Мониторинг состояния атмосферного воздуха

Моделью может служить любая алгоритмическая или аналоговая система, позволяющая имитировать процессы рассеяния примесей в атмосферном воздухе.

В нашей стране наибольшее распространение получила модель профессора М.Е. Берлянда . В соответствии с этой моделью степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами вредных веществ из непрерывно действующих источников определяется по наибольшему рассчитанному значению разовой приземной концентрации вредных веществ (См), которая устанавливается на некотором расстоянии (хм,) от места выброса при неблагоприятных метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения (Vм), и в приземном слое происходит интенсивный турбулентный обмен. Модель позволяет рассчитывать поле разовых максимальных концентраций примеси на уровне земли при выбросе из одиночного источника и группы источников, при нагретых и холодных выбросах, а также дает возможность одновременно учесть действие разнородных источников и рассчитать суммарное загрязнение атмосферы от совокупности выбросов стационарных и передвижных источников.

Алгоритм и порядок проведения расчетов полей максимальных концентраций изложены в "Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД - 86"   и в соответствующих инструкциях к программам расчетов.

В результате проведенных расчетов на ЭВМ получаются:

максимальные концентрации примесей в узлах расчетной сетки, мг/м3;

максимальные приземные концентрации (См) и расстояния, на которых они достигаются (Хм), для источников выбросов вредных веществ;

доля вклада основных источников выбросов в узлах расчетной сетки;

карты загрязнения атмосферного воздуха (в долях ПДКмр);

распечатка входных данных об источниках загрязнения, метеорологических параметрах, физико-географических особенностях местности;

перечень источников, дающих наибольший вклад в уровень загрязнения атмосферного воздуха;

другие данные.

 

3.2 Прогноз загрязнения атмосферы.

В связи с высокой насыщенностью городов источниками загрязнения, уровень загрязнения атмосферного воздуха в них, как правило, существенно выше, чем в пригородах и тем более в сельской местности. В отдельные периоды, неблагоприятные для рассеяния выбросов, концентрации вредных веществ могут сильно возрасти относительно среднего и фонового городского загрязнения. Частота и продолжительность периодов высокого загрязнения атмосферного воздуха будут зависеть от режима выбросов вредных веществ (разовых, аварийных и др.), а также от характера и 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 отдельных источников. Обычно выделяются три основных типа источников: высокие с горячими (теплыми) выбросами, высокие с холодными выбросами и низкие. Для указанных источников выбросов аномально неблагоприятные условия рассеяния примесей приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Комплексы неблагоприятных метеорологических условий для источников разных типов
Источники	Термическая стратификация нижнего слоя атмосферы	Скорость ветра (м/с)		Вид инверсии, высота над источником выброса, м
		на уровне флюгера	на уровне выброса
Высокие с горячими выбросами	Неустойчивая	3-7	7-12	Приподнятая, 100-200
Высокие с холодными выбросами	Неустойчивая	Штиль	3-5	Приподнятая, 10-200
Низкие	Устойчивая	Штиль	Штиль	Приземная, 2-50

В дополнение к комплексам неблагоприятных метеоусловий, приведенным в таблице 2.2 можно добавить следующее:

- для высоких источников с горячими (теплыми) выбросами:

- высота слоя перемешивания меньше 500 м, но больше эффективной высоты источника;

- скорость ветра на высоте источника близка к опасной скорости ветра;

- наличие тумана и скорость ветра больше 2 м/с.

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.

Для характеристики загрязнения атмосферного воздуха по городу в целом, т.е. для фоновой характеристики, в качестве обобщенного показателя используется параметр Р:

где N-число наблюдений за концентрацией примеси в городе в течение одного дня на всех стационарных постах: М - количество наблюдений в течении того же дня с повышенной концентрацией примеси (q), превышающей среднее сезонное значение (qЇсс), более чем в 1,5 раза (q > 1,5 qЇсс).

Параметр Р рассчитывается для каждого дня, как по отдельным примесям, так и по всем вместе. Этот параметр является относительной характеристикой, и его значение определяется главным образом метеорологическими факторами, оказывающими влияние на состояние атмосферного воздуха по всей территории города.

Использование при прогнозе параметра Р в качестве характеристики загрязнения воздуха по городу в целом (предиктанта) предусматривает выделение трех групп загрязнения воздуха, определяемых характеристиками, приведенными в таблице 2.3.

Таблица 2.3

Группа загрязнения	Градация параметра Р	Уровень загрязнения атмосферного воздуха	Повторяемость, %
1	>0,35	Относительно высокий	10
2	0,21-0,35	Повышенный	40
3	=<20	Пониженный	50
ПРИМЕЧАНИЕ: Если повторяемость градации Р>0,35 меньше 5%, то к первой группе загрязнения следует относить градации параметра Р>0,30), ко второй - Р от 0,21 до 0,30.

В целях предотвращения чрезвычайно высоких уровней загрязнения, из первой группы выделяется подгруппа градаций с Р > 0,5, повторяемость которой составляет 1 - 2%.

Методика предсказания вероятного роста концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе города предусматривает использование прогностической схемы загрязнения воздуха, которая разрабатывается для каждого города на основании опыта многолетних наблюдений за состоянием его атмосферы. Рассмотрим общие принципы построения прогностических схем.

Прогностические схемы загрязнения воздуха в городе должны разрабатываться для каждого сезона года и каждой половины дня отдельно. При скользящем графике отбора проб воздуха к первой половине дня относятся сроки отбора проб в 7, 10 и 13 ч. а ко второй - в 15, 18 и 21 ч. При трехразовом отборе проб к первой половине дня относят сроки отбора проб в 7 и 13 ч, а ко второй - в 13 и 19 ч.

Метеорологические предикторы для первой половины дня берутся за срок 6 ч. а данные радиозондирования - за срок 3 ч. Для второй половины дня в качестве предикторов принимаются метеоэлементы за срок 15 ч. Характеристики метеорологических условий и предикторов, а также их порядок использования в прогнозах детально изложены в "Методических указаниях по прогнозу загрязнения воздуха в городах".

Оперативное прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха проводится с целью кратковременного сокращения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух в периоды неблагоприятных метеорологических условий.

Обычно составляются два вида прогноза загрязнения атмосферного воздуха по городу: предварительный (на сутки вперед) и уточненный (на 6 -   8 ч вперед, в том числе утром на текущий день, днем на вечер и на ночь).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Сеть наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха является в настоящем и будущем единственным экспериментальным средством оценки состояния загрязнения атмосферного воздуха и применимости математических моделей рассеяния примесей в атмосфере. Общими задачами сети являются:

повышение эффективности, качества, надежности и достоверности данных наблюдений;

- внедрение новых методов многокомпонентного анализа примесей в атмосферном воздухе и в отходящих газах:

- достижение оптимального соотношения используемых в различных городах и населенных пунктах методов ручного отбора и анализа проб воздуха и полуавтоматических методов, повышение автоматизации средств измерений;

- повышение оперативности сбора, обработки, передачи и использования данных наблюдений в задачах контроля и регулирования уровней загрязнения атмосферного воздуха;

- установление тенденций и причин изменения уровней загрязнения атмосферного воздуха.

Оптимальным может быть вариант совмещения задач исследования характера и причин изменения уровней загрязнения атмосферного воздуха. Однако существующая сеть наблюдений в силу различных причин не способна выполнить эти условия. Поэтому для совершенствования организации наблюдений состояния атмосферного воздуха и контроля выбросов должны использоваться методы математического моделирования, оценки загрязнения снежного покрова, аэрокосмические и лазерные дистанционные методы.

Наземные посты наблюдений должны оборудоваться современными высокочувствительными и селективными приборами и системами оценки качества атмосферного воздуха в реальном масштабе времени. С учетом данных комплексного обследования состояния загрязнения атмосферного воздуха на территории города или населенного пункта должна разрабатываться программа оптимизации сети наблюдений. Немаловажными являются выборка и статистическая обработка данных экспериментальных наблюдений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984.

2. Назаров И.М., Николаев А.Н., Фридман Ш.Д. Основы дистанционных методов мониторинга загрязнения природной среды. Л.:Гидрометеоиздат.   1983.

3. Беккер А.А., Агаев Т. Б. Охрана и контроль загрязнения природной среды. -Л.: Гидрометеоиздат, 1990.

4. Примак А.В., Кафаров В.В., Системный анализ контроля и управления качества воздуха и воды.- Киев.:  Наука, 1991.

5. Израэль Ю.А. Концепция мониторинга состояния биосферы. - Л.: Гидрометеоиздат,1987.

6. Герасимов И.П. Научные основы мониторинга окружающей среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

7. Вавилин В.А. Моделирование - метод исследования при решении задач регионального мониторинга. - Л.:  Гидрометеоиздат, 1977.

8. Лозановская И.Н., Орлова Д.С., Садовникова Л.К. Экология иохрана биосферы при химическом загрязнении. - М.: Гидрометеоиздат, 1998.

9. Акимова Т.А., Хаскин В.В.. Экология. М.: Издательское объединение ЮНИТИ, 1998.

10. Вредные химические вещества. Справочник. -С-П: Химия,1994.

ГОСТ 12.1.005-88. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-технические требования.