слои воздуха могут иметь более высокую температуру, чем нижележащие, т.е. возможно извращение температурного градиента.

Состояние атмосферы с извращенным температурным градиентом носит название температурной инверсии. В периоды инверсий ослабляется турбулентный обмен,в связи в чем ухудшаются условия рассеивания промышленных выбросов, что может приводить к накоплению вредных веществ в приземном слое атмосферы.

Различают приземные и приподнятые инверсии. Приземные инверсии характеризуются извращением температурного градиента у поверхности земли, а приподнятые – появлением более теплого слоя воздуха на каком-либо расстоянии от поверхности земли.

В случае приподнятой инверсии приземные концентрации зависят от высоты источника загрязнения по отношению к их нижней границе. Если источник располагается ниже слоя приподнятой инверсии, то основная часть примеси концентрируется вблизи поверхности земли.

В слое инверсии практически становятся невозможны вертикальные токи воздуха, так как снижается коэффициент турбулентной диффузии, в результате чего выброс под слоем инверсии не может подниматься вверх и распределяется в приземном слое. Поэтому температурные инверсии, как правило, сопровождаются значительным увеличением концентрации загрязнений в приземном слое. Как известно, массовые отравления населения в долине Маас, а также в Доноре м Лондоне наблюдались в период устойчивой температурной инверсии, продолжавшейся несколько суток. Чем длительнее инверсия, тем выше концентрации атмосферных загрязнений, потому что накопление атмосферных выбросов происходит в ограниченном, как бы замкнутом, пространстве атмосферы.

Большое значение имеет не только длительность, но и высота инверсии. Естественно, что низкие приземные (до 15-20м) и очень приподнятые (выше 600м) инверсии могут не оказывать существенного влияния на уровень концентраций: первые – вследствие того, что высота выброса некоторых источников загрязнения может находиться над слоем инверсии и она не будет препятствовать их рассеиванию, а вторые – потому, что при очень приподнятых инверсиях слой атмосферы под ними оказывается достаточным, чтобы разбавить промышленные выбросы.

Таким образом, вертикальный температурный градиент является важнейшим фактором, определяющим интенсивность процессов перемешивания загрязнений с атмосферным воздухом и имеющим большое практическое значение. Например, если в каком-то районы часты приземные инверсии в слое 150-200 м, то строительство труб высотой 120-150м не имеет смысла, так как-это не окажет влияния на снижение концентраций в периоды инверсий. Целесообразно строительство трубы выше 200 м. Если часты приподнятые инверсии на высоте 300-400 м, то строительство трубы даже высотой 250 м не будет способствовать снижению концентраций в период инверсии.

Накопление вредных выбросов в приземном слое в период приземных инверсий будет происходить при низких выбросах. Особенно возрастают концентрации загрязнений в случае расположения приподнятых инверсий непосредственно над источником выброса, т.е. устьем трубы. Санитарный врач должен знать особенности температурной стратификации атмосферы обслуживаемой территории, чтобы учитывать их при решении вопросов предупредительного и текущего надзора в гигиене атмосферного воздуха.

В связи с изменениями температурно-радиационного режима воздуха городской территории над городом более вероятно образование инверсий по сравнению с окрестными территориями. В холодный период года наблюдаются более частые и длительные инверсии. Температурный градиент изменяется не только по сезонам, но и на протяжении суток. Вследствие охлаждения поверхности земли лучеиспусканием нередко образуются ночные инверсии, чему благоприятствуют ясное небо и сухой воздух. Ночные инверсии могут возникать и в летнее время, достигая максимума в ранние утренние часы.

Нередко инверсии образуются в долинах между возвышенностями. Спускающийся в них холодный воздух подтекает под более теплый воздух долины и образуется «озеро» холода. В таких условиях решение вопроса о размещении промышленных предприятий оказывается особенно трудным.

Наиболее высокие концентрации атмосферных загрязнений наблюдаются при низких температурах в период зимних инверсий.

Определенное значение для распределения загрязнений в приземном слое атмосферы имеет влажность воздуха. Для большинства загрязнителей имеется прямая зависимость, т.е. с ростом влажности возрастают их концентрации. Исключение составляют лишь соединения, способные гидролизоваться. Особенно высокие концентрации атмосферных загрязнений отмечаются в периоды туманов. Связь уровня загрязнения и влажности объясняется тем, что в городской атмосфере имеется значительное количество гигроскопических частиц, конденсация влаги на которых начинается при относительной влажности меньше 100%. В связи с утяжелением частиц за счет конденсации влаги они опускаются и концентрируются в более узком слое приземной атмосферы. Газообразные загрязнения, растворяясь в конденсате частиц, также накапливаются в нижних слоях атмосферы.

Таким образом, при одном и том же выбросе уровень приземной концентрации загрязнителей может существенно меняться в зависимости от метеорологических условий.

Существенное влияние на рассеивание выбросов оказывает сам город, изменяющий температурно-радиационный, влажностный и ветровой режимы. С одной стороны, город представляет «остров тепла», в результате чего возникают местные конвективные восходящие и нисходящие потоки, с другой- в условиях города чаще возникают туманы (часто за счет загрязнения его), что ухудшает рассеивание загрязнений. Направление и скорость ветра деформируются за счет изменения подстилающей поверхности и экранирующего влияния высоких зданий. В таких условиях непригодны расчеты, созданные для равнинной местности, и используются специальные методы расчета с учетом аэродинамической тени, создаваемой зданиями.

На рассеивание примесей в условиях города существенно влияет планировка улиц, их ширина, направление, высота зданий, наличие зеленых массивов и водных объектов.

Поэтому даже при постоянных промышленных и транспортных выбросах в результате влияния метеорологических условий уровни загрязнения воздуха могут различаться в несколько раз.

Определенную роль в освобождении атмосферы от загрязнений играет зеленая растительность вследствие как механической сорбции на поверхности, так и химического связывания некоторых соединений.

У1.На распространение примеси влияет рельеф местности . На наветренных склонах при ветре образуются восходящие движения воздуха, а подветренных склонах – нисходящие. Над водоемами летом образуются нисходящие потоки движения воздушных масс. В нисходящих потоках приземные концентрации увеличиваются, при восходящих потоках- уменьшаются. В некоторых формах рельефа, например в котлованах , воздух застаивается, что приводит к накоплению токсинов от низких источников выбросов. В холмистой местности максимумы приземной концентрации примеси обычно больше, чем при отсутствии неровностей рельефа.

Влияние неровностей местности на уровень приземной концентрации связано с изменением характера движения воздуха, что приводит к изменению поля концентраций. В низинах наблюдаются явления застоя воздуха, что повышает опасность накопления загрязнений. При высоте отметок 50-100 м с углом наклона 5-6 0 отличие максимальных концентраций может достигать 50% при относительно невысоких трубах. Влияние рельефа уменьшается с повышением высоты выброса. Большое значение имеет расположение источника на подветренном или наветренном склоне. Увеличение концентрации может наблюдаться и при расположении источника выброса на возвышенности, но вблизи подветренного склона, где снижаются скорости ветра и возникают нисходящие течения.

Влияние неровностей местности на характер движения воздуха настолько сложно, что требует иногда моделирования условий с целью определения характера распространения промышленных выбросов. В настоящее время имеются предложения по введению коэффициентов, учитывающих влияние рельефа на рассеивание выбросов.

УП. От времени года (зимой больше, чем летом, т.к. включены отопительные системы, а при их эксплуатации увеличивается загрязнение выбросами и на нижних слоях воздуха больше накапливаются загрязнители, т.к. конвекция воздуха замедляется).

УШ. От времени суток (максимальное загрязнение наблюдается днем, т.к. работа всех производств и транспортных средств приходится на дневное время).

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-20

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Загрязнение атмосферного воздуха естественными и антропогенными выбросами в сельскохозяйственных и промышленно-развитых районах и особенно в крупных городах, стало важной проблемой, острота которой из года в год постоянно усиливается. Выбросы от разрастающегося парка автотранспорта, тепловых станций, строительной и горнодобывающей промышленности, бытового сектора, использования удобрений в сельском хозяйстве и других источников приводит к тому, что приземные слои атмосферы на больших территориях являются сильно загрязненными различными ингредиентами. Все это ухудшает экологические условия проживания населения, негативно влияет на состояние здоровья и продолжительность жизни людей. Так, затишья и слабые ветры, инверсионные слои в атмосфере, туманы способствуют увеличению концентраций примесей, создавая над отдельными регионами значительное загрязнение атмосферы. Умеренные и сильные ветры приводят к рассеиванию примесей и их переносу на большие расстояния. Длительные обложные дожди хорошо очищают атмосферу, тогда как ливневые дожди имеют более слабое вымывающее действие за счет своей кратковременности. Синоптические ситуации, являясь комплексом различных погодных и метеорологических условий, интегрально определяют режим загрязнения над конкретной территорией. В связи с этим решение задачи сохранения чистоты атмосферного воздуха городов в значительной степени зависит от понимания роли метеорологических условий и правильного учета способности атмосферы к самоочищению.

Целью настоящей курсовой работы является изучение по литературным источникам вопроса загрязнения атмосферного воздуха, а также исследование загрязнения воздуха в г. Балаково в осенние сезоны 2006-2007 гг.

1 . Метеорологические условия формирования уровня загрязнения атмосферы

Как известно, к резкому возрастанию концентраций вредных веществ в приземном слое атмосферы приводят неблагоприятные метеорологические условия. В настоящее время установлено, что между уровнями загрязнения атмосферного воздуха и климатическими факторами существует определенная связь. На степень и интенсивность загрязнения воздушного бассейна влияют рельеф местности, направление и скорость ветра, влажность, количество, интенсивность и продолжительность осадков, циркуляция воздушных потоков, инверсии и т.п.

В отдельные периоды, неблагоприятные для рассеяния выбросов, концентрации вредных веществ могут резко возрасти относительно среднего или 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 продолжительности метеоусловий, способствующих повышению концентрации примесей в приземном слое воздуха.

Во избежание повышения уровней загрязнения атмосферного воздуха при неблагоприятных для рассеяния вредных веществ метеорологических условиях необходимо прогнозировать и учитывать эти условия. В настоящее время установлены факторы, определяющие изменение концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе при изменении метеорологических условий.

Прогнозы неблагоприятных метеорологических условий могут составляться как для города в целом, так и для групп источников или для отдельных источников. Обычно выделяются три основных типа источников: высокие с горячими (теплыми) выбросами, высокие с холодными выбросами, низкие.

Обычно выделяются три основных типа источников: высокие с горячими (теплыми) выбросами, высокие с холодными выбросами, низкие. Для указанных типов источников выбросов аномально неблагоприятные условия рассеяния примесей приведены в табл.1.

Таблица 1 Комплексы неблагоприятных метеорологических условий для источников разных типов

Источники	Термическая стратификация нижнего слоя атмосферы	Скорость ветра (м/с) на уровне	Вид инверсии, высота над источником выброса, м
Высокие с горячими выбросами	неустойчивая			Приподнятая, 100-200
Высокие с холодными выбросами	неустойчивая			Приподнятая, 10-200
	устойчивая			Приземная, 2-50

В дополнение к комплексам неблагоприятных метеоусловий, приведенным в табл. 1 можно добавить следующие:

Для высоких источников с горячими (теплыми) выбросами:

а) высота слоя перемешивания меньше 500 м, но больше эффективной высоты источника; скорость ветра на высоте источника близка к опасной скорости ветра;

б) 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 условиях сложного рельефа концентрации могут повышаться в несколько раз.

1.1 Влияние ветрового режима на уровень загрязнения атмосферы. Направл ение и скорость ветра

В последнее время большое значение приобретают исследования закономерностей распространения атмосферных примесей и особенностей их пространственно-временного распределения в зависимости от ветрового режима территории. Они являются основой для объективной опенки состояния и тенденции изменений загрязнения воздушной среды, а также разработки возможных мероприятий по обеспечению чистоты атмосферы .

Характер переноса и рассеивания примесей в основном зависит от режима ветра, а также от источника выброса.

Для низких и неорганизованных источников выбросов формирование повышенного уровня загрязнения воздуха происходит при слабых ветрах за счет скопления примесей в приземном слое атмосферы, а при очень сильных ветрах происходит убывание концентраций за счет быстрого переноса.

В городах с большим количеством низких источников рост уровня загрязнения происходит при снижении скорости ветра до 1-2 м/с. Так, установлено, что концентрации пыли. S02, СО и NO2 повышаются на 30-40% по сравнению с уровнем при других скоростях ветра. Особенно неблагоприятные условия создаются, когда слабые ветры сохраняются длительное время и наблюдаются над значительной территорией .

При выбросах от промышленных предприятий с высокими трубами значительные концентрации примесей у земли наблюдаются при так называемой «опасной» скорости ветра. Для труб крупных электростанций эта скорость равна 4--6 м/с (в зависимости от параметров выбросов), а для сравнительно холодных выбросов от вентиляционных устройств на химических и других предприятиях опасная скорость ветра равна 1-2 м/с.

Большое влияние на формирование уровня загрязнения воздуха оказывает направление ветра. В городах, где источники выбросов расположены в одном районе, наибольшая фоновая концентрация примеси будет наблюдаться при ветрах со стороны этих источников. В случае рассредоточенных источников выбросов концентрации примесей мало или совсем не зависят от направления ветра. Часто область наибольшего загрязнения воздуха создается в центре города . Однако из-за своеобразия рельефа каждый город реагирует на ветровые условия по-своему, особенно когда рельеф местности сложный.

Зависимость уровня загрязнения воздуха в городе от направления ветра является достаточно простой. Если предприятия располагаются на окраине или за пределами города, то концентрации в городских кварталах растут при переносе выбрасываемых примесей со стороны источников выбросов. Однако и в таких простых случаях влияние направления ветра на уровень загрязнения воздуха в городе следует специально изучать, поскольку нужно учитывать, что поток воздуха может быть искажен под влиянием сложного рельефа, водоемов, а также непосредственным тепловым воздействием крупных промышленных комплексов. Неблагоприятные направления ветра могут выявляться и при равномерном расположении источников на территории города за счет различных эффектов наложения выбросов.

В отдельных городах, имеющих форму, близкую к прямоугольнику или эллипсу, загрязнение воздуха повышено, когда ветер направлен вдоль этого прямоугольника или большой оси эллипса. В зависимости от скорости ветра на уровне флюгера выявляется наличие двух максимумов загрязнения воздуха: при штиле и при скорости ветра около 4 - 6 м/с, что связано с действием двух классов источников высоких и низких. Максимум при штиле более четко проявляется при наличии приземной инверсии, максимум при умеренном ветре - при ее отсутствии.

С ситуацией, когда при штиле отсутствует приземная инверсия, связано относительно пониженное загрязнение воздуха по городу в целом.

Для различных городов и сезонов характерными являются следующие закономерности:

· при устойчивой стратификации загрязнение воздуха уменьшается с усилением скорости ветра;

· при неустойчивой стратификации максимум загрязнения воздуха отмечается при скоростях ветра, близких к опасным, для основных источников выбросов, расположенных в городе.

Скорость ветра на уровне примерно 500 - 1000 м может характеризовать интенсивность выноса за пределы города верхней части городской «шапки дыма». Обнаруживается, что с усилением ветра на этих высотах загрязнение воздуха в среднем несколько снижается. В то же время выявляется эффект снижения концентраций при установлении очень слабого ветра (1 - 2 м/с) на указанных уровнях. Это может быть связано с увеличением подъёма перегретого над городом воздуха.

1.2 Устойчивость атмосферы

Имеются многочисленные указания на формирование повышенного уровня загрязнения воздуха при устойчивой стратификации нижнего слоя атмосферы, в первую очередь, при наличии приземных и низко расположенных приподнятых инверсий. В условиях приподнятых инверсий ограничивается распространение примесей в вертикальном направлении. Концентрации примесей в воздухе растут, если приподнятая инверсия сопровождается неустойчивой стратификацией. Зависимость загрязнения воздуха от атмосферной устойчивости в значительной степени определяется скоростью ветра.

Загрязнение воздуха в наибольшей степени зависит от термической стратификации при очень слабых ветрах в приземном слое. При этом с усилением устойчивости концентрация примесей увеличивается. При умеренных ветрах, 3-7 м/с, с усилением устойчивости, загрязнение воздуха снижается. При сильных ветрах и атмосферной устойчивости связь между ними практически отсутствует. Характер совместного влияния термической стратификации и скорости ветра для различных городов и всех сезонов года примерно одинаков.

1.3 Термическая устойчивость атмосферы. Температура воздуха

Термическая устойчивость характеризуется вертикальной разностью температуры воздуха?Т. Обнаруживается зависимость параметра Р от?Т в слое от земли до уровня АТ925гПа или АТ500гПа. Связь между Р и?Т наиболее значительна при инверсионных условиях, при этом имеет место обратная линейная корреляция.

В среднем загрязнение воздуха повышено, когда штиль сопровождается приземной инверсией, т. е. в ситуации застоя воздуха. При застое практически отсутствует перенос воздуха и резко ослаблено его вертикальное перемешивание.

Вместе с тем в условиях застоя не всегда отмечается высокий уровень загрязнения воздуха.. В таких условиях периоды с Р>0,2 наблюдаются только в 60 - 70 % случаев. Это означает, что наряду с процессом переноса и рассеивания примесей существуют другие факторы, определяющие уровень концентраций примесей в городе.

Одним из таких факторов является термическое состояние воздушной массы, характеризующееся температурой воздуха. В зимнее время чаще всего обнаруживается повышение уровня загрязнения при понижении температуры. Это в первую очередь характерно для антициклонической погоды, когда при низких температурах воздуха устанавливается устойчивая термическая стратификация. Кроме того, при понижении температуры увеличивается количество сжигаемого топлива и, следовательно, количество выбросов вредных веществ в атмосферу. Таким образом, рост загрязнения воздуха при понижении температуры связан не только с термическим состоянием воздушной массы, а и с сопутствующими факторами.

При слабых ветрах загрязнение атмосферы в городе в ряде случаев повышается с увеличением температуры воздуха. Наиболее четко это обнаруживается зимой в условиях застоя воздуха, сохраняющегося в течение всего дня. Таким образом, ситуация застоя воздуха в сочетании с относительно высокими температурами является неблагоприятной. Значительное загрязнение воздуха зимой обнаруживается также, когда сравнительно высокие температуры сопровождаются скоростью ветра не более 4-5 м/с. Такие условия отмечаются обычно в теплых секторах циклонов.

К числу неблагоприятных погодных условий относятся также и инверсии температуры, характеризующие особенности стратификации нижнего слоя тропосферы. Инверсии, образующиеся на некоторой высоте от поверхности земли (приподнятые инверсии), создают преграду (потолок) для вертикального воздухообмена. Увеличение наземной концентрации примеси от выбросов высоких источников в этом случае существенно зависит от высоты расположения нижней границы инверсии над источником и от высоты самого источника. Если инверсионный слой располагается непосредственно над трубой, то создаются аномальные весьма опасные условия загрязнения из-за ограничения подъема выбросов и препятствия для проникновения их в верхние слои атмосферы. Увеличение максимальной концентрации примеси у земли в этих условиях составляет примерно 50-70%. Если слой ослабленной турбулентности расположен на достаточно большой высоте от источника (200 м и более), возрастание концентрации примеси будет невелико. С ростом расстояния от источника влияние задерживающего слоя возрастает. В то же время слой инверсии температуры, расположенный ниже уровня выбросов будет препятствовать переносу примеси к земле.

Для городских условий при наличии большого числа низких источников выбросов опасные условия накопления примесей создаются при приземных и приподнятых инверсиях, поскольку и те и другие приводят к ослаблению вертикального рассеивания и переноса примесей.

1.4 Осадки. Туманы

Основным механизмом удаления примесей из атмосферы является вымывание их осадками. Эффективность очищения воздуха таким способом связана главным образом с их количеством и продолжительностью. Это относится к общегородскому загрязнению воздуха, к концентрациям, формирующимся вне прямого воздействия источников выбросов. При переносе примесей со стороны объектов эффект вымывания примесей из воздуха проявляется в меньшей степени .

Осадки вымывают примеси из атмосферы. Восстановление исходного уровня загрязнения воздуха в городе происходит постепенно, примерно в течение 12 ч.

Воздух наиболее чист сразу после выпадения осадков. В первые 12 ч после их выпадения повторяемость высоких концентраций ниже, чем в последующие часы. Степень очищения воздуха зависит от количества осадков - чем больше их выпадает, тем чище воздух.

Указанные зависимости относятся к общегородскому загрязнению воздуха, к концентрациям, формирующимся вне прямого воздействия источников. При непосредственном переносе выбросов со стороны источников эффект вымывания примесей из воздуха проявляется в меньшей степени.

Влияние тумана на содержание и распределение примесей в воздухе весьма сложно и разнообразно. Здесь довольно часто наблюдается специфические метеоусловия (инверсии, штиль или слабый ветер), которые уже сами по себе способствуют накоплению примесей в приземном слое, а также происходит поглощение примесей каплями. Эти примеси с каплями остаются в приземном слое воздуха. За счет создания значительных градиентов концентраций (вне капель) происходит перенос примесей из окружающего пространства в область тумана, поэтому суммарная концентрация веществ возрастает. Значительную опасность представляет расположение над слоем тумана факелов дыма, которые под воздействием указанного эффекта распространяются в приземный слой воздуха.

Накопление примесей в атмосфере, обусловленное слабыми ветрами в большой толще атмосферы и инверсиями, усиливается в условиях туманов. Туманы, содержащие частицы дыма и вредных веществ, получили название смогов. С наличием смогов связывают периоды особо опасного загрязнения воздуха, сопровождающегося ростом заболеваемости и смертности населения. Различают смоги, связанные с осаждением вредных веществ на каплях туманов и образующиеся в результате фотохимических реакций вредных веществ.

В туманах наблюдается эффект аккумуляции примесей из выше- и нижележащих слоев. Вследствие этого эффекта возрастает концентрация примесей в воздухе и каплях, находящихся в тумане. При поглощении примесей влагой образуются новые более токсичные вещества.

При низкой температуре воздуха (-35° С и ниже) выбросы от тепловых электростанций и котельных способствуют образованию тумана, содержащего частицы замершей влаги с высоким содержанием серной кислоты.

При наличии инверсии и тумана содержание примесей на 20-30% больше, чем только при тумане, а через 6 часов после начала тумана при наличии инверсии это различие восставляет 30-60%.

Опасные условия загрязнения воздуха складывались и при фотохимическом смоге. Окислители, включая озон, являются продуктами реакций окислов азота и углеводородов. Химические реакции, приводящие к образованию фотохимического смога, очень сложны, а их количество велико. Озон и атомарный кислород, взаимодействуя с органическими соединениями, образуют вещество, которое и представляет собой главный видимый и наиболее вредный конечный продукт фотохимического смога - пероксиацетилнитрат (ПАН). Поскольку концентрации ПАН обычно не измеряется, интенсивность смога характеризуется концентрацией озона. Слабый смог наблюдается обычно при концентрации озона 0,2-0,35 мг/м3. Формирование фотохимического смога происходит в районах, где приток солнечной радиации является наибольшим, а интенсивность движения автомобилей обуславливает высокие концентрации окислов азота и углеводородов.

1.5 Инерционный фактор

Р Р Р (пли другого обобщенного показателя загрязнения воздуха в городе) велико, то и в текущий день загрязнение воздуха, как правило, повышено. Обратная ситуация имеет место, когда значение обобщенного по городу показателя загрязнения в предшествующий день мало (Р ?<0,1). В этом случае в последующие дни загрязнение воздуха чаще всего понижено, в том числе и в такой неблагоприятной ситуации, как застой воздуха. Коэффициент корреляции между значениями параметра Р в соседние дни составляет 0,6-0,7.

Действие вышеназванного фактора в значительной степени определяется метеорологической инерцией, которая означает тенденцию к сохранению атмосферных процессов, определяющих уровень концентраций. Некоторые из метеорологических факторов, влияющих на концентрации примесей в воздухе, могут быть неизвестны, и при учете установившегося уровня загрязнения воздуха они в какой-то степени учитываются автоматически. Существенную роль может играть и инерция самого загрязнения воздуха.

1.6 Метеорологический потенциал самоочищения атмосферы

Влияние метеорологических факторов на уровень загрязнения атмосферы проявляется более четко, если рассматривается сочетание метеорологических величин. В последнее время наряду с такими комплексными характеристиками, как потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) и рассеивающая способность атмосферы (РСА), используется коэффициент самоочищения атмосферы .

Потенциал загрязнения атмосферы представляет собой отношение средних уровней концентраций вредных примесей при заданных выбросах в конкретном qср.i и условном qср.о районе:

РСА - величина, обратная ПЗА. Коэффициент самоочищения атмосферы К определяется как отношение повторяемости условий, способствующих накоплению примесей, к повторяемости условий, способствующих удалению примесей из атмосферы:

где Рш 0 повторяемость скоростей ветра 0 0 1 м/с, Рт 0 повторяемость туманов, Рв 0 повторяемость скорости ветра??6 м/с, Ро 0 повторяемость осадков??0,5 мм.

Однако в таком виде К характеризует условия накопления, а не рассеивания. Поэтому коэффициентом самоочищения атмосферы лучше считать величину K2, обратную К.

Для тех районов, в которых повторяемость туманов мала, но значительна повторяемость приземных задерживающих слоев (ПЗС), имеет смысл при расчете K2 учитывать вместо повторяемости туманов (Рт) повторяемость ПЗС (Рин). Тогда

Рв + Ро

K2 =--------------

Рш + Рин

При K2???0,33 складываются условия крайне неблагоприятные для рассеивания, при 0,33 < K2???0,8 - неблагоприятные, при 0,8 < K2??1,25 - ограниченно благоприятные и при К2?> 1,25 - благоприятные условия.

Коэффициент самоочищения атмосферы позволяет оценить вклад метеорологических величин и явлений в формирование уровня загрязнения воздуха.

2 Оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Балаково в осенние сезоны 2006-2007 годов

В настоящее время для оценки уровня загрязнения атмосферы в России создана Государственная сеть мониторинга загрязнения атмосферы (ГСМЗА), которая охватывает 264 города (659 станций Росгидромета и 64 ведомственных станций - 1996г.).

Основными задачами Федеральной системы мониторинга загрязнения атмосферы являются всесторонняя и полная оценка состояния загрязнения атмосферы в городах России для принятия решений по экологической безопасности, контроль эффективности выполнения мероприятий по снижению выбросов, выявление районов с опасно высоким уровнем загрязнения, создающим риск здоровью и жизни населения. Советом Европейского экономического сообщества в 1996 году рекомендован перечень веществ, концентрации которых необходимо контролировать во всех странах: диоксид серы, диоксид азота, взвешенные частицы диаметром менее 10 микрон (РМ-10), общие взвешенные вещества, свинец, озон, бензол, оксид углерода, кадмий, мышьяк, никель, ртуть, ароматические углеводороды, включающие бенз(а)пирен. Из этого списка в России в настоящее время не определяются концентрации РМ-10 и озона, эпизодически измеряются концентрации кадмия и мышьяка. В большинстве городов имеется 205 стационарных постов (ПНЗ), в крупных городах с населением более 1 млн. жителей - более 10. Имеются также регулярные наблюдения на маршрутных постах, с помощью оборудованных для этой цели автомашин.

Наблюдения на стационарных постах осуществляются по одной из трех программ: полной, неполной и сокращенной. Наблюдения по полной программе выполняются четыре раза в сутки: в 1, 7, 13, 19 часов по местному времени, по неполной программе - три раза в сутки: в 7, 13, 19 часов, по сокращенной - в 7 и 13 часов.

В каждом городе определяются концентрации основных и наиболее характерных для выбросов промышленных предприятий веществ. Например, в районе алюминиевого завода оценивают концентрации фторида водорода, в районе предприятий, производящих минеральные удобрения, определяют концентрации аммиака и оксидов азота и т.д. Правила выполнения работ, связанных с организацией и деятельностью сети мониторинга загрязнения атмосферы отражены в «Руководстве по контролю загрязнения атмосферы» .

В настоящее время ведется большая работа по созданию автоматической сети наблюдений и контроля окружающей среды (АНКОС), с помощью которых определяются пять загрязняющих веществ и четыре метеорологических параметра. Информация поступает в центр сбора на ЭВМ, которая обрабатывает и воспроизводит ее на телеэкране.

2.1 Обобщенные показатели загрязнения воздуха

Для оценки степени загрязнения атмосферы города в целом используются различные обобщенные показатели. Одним из наиболее простых интегральных показателей загрязнения воздуха является нормированная (безразмерная) концентрация примесей (q), осредненная по всему городу и по всем срокам наблюдений :

где qi - средняя за день концентрация на i -том пункте, qсз.сез.. - средне-сезонная концентрация в том же пункте, N - число стационарных пунктов (ПНЗ) в городе.

Нормирование на средне-сезонную концентрацию позволяет исключить влияние изменения общей концентрации от года к году, что дает возможность использовать её для анализа ряда наблюдений за несколько лет.

Для характеристики загрязнения воздуха по городу в целом в качестве обобщенного показателя по рекомендации ГГО используется параметр фонового загрязнения

Р = m/n ,

где n - общее количество наблюдений за концентрацией примесей в городе в течение одного дня на всех стационарных пунктах, m - количество наблюдений в течение того же дня с повышенной концентрацией q, которая превышает средне-сезонное значение qср.сез более чем в 1,5 раза (q>1,5 qср.сез.)

По материалам наблюдений за прошлые годы рассчитывается qср.сез за зиму, весну, лето и осень для каждого стационарного поста отдельно для каждого года.

При расчете параметра Р с целью его использования в качестве характеристики фонового загрязнения воздуха необходимо, чтобы количество стационарных постов в городе было не менее трех, а количество наблюдений за концентрацией примесей на всех пунктах в течение дня не менее 20.

Параметр Р подсчитывается для каждого дня по отдельным примесям и по всем примесям вместе. Для многих городов параметр Р можно рассчитывать по нескольким примесям (пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота). Следует лишь исключить те специфические примеси, которые измеряются на отдельных ПНЗ. Параметр Р может изменяться от 1 (все измеренные концентрации превышают 1,5 qср.сез) до нуля (ни одна из концентраций не превышает 1,5 qср.сез).

Выделяют три уровня загрязнения воздуха в городе:

Высокий (I группа) - Р >0,35;

Повышенный (II группа) - 0,20<Р ?0,35

Пониженный (III группа) - Р ?0,20.

В случае малой повторяемости значений Р >0,35 за высокий уровень принимают Р >0,30 или Р >0,25, а за пониженный - Р ?0,15 или Р ?0,10.

Параметры q и P являются относительными характеристиками и не зависят от среднего уровня загрязнения воздуха. Следовательно, их значения в основном определяются метеорологическими условиями.

В настоящее время для характеристики качества воздуха в городах и выявления веществ, вносящих наибольший вклад в загрязнение атмосферы, а также для сравнительной оценки загрязнения атмосферного воздуха отдельных районов или городов принято использовать стандартный индекс (СИ) и комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА).

СИ - наибольшая измеренная за короткий период (20 минут) концентрация вещества, деленная на максимальную разовую предельно допустимую концентрацию (ПДК м.р.). При СИ < 1 загрязнение воздуха не оказывает заметного влияния на здоровье человека и окружающую среду. При СИ > 10 загрязнение воздуха характеризуется как высокое .

Комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА) позволяет выявить во сколько раз суммарный уровень загрязнения воздуха несколькими примесями превышает допустимое значение. Для этого уровни загрязнения различными веществами приводят к уровню загрязнения одним каким-либо веществом (обычно диоксидом серы). Это приведение осуществляется с помощью показателя степени Сi . Индекс загрязнения атмосферы для э того вещества (ИЗА) рассчитывается по формуле (1):

где qср. i - средняя за месяц, сезон, год концентрация отдельной примеси, ПДКc.c.i - средне-суточная предельно допустимая концентрация этой же примеси.

Для веществ различных классов опасности получены следующие значения Сi

Для приведения степени загрязнения всеми веществами к загрязнению веществом третьего класса опасности (диоксид серы) можно записать формулу КИЗА (2), учитывающего n веществ:

Таким образом, КИЗА представляет собой сумму деленных на ПДКс.с.i средних за месяц, сезон, год концентраций qср. i обычно пяти веществ, приведенных к величине концентрации диоксида серы в долях ПДК. В соответствии с существующими методами оценки уровень загрязнения считается низким, если КИЗА ниже 5, повышенным при КИЗА от 5 до 6, высоким при КИЗА от 7 до 13 и очень высоким при КИЗА равном или большим 14.

Степень загрязнения воздуха по городу в целом связана с инерционным фактором. Загрязнение воздуха в городе Р зависит от его значения в предшествующий день Р ?. Если в предшествующий день значение параметра Р (или другого обобщенного показателя загрязнения воздуха в городе) велико, то и в текущий день загрязнение воздуха, как правило, повышено. Обратная ситуация имеет место, когда значение обобщенного по городу показателя загрязнения в предшествующий день мало (Р ?<0,1). В этом случае в последующие дни загрязнение воздуха чаще всего понижено, в том числе и в такой неблагоприятной ситуации, как застой воздуха. Коэффициент корреляции между значениями параметра Р в соседние дни составляет 0,6-0,7 .

2.2 Краткая характеристика г. Балаково

Город Балаково -- крупный промышленный центр Саратовской области - расположен на левом берегу Волги, на границе Среднего и Нижнего Поволжья, в 181 км от г.Саратова, 260 км от г.Самары. Численность постоянного населения на 01.01.2009 составляет 198,00 тыс.чел.

Город поделен на три части: островную, заканальную и центральную. Деловой Балаково представлен двумя десятками предприятий химии, машиностроения, энергетики, строительной индустрии, пищевой промышленности.

На гербе города изображена символизированная ладья с пшеничным снопом, плывущая по Волге. Поволжье - хлебный край. А современными символами города считаются химическая ретора, строительный мастерок и мирный атом. Балаково - город химиков, энергетиков, строителей.

Географическая близость Балакова к ряду крупных региональных центров обеспечивает устойчивые экономические связи города с соседними регионами и способствует расширению ассортимента отраслевых рынков.

Город расположен на железнодорожной линии Сенная-Вольск-Пугачев, связан с городами и близлежащими населенными пунктами автомобильными маршрутами.

Выгодное географическое положение г. Балаково на пересечении магистральной железной дороги с главной рекой Европейской части предопределило размещение в городе крупного речного порта. Продолжительность навигации составляет 7-8 месяцев. Водная акватория составляет 31,9 тыс.га.

Климат Балакова умеренно континентальный, засушливый. Характерной особенностью климата является преобладание в течение года ясных и малооблачных дней, умеренно холодная и малоснежная зима, непродолжительная засушливая весна, жаркое сухое лето. В последнее время климат имеет тенденцию к потеплению в зимний период. Число безморозных дней в г.Балаково достигает 150-160 в году, что обусловлено близостью широкой водной поверхности Волги. Количество осадков неравномерно, в течение года бывает от 50 до 230% от нормы, в среднем в год выпадает от 340 до 570 мм.

Для района характерно довольно большое разнообразие ландшафтов. Основным источником хозяйственно-питьевого и производственного водоснабжения служат в г. Балаково воды реки Волги.

Промышленность города: Балаковская АЭС, Саратовская ГЭС, Балаковская ТЭЦ-4, ОАО "Балаковский пассажирский автокомбинат", Завод «Аргон» (производство углеродного волокна), Балаковорезинотехника, ООО «Балаковские минеральные удобрения», Волжский дизель им. Маминых (Бывший «Волгодизельмаш» и завод им. Дзержинского в СССР), Судоремонтный завод, «ЗЭМК ГЭМ», ЗАО «Химформ», ОАО «Балаковский растворо-бетонный завод» (ОАО «БРБЗ») .

2.3 Анализ результатов исследования загрязнения атмосферного воздуха в г. Балаково в осенний сезон 2006 года

Материалом для анализа загрязнения атмосферного воздуха в г.Балаково послужили данные трех пунктов, расположенных в различных районах города (Приложение).

ПНЗ-01 находится на пересечении улиц Титова и Ленина вблизи берега Волги. Недалеко расположены Саратовская ГЭС, ЗАО «Химформ». ПНЗ-04 находится на пересечении улиц Трнавская и Бульвар роз, характеризует состояние атмосферного воздуха около улиц с интенсивным движением автотранспорта, ООО «Балаковские минеральные удобрения» и Балаковской АЭС. ПНЗ-05 находится на пересечении улиц Вокзальная и Саратовское шоссе вблизи железно-дорожных путей. Также неподалеку расположены Балаковская ТЭЦ-4, Завод «Аргон» (производство углеродного волокна), ОАО «Балаковорезинотехника».

Наблюдения за загрязнением воздуха проводятся по неполной программе в 07, 13, 19 ч местного времени за основными примесями: пылью, оксидом углерода и диоксидами серы и азота. Кроме того, на всех пунктах отбираются пробы на специфические вредные примеси: на ПНЗ-01 - оксид азота, сероводород; на ПНЗ-04 - сероуглерод, фтороводород, аммиак, формальдегид; на ПНЗ-05 - сероводород, фенол, аммиак, формальдегид. Для анализа загрязнения воздуха использовались измеренные на отдельных ПНЗ концентрации примесей в мг/м3.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Основные загрязнители атмосферного воздуха и глобальные последствия загрязнения атмосферы. Естественные и антропогенные источники загрязнения. Факторы самоочищения атмосферы и методы очистки воздуха. Классификация типов выбросов и их источников.

презентация , добавлен 27.11.2011


Оценка качества воздуха по содержанию отдельных загрязнителей. Комплексная оценка степени загрязнения воздушного бассейна с помощью суммарный санитарно-гигиенического критерия – индекса загрязнения атмосферы. Оценка степени загрязнения воздуха в городах.

контрольная работа , добавлен 12.03.2015


Состав атмосферного воздуха. Особенности рекогносцировочного метода получения репрезентативной информации о пространственной и временной изменчивости загрязнения воздуха. Задачи маршрутного и передвижного постов наблюдений загрязнения атмосферы.

презентация , добавлен 08.10.2013


Основные источники загрязнения атмосферного воздуха и экологические последствия. Средства защиты атмосферы: сухие и мокрые пылеуловители, фильтры. Абсорбционная, адсорбционная, каталитическая и термическая очистка воздуха. Расчет циклона ЦН-24 и бункера.

курсовая работа , добавлен 17.12.2014


Загрязнение атмосферы в результате антропогенной деятельности, изменение химического состава атмосферного воздуха. Природное загрязнение атмосферы. Классификация загрязнения атмосферы. Вторичные и первичные промышленные выбросы, источники загрязнения.

реферат , добавлен 05.12.2010


Строение и состав атмосферы. Загрязнение атмосферы. Качество атмосферы и особенности ее загрязнения. Основные химические примеси, загрязняющие атмосферу. Методы и средства защиты атмосферы. Классификация систем очистки воздуха и их параметры.

реферат , добавлен 09.11.2006


Параметры источников выброса загрязняющих веществ. Степень влияния загрязнения атмосферного воздуха на населенные пункты в зоне влияния производства. Предложения по разработке нормативов ПДВ в атмосферу. Определение ущерба от загрязнения атмосферы.

дипломная работа , добавлен 05.11.2011


Метеорологические условия, влияющие на формирование загрязнения атмосферного воздуха в городской среде. Оценка и сравнительный анализ состояния воздушной среды городов Вологда и Череповец. Организация контроля и мониторинга уровней загрязнения.

дипломная работа , добавлен 16.09.2017


Санитарно-гигиенические нормы допустимых уровней ионизации воздуха. Состояние качества атмосферного воздуха, источники загрязнения атмосферы. Государственный и ведомственный контроль за соблюдением санитарных норм и правил. Морфология воздуха.

реферат , добавлен 13.12.2007


Количество вредных веществ, выделяемых в атмосферу. Подразделение атмосферы на слои в соответствии с температурой. Основные загрязнители атмосферы. Кислотные дожди, влияние на растения. Уровни фотохимического загрязнения воздуха. Запыленность атмосферы.