Организация мониторинга атмосферного воздуха в г. Гомеле

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования «Гомельский государственный университет

имени Франциска Скорины»

Геолого-географический факультет

Кафедра экологии

Курсовая работа

Организация мониторинга атмосферного воздуха в г. Гомеле

Исполнитель студентка группы ГЭ-41 Н.А. Бигун

Научный руководитель ассистент Н.А. Ковзик

Гомель 2013

Содержание

Введение

1. Законодательная база мониторинга и охраны атмосферного воздуха

2. Организация наблюдений за состоянием атмосферного воздуха в г. Гомеле

2.1 Размещение пунктов наблюдения

2.2 Основные наблюдаемые параметры

3. Состояние воздушного бассейна в г. Гомеле

3.1 Содержание основных загрязняющих веществ

3.2 Определение индекса загрязнения атмосферного воздуха

Заключение

Список использованной литературы

атмосферный воздух загрязнение мониторинг

Введение

Атмосферный воздух - основной компонент биосферы. Первый научный труд, в котором обобщаются представления об атмосфере, принадлежит Аристотелю, высказавшему предположение, что Земля имеет форму шара и поэтому воздушная оболочка, ее окружающая, должна быть сферической.

Серьезную опасность для человека представляет не нехватка воздуха как такового, а его прогрессирующее загрязнение. Под загрязнением атмосферы понимают присутствие в ней одного или более ингредиентов или их комбинаций в таких количествах и в течение такого времени, что они могут принести вред здоровью или благосостоянию человека, или чрезмерно повлиять на сложившийся уклад жизни. Особенностью загрязнителей атмосферы является их преимущественная локализация в сравнительно небольших географических районах - городах, промышленных центрах, микрорайонах. Поэтому мониторинг за состоянием атмосферного воздуха и определение степени его загрязнения, представляется особо актуальным.

Для определения степени загрязнения атмосферного воздуха наиболее точными и простыми представляются лихеноиндикационные методы. Для их использования не требуются большие материальные затраты и сложное оборудование, при этом они позволяют дать точную оценку степени загрязнения атмосферного воздуха.

Цель курсовой работы: отразить причины и последствия загрязнения воздуха, выявить наиболее подходящие методики очистки.

Задачами курсовой работы является:

- раскрытие понятий предельно допустимая концентрация и предельно допустимый выброс;

- отражение воздействий предприятий на загрязнение воздуха;

- характеристика методик качества воздуха.

1. Законодательная база мониторинга и охрана атмосферного воздуха

Одной из важнейших составных частей природоохранительного законодательства является система экологических стандартов. Ее своевременная научно обоснованная разработка является необходимым условием практической реализации принимаемых законов, так как именно на эти стандарты должны ориентироваться предприятия-загрязнители в своей природоохранной деятельности. Несоблюдение стандартов влечет за собой юридическую ответственность.

Основы современного законодательства в области охраны окружающей среды и природопользовании составляет Конституция Республики Беларусь, статьи 34, 46, 55; законы Республики Беларусь: «О налоге за пользование природными ресурсами (экологический налог)» (1991) «Об охране окружающей среды» (1992); «О государственной экологической экспертизе» (1993); «Об отходах производства и потребления» (1993), «Об особо охраняемых природных территориях и объектах (1994), «Об охране и использовании животного мира» (1996), «Об охране атмосферного воздуха» (1997), «Кодекс Республики Беларусь о недрах» (1997), «Водный кодекс Республики Беларусь» (1998), «Кодекс Республики Беларусь о земле» (1999), «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (2000г.), «Лесной кодекс Республики Беларусь» (2000) и др.

Под стандартизацией понимается установление единого и обязательного для всех объектов данного уровня системы управления норм и требований. Стандарты могут быть государственными (ГОСТы), отраслевыми (ОСТы) и заводскими.

‹‹Охрана природы. Атмосфера. Методы определения влажности газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения›› ГОСТ 17.2.4.08-90, Введен 01.07.1991 г.

‹‹Охрана природы. Атмосфера. Методы определения давления и температуры газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения›› ГОСТ 17.2.4.07-90, Введен 01.07.1991 г.

‹‹Охрана природы. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения›› ГОСТ 17.2.4.06-90, Введен 01.01.1991 г.

‹‹Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения выбросов вредных веществ отработавшими газами дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин›› ГОСТ 17.2.2.05-97, Введен 01.07.1999 г., изменение ИУС РБ № 5-2000.

‹‹Охрана природы. Атмосфера. Нормы и методы определения дымности отработавших газов дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин››, Межгосударственный стандарт ГОСТ 17.2.2.02-98, Введен 01.01.2000 г.

‹‹Охрана природы. Атмосфера. Поршневые двигатели внутреннего сгорания для мало габаритных тракторов и средств малой механизации. Нормы и методы измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами и дымности отработавших газов››, Межгосударственный стандарт ГОСТ Р 17.2.2.07-2000, Введен 01.07.2001 г.

СТБ 1626.1-2006 «Установки котельные. Установки, работающие на газообразном, жидком и твердом топливе. Нормы выбросов загрязняющих веществ», введен 01.07.2006 г.

СТБ 1626.2-2006 «Установки котельные. Установки, работающие на биомассе. Нормы выбросов загрязняющих веществ», введен 01.07.2006 г.

При оценке состояния атмосферного воздуха учитывались среднесуточные и максимально разовые предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ. Средние за год значения сравнивались с ПДК среднесуточной (ПДКсс), а максимальные - с максимально разовой (ПДКмр) [1].

Анализ данных, полученных на сети мониторинга атмосферного воздуха, показал, что средние за год концентрации основных и специфических загрязняющих веществ в большинстве контролируемых городов страны были ниже гигиенических нормативов. Превышения среднесуточных ПДК суммарных твердых частиц, оксида углерода и диоксида азота зафиксированы только в отдельных городах. Сохранялся стабильно низким уровень загрязнения воздуха диоксидом серы.

Нормирование качества атмосферного воздуха осуществляется с целью установления обоснованных предельно допустимых нормативов воздействия на атмосферный воздух, гарантирующих безопасность здоровью населения и окружающей среде.

Нормативы предельно допустимых вредных воздействий на атмосферный воздух, а также методы их определения утверждаются органами, осуществляющими государственный контроль в области охраны атмосферного воздуха, и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных правил и стандартов.

При нарушении нормативов качества атмосферного воздуха деятельность субъектов хозяйствования, осуществляющих выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, может быть ограничена, приостановлена или прекращена по предписанию органов, осуществляющих государственный контроль в области охраны атмосферного воздуха.

В течение года не зафиксировано высоких и экстремально высоких уровней загрязнения воздуха. Превышения максимально разовых ПДК отмечены только в 0,5 % от общего количества проанализированных проб. Однако абсолютные значения максимальных концентраций были несколько выше, чем в предыдущем году [2].

1 Нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (ориентировочно безопасных уровней воздействия) и уровней вредных физических и иных воздействий на него.

Для оценки состояния атмосферного воздуха устанавливаются единые для территории Республики Беларусь нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (ориентировочно безопасных уровней воздействия) и уровней вредных физических и иных воздействий на него, гарантирующие безопасность здоровью людей и окружающей среде. В случае необходимости органами, осуществляющими государственный санитарный надзор, для отдельных районов могут устанавливаться более жесткие нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (ориентировочно безопасных уровней воздействия) и уровней вредных физических и иных воздействий на него. Указанные нормативы и методы их определения утверждаются и вводятся в действие республиканским органом, осуществляющим государственный санитарный надзор, в порядке, установленном законодательством Республики Беларусь;

2 Нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и вредных физических и иных воздействий на него.

Нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух устанавливаются для каждого стационарного источника выбросов.

Нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух устанавливаются на уровне, при котором выбросы загрязняющих веществ и вредные физические и иные воздействия от конкретного и всех других источников в данном районе с учетом перспективы его развития не приведут к превышению нормативов предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и предельно допустимых уровней вредных физических и иных воздействий на него.

Указанные нормативы, методы их определения и виды источников, для которых они разрабатываются, утверждаются и вводятся в действие республиканским органом государственного управления по природным ресурсам и охране окружающей среды или его территориальными органами в пределах их полномочий;

3 Нормативы предельных объемов образования загрязняющих веществ при эксплуатации технологического и другого оборудования, сооружений и объектов.

Для различных технологических процессов, технологического и другого оборудования, сооружений и объектов в зависимости от времени разработки и ввода в действие технологий и оборудования, наличия научных и технических разработок, экономической целесообразности устанавливаются нормативы предельных объемов образования загрязняющих веществ при их эксплуатации [3].

Указанные нормативы разрабатываются предприятиями, учреждениями и организациями и утверждаются республиканским органом государственного управления по природным ресурсам и охране окружающей среды;

4 Нормативы потребления атмосферного воздуха для производственных нужд. Для снижения вредного влияния на атмосферный воздух устанавливаются нормативы его потребления для производственных нужд.

Нормативы потребления атмосферного воздуха для производственных нужд, порядок их разработки и утверждения определяются Советом Министров Республики Беларусь;

5 Нормативы содержания загрязняющих веществ в отработанных газах и вредных физических и иных воздействий передвижных источников на атмосферный воздух.

Для каждого типа передвижных источников, производимых и эксплуатируемых на территории Республики Беларусь, устанавливаются нормативы содержания загрязняющих веществ в отработанных газах и вредных физических и иных воздействий, разрабатываемые с учетом технических решений по снижению образующихся загрязняющих веществ, уменьшению вредных физических и иных воздействий на атмосферный воздух.

Сроки, порядок разработки и утверждения этих нормативов устанавливаются республиканским органом государственного управления по природным ресурсам и охране окружающей среды;

6 Нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух устанавливаются для каждого технологического процесса в расчете на единицу его мощностных, энергетических и материальных характеристик продукции, полученной при данном технологическом процессе, с учетом воздействия этих выбросов на качество атмосферного воздуха.

Нормативы удельных выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, методы их определения и виды технологических процессов, для которых они разрабатываются, утверждаются и вводятся в действие республиканским органом государственного управления по природным ресурсам и охране окружающей среды.

Законодательством Республики Беларусь могут устанавливаться и другие нормативы в области использования и охраны атмосферного воздуха [4].

Согласно статье 22 от 2012 года:

1 К нормативам качества атмосферного воздуха относятся:

1.1 Нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и ориентировочно безопасных уровней воздействия загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов и мест массового отдыха населения;

1.2 Нормативы экологически безопасных концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе особо охраняемых природных территорий, отдельных природных комплексов и объектов особо охраняемых природных территорий, а также природных территорий, подлежащих специальной охране, и биосферных резерватов.

2 Нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и ориентировочно безопасных уровней воздействия загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов и мест массового отдыха населения утверждаются и вводятся в действие Министерством здравоохранения Республики Беларусь по согласованию с Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь.

3 Нормативы экологически безопасных концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе особо охраняемых природных территорий, отдельных природных комплексов и объектов особо охраняемых природных территорий, а также природных территорий, подлежащих специальной охране, и биосферных резерватов утверждаются и вводятся в действие Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь по согласованию с Министерством здравоохранения Республики Беларусь [5].

2. Организация наблюдений за состоянием атмосферного воздуха в г. Гомеле

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 [6].

Около половины всех стационарных источников выбросов загрязняющих веществ Гомельской области находится в городе Гомеле. Из них 94 % организованных (с трубами). Загрязняющие вещества от организованных источников легче улавливаются и направляются на очистку.

Наиболее характерным показателем, отражающим существующую нагрузку на окружающую среду и человека, является показатель объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в расчете на единицу площади.

2.1 Размещение пунктов наблюдения

Основная цель мониторинга атмосферного воздуха - наблюдение за качеством атмосферного воздуха, оценка, прогноз и выявление тенденций изменения состояния атмосферы для предупреждения негативных ситуаций, угрожающих здоровью людей и окружающей среде.

Сбор (получение) информации о состоянии атмосферного воздуха осуществляется на пунктах наблюдений Национальной системы мониторинга окружающей среды в г. Гомеле, включенных в Государственный реестр пунктов наблюдений Республики Беларусь. Координацию работ в области мониторинга атмосферного воздуха осуществляет Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь.

Объектами наблюдений при проведении мониторинга атмосферного воздуха являются атмосферный воздух, атмосферные осадки и снежный покров. Условные обозначения к (рисунку 1):

	Пункты отбора проб атмосферных осадков
	Пункты отбора проб воздуха
	Станция трансграничного переноса
	Пункты отбора проб снежного покрова
	Станция непрерывного измерения содержания приоритетных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе
	Станция комплексного фонового мониторинга
	Автоматический анализатор твердых частиц фракции РМ-10

Многообразие источников, сложность состава выбросов, фотохимических и других процессов, происходящих в атмосфере, делают оценку поступления загрязняющих веществ в атмосферу достаточно сложной задачей. В настоящее время в Беларуси наиболее полно учитываются выбросы крупных стационарных источников - предприятий. Существенно меньше известно о выбросах передвижных источников. Практически не оцениваются выбросы малых точечных (например, бытового сектора) и природных источников. Полнота учета статистикой выбросов для разных групп веществ также различна: наибольшая для оксидов серы и азота, оксида углерода и твердых веществ, существенно более низкая для тяжелых металлов, аммиака и стойких органических загрязнителей.

Рисунок 1 Схема размещения пунктов мониторинга атмосферного воздуха [7]

2.2 Основные наблюдаемые параметры

В наиболее крупных городах наблюдения за загрязнением воздуха ведутся одновременно в нескольких пунктах. Сеть контроля загрязнения воздуха имеет более тысячи стационарных и 500 маршрутных постов систематических наблюдений, а также под факельные наблюдения, пункты которых выбираются в зависимости от направления ветра и других факторов.

Стационарные посты оборудуются на специальных полигонах и обеспечиваются аппаратурой для непрерывного и длительного наблюдения.

Опорные посты используются для наблюдений за загрязнением атмосферы в течении длительного периода года и многолетних изменений.

Маршрутные посты располагаются на определённых маршрутах оборудуются переносной аппаратурой или передвижной лабораториями пробы берут по графику.

Подфакельные посты располагаются для взятия проб атмосферного воздуха под факелом источника загрязнения.

Программы включают ежесуточный трехразовый отбор проб на основные загрязняющие вещества: пыль, двуокись серы, двуокись азота, окись углерода, а также специфические характерные для промышленных предприятий данного города.

Дальнейшее развитие получило и прогнозирование высоких уровней загрязнения атмосферного воздуха. Прогнозы составляются по 122 городам. В соответствии с ними более чем на тысяче крупных предприятий принимаются оперативные меры по уменьшению вредных выбросов. Новая обязанность Госкомгидромета - выявлять такие источники и вести надзор за соблюдением норм допустимых выбросов.

Качество атмосферного воздуха в конкретном месте или регионе обычно изменяется со временем, и это изменение обусловлено рядом факторов, в частности метеорологическими условиями, топографией местности и особенностями выбросов.

В подобных обстоятельствах может потребоваться проведение большого числа измерений в течение длительного времени для того, чтобы охватить достаточно широкий диапазон условий. Расслоенная выборка является одним из методов, позволяющих уменьшать число измерений, необходимых для оценки конкретных характеристик качества атмосферного воздуха.

Основной целью расслоения является получение расслоенной выборки, позволяющей уменьшить число измерений, необходимых для получения результатов с требуемой точностью, или повысить точность результатов без увеличения числа измерений.

Для этого необходима информация об условиях, которые, вероятно, приводят к высоким, низким или промежуточным значениям рассматриваемой характеристики качества атмосферного воздуха на исследуемой территории. Эту информацию используют для разработки схемы расслоения, которая позволяет общее число проведенных измерений распределить между разными слоями так, чтобы дисперсия значений характеристики качества воздуха в пределах заданного слоя была меньше по сравнению с общей дисперсией.

Надежность выбранной схемы расслоения зависит от объема и достоверности исходных данных, включая данные по источникам выбросов и воздействиям топографии местности и метеорологических условий на рассеяние веществ в атмосфере. Использование результатов предварительных измерений или специально организованных предварительных наблюдений может быть исключительно полезно при выборе слоев также, как и применение моделей качества атмосферного воздуха. При расслоении могут быть использованы данные, полученные на существующих постах контроля качества атмосферного воздуха, имеющих представительное расположение для контролируемой территории [8].

Основной целью атмосферного воздуха является постоянное наблюдение за качеством атмосферы, оценки её исходного состояния, прогноз и выявление тенденций изменений для предупреждения негативной ситуаций, угрожающих здоровью людей и окружающей природной среде. Этот тип мониторинга представляет собой двухуровневую систему наблюдений за качеством атмосферного воздуха.

На национальном уровне в воздушном бассейне определяются загрязнения вещества, единые для всей республики; на региональном загрязняющие вещества, характерные для конкретного населённого пункта.

3. Состояние воздушного бассейна в г. Гомеле

Загрязнение атмосферного воздуха приводит к увеличению заболеваний, как органов дыхания, так и сердечно-сосудистой системы. Почти 20 % всех болезней органов дыхания и 10 % болезней системы кровообращения связаны с загрязнением атмосферы. К наиболее опасным веществам, отравляющим городской воздух и вызывающим болезни дыхательной системы, относят: диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода и твердые частицы. Именно названными веществами и «обеспечивает» атмосферный воздух промышленные предприятия. На их долю приходится более 90 % в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо основных загрязнителей в атмосфере городов наблюдается еще более 70 видов вредных веществ, среди которых формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, сероуглерод и др. Скапливаясь в атмосфере, они взаимодействуют друг с другом, гидролизуются и окисляются под действием влаги и кислорода воздуха, а также изменяют свой состав под воздействием радиации.

Представленные данные показывают, что проблема загрязнения воздушного бассейна Гомельской области в последние годы, к сожалению, приобретает все большую актуальность [9].

Если рассматривать отдельно Гомель, то мониторинг воздушного бассейна города (данные за 2012 год) проводится на пяти стационарных станциях.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автотранспорт, деревообрабатывающая, химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, производство минеральных удобрений, теплоэнергетика, машиностроение и станкостроение. Более 250 предприятий являются эмиттерами загрязняющих веществ в атмосферу. Крупные источники выбросов расположены в западной и северо-западной частях города. При преобладающих ветрах западной четверти (особенно в летний период) создаются неблагоприятные условия, способствующие переносу загрязняющих веществ в центральную часть и к восточным окраинам города.

Общая оценка состояния воздушного бассейна. По данным стационарных наблюдений в целом по городу состояние воздушного бассейна улучшилось и большую часть года оценивалось как стабильно хорошее. Ухудшение качества воздуха в отдельных районах отмечено в июле-августе. Проблему загрязнения воздуха в этот период определяли повышенные концентрации суммарных твердых частиц и формальдегида.

Концентрации основных загрязняющих веществ. Средняя за год концентрация суммарных твердых частиц составляла 0,3 ПДКсс. В целом по городу зафиксировано только 6 дней со среднесуточными концентрациями выше ПДК. По сравнению с предыдущим годом существенно уменьшилось (с 60 до 35 дней) количество дней со среднесуточными концентрациями суммарных твердых частиц в районе станции №14 (ул. Барыкина).

Подавляющее большинство (89 %) дней с превышениями ПДКсс зафиксировано в теплый период года. «Пик» загрязнения воздуха суммарными твердыми частицами отмечен в июле. Основная причина - преобладание длительного периода без осадков в июне-июле (выпало всего 59 % нормы). В периоды без осадков максимальная из разовых концентраций суммарных твердых частиц в районе ул. Барыкина превышала ПДК в 1,6 раза.

Средние за год концентрации оксида углерода и диоксида азота находились в пределах 0,1-0,2 ПДКсс. Содержание в воздухе диоксида серы сохранялось стабильно низким. Превышений среднесуточных и максимально разовых ПДК не зарегистрировано.

Мониторинг твердых частиц РМ-10 в непрерывном режиме проводили в районе ул. Карбышева (станция №2). По данным измерений среднегодовая концентрация составляла 0,5 ПДК и была ниже, чем в Жлобине и Минске.

По сравнению с предыдущим годом количество дней со среднесуточными концентрациями выше ПДК уменьшилось, и было в 4 раза ниже целевого показателя, принятого в странах Европейского Союза.

В годовом ходе существенное увеличение содержания в воздухе твердых частиц РМ-10 отмечено в конце марта - первой пятидневке апреля. Основная причина - дефицит осадков. В этот период зафиксировано 7 дней со среднесуточными концентрациями выше ПДК. Максимальная среднесуточная концентрация 4 апреля превышала гигиенический норматив в 1,8 раза. Минимальный уровень загрязнения воздуха твердыми частицами РМ-10 отмечен в ноябре-декабре [11].

Концентрации специфических загрязняющих веществ. По сравнению с предыдущим годом содержание формальдегида в воздушном бассейне города понизилось. Средняя за год концентрация составляла 0,6 ПДКсс. и была ниже, чем в Бресте и Витебске. Сезонные изменения концентраций формальдегида не имели ярко выраженного характера (как в предыдущие годы). Однако, в августе, который характеризовался преобладанием очень теплой, временами жаркой погоды (максимальная температура воздуха достигала 37,3 ^о С) содержание формальдегида повысилось почти на 30 %. Вместе с тем, следует отметить, что в 2009 г. существенно уменьшилось количество проб с концентрациями выше максимально разовой ПДК. Незначительные превышения (в 1,4-1,6 раза) максимально разовой ПДК формальдегида зарегистрированы в единичных пробах воздуха, отобранных в районах станций №14 и №16 (ул. Огаренко).

Средние за год концентрации фенола и фтористого водорода варьировались в диапазоне 0,2-0,3 ПДКсс., а летучих органических соединений были существенно ниже ПДКсс. Превышений максимально разовых ПДК не зарегистрировано.

Концентрации тяжелых металлов и бенз(а)пирена. Средняя за год концентрация свинца составляла 0,4 ПДКсс. В отопительный сезон максимальные среднемесячные концентрации в районах станций №2 и №14 достигали 0,7-0,8 ПДКсс., станции №16 - 0,9 ПДКсс. Уровень загрязнения воздуха кадмием сохранялся стабильно низким.

Минимальное содержание в воздухе бензапирена отмечено в летние месяцы. В остальное время года среднемесячные концентрации не превышали 1,5 нг/дм³ (ПДК - 5 нг/дм³).

«Проблемные» районы. Нестабильная экологическая обстановка эпизодически наблюдалась в районе ул. Барыкина. Проблему загрязнения воздуха определяли повышенные концентрации суммарных твердых частиц. Основные источники загрязнения - выбросы заводов «Центролит», «Гомсельмаш», химзавода и автотранспорта [12].

Влияние метеорологических условий на формирование уровня загрязнения воздуха. В 2012 г., в основном, преобладали благоприятные для рассеивания метеоусловия. Однако, в отдельные месяцы теплого полугодия в связи с дефицитом осадков, повышенным температурным режимом и высокой повторяемостью слабых ветров северо-западной четверти, обуславливающих перенос загрязняющих веществ от крупных стационарных источников, создавались условия для накопления. Крайне неблагоприятные для рассеивания метеоусловия сложились в июне. Продолжительные периоды с неблагоприятными метеоусловиями отмечены также в июле-августе. Для регулирования выбросов вредных веществ в атмосферный воздух крупным промышленным предприятиям города передавались предупреждения [13].

Тенденция за период 2009-2012 гг. За последние 5 лет уровень загрязнения воздушного бассейна города оксидами азота и специфическими веществами понизился на 25-50 %. Вместе с тем, прослеживается некоторый рост содержания в воздухе оксида углерода и суммарных твердых частиц. Тенденция среднегодовых концентраций свинца очень неустойчива.

Представленные данные показывают, что проблема загрязнения воздушного бассейна Гомельской области в последние годы, к сожалению, приобретает все большую актуальность.

Во все времена человечество стремилось повышать уровень промышленного развития. Однако необходимо помнить, что вместе с этим возрастают и масштабы воздействия на окружающую среду и принимать соответствующие меры по предотвращению распространения загрязнений.

3.1 Содержание основных загрязняющих веществ

Основными источниками поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух являются автотранспорт, объекты энергетики и промышленные предприятия. Определенную роль в загрязнении атмосферы играют природные источники, а также трансграничный и региональный перенос вещества [14].

Многообразие источников, сложность состава выбросов, фотохимических и других процессов, происходящих в атмосфере, делают оценку поступления загрязняющих веществ в атмосферу достаточно сложной задачей. В настоящее время в Беларуси наиболее полно учитываются выбросы крупных стационарных источников - предприятий. Существенно меньше известно о выбросах передвижных источников. Практически не оцениваются выбросы малых точечных (например, бытового сектора) и природных источников. Полнота учета статистикой выбросов для разных групп веществ также различна: наибольшая для оксидов серы и азота, оксида углерода и твердых веществ, существенно более низкая для тяжелых металлов, аммиака и стойких органических загрязнителей.

Атмосферный воздух населенных мест одновременно загрязняется многими веществами, при этом совместное присутствие ряда вредных веществ в атмосферном воздухе может усиливать их токсичность. Такие вещества называются вредными веществами однонаправленного действия. Поэтому было введено требование о необходимости учета суммарного воздействия (аддитивности) ряда таких веществ: диоксид азота; диоксид серы и сероводород; оксид углерода, диоксид серы и диоксид азота, аэрозоль пентоксида ванадия и диоксид серы; аммиак и оксид азота; диоксид азота, оксид азота и др [15].

Предельно допустимые концентрации атмосферных загрязнений химических и биологических веществ - это такие уровни концентраций, соблюдение которых обеспечивает отсутствие прямого или косвенного влияния на здоровье населения и условия его проживания.

Для характеристики сравнительной степени опасности тех или иных воздействий введено понятие четырёх классов опасности вещества:

1 Чрезвычайно опасные вещества (I). Сюда относятся акролеин, бенз(а)пирен, бериллий, диметилртуть, диэтилртуть, линдан, озон, пентахлордифенил, ртуть (суммарно), тетраэтилолово, тетраэтилсвинец, трихлордифенил, этилмеркурхлорид, таллий, полоний, плутоний, протактиний, оксид свинца, растворимые соли свинца, теллур, фтороводород, хлорокись фосфора, диметилсульфат, винилхлорид, цианид.

2 Высокоопасные вещества (II): атразин, бор, бромдихлорметан, бромоформ, гексахлорбензол, гептахлор, гидроксид натрия, ДДТ (сумма изомеров), дибромхлорметан, кадмий (суммарно), кобальт, литий, молибден (суммарно), мышьяк, натрий, нитриты (по NO₂), свинец (суммарно), селен, сероводород, силикаты (по Si), стронций (Sr²⁺), сурьма, формальдегид, фенол, фипронил, фосфаты, хлороформ, цианиды (по CN^-), четыреххлористый углерод, хлор, трихлорсилан, плавиковая кислота (HF), серная кислота, азотная кислота, соляная кислота.

3 Умеренно опасные вещества (III): алюминий, барий, железо (суммарно), марганец, медь (суммарно), никель (суммарно), нитраты (поNO₃), фосфаты (поPO₄), хром (Cr⁶⁺), цинк (Zn²⁺).

4 Малоопасные вещества (IV): симазин, серебро, сульфаты, хлориды, бензин, этиловый спирт [16].

Существуют 3 группы метода контроля качества воздушной среды:

1 Лабораторный метод;

2 Экспресс метод;

3 Индикаторный метод.

Лабораторный метод - забираются пробы воздуха в любом месте, затем на стационарном лабораторном оборудовании проводится анализ проб. Это достаточно точный метод.

Экспресс метод - оценка происходит сразу на месте, используется для необходимого быстрого решения о степени загрязнения среды. Для этого используются УГ (универсальные газолизаторы). Их действие основано на цветных реакциях, в небольших объемах высокочувствительной жидкости или же твердого вещества, чаще используется силикогель пропитанного чувствительными жидкими индикаторами. Воздух через насос забирается, через трубочку просасывается и по цвету судят о присутствии того или иного загрязнителя, а о качестве судят по длине окрашенного столбика, сравнивая с градуированной шкалой. Для каждого вредного вещества свой цвет [17].

Индикаторный метод - разновидность экспресс-метода, но здесь нельзя судить о количестве вещества. Это быстрый, качественный анализ присутствия вредных веществ.

Для анализа запыленности воздуха применяется метод определения массы пыли в сочетании с определенным размером частиц с учетом дисперсности пыли. Берется тканевый фильтр и взвешивается до пропускания пыли и после и разница - это сколько пыли в воздухе.

Применение технологических процессов, исключающих образование вредных веществ. (Замена пламенного нагрева электрическим, герметезация, применение экобиозащитной техники, применение аппаратов для очистки воздуха, выходящего в трубу).

Когда невозможна коллективная защита, применяется СИЗОД- средства индивидуальной защиты органов дыхания (респираторы, противогазы).

Очистка воздуха от газа. Используются 2 группы специальных методов:

Каталитические методы. При их использовании примеси не выделяются из воздуха, не задерживаются, а превращаются в другие менее вредные вещества.

Некаталитические методы - примеси выводятся из газовой смеси путем конденсации или поглощением жидкими или твердыми поглотителями.

Абсорбция - газы поглощаются в объеме жидкости.

Адсорбция - газы поглощаются на поверхности твердого поглотителя.

Длительное время локальные загрязнения атмосферы сравнительно быстро разбавлялись массами чистого воздуха. Пыль, дым, газы рассеивались воздушными потоками и выпадали на землю с дождем и снегом, нейтрализовались, вступая в реакции с природными соединениями.

В настоящее время объемы и скорость выбросов превосходят возможности окружающей среды. Так в атмосферу Земли в результате человеческой деятельности ежегодно выбрасывается 156 млн. т сернистого газа, 60 млн. т оксидов азота. В промышленных районах городов эти цифры намного выше.

Основными загрязнителя атмосферного воздуха являются промышленные предприятия, сжигающие твердые и жидкие топлива, а также предприятия, относящиеся к химической и ядерной энергетике. Помимо них огромный вклад в загрязнения вносит быстро растущее количество автотранспорта.

Основными усилиями направлены на предупреждение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. На предприятиях устанавливаются пылеулавливающие и газоочистные установки. Но на данном этапе развития и роста промышленных технологий можно говорить о несовершенстве данных приемов борьбы [18].

Другое важное направление - это создание и внедрение безотходных технологий, строительство таких промышленных комплексов, в которых используются се исходные материалы и любые отходы производства. Но это также мало где находит применение, так как это достаточно дорого с точки зрения экономики предприятия.

Борьба за чистый воздух на промышленных площадках должна начинаться на стадии проектирования промышленных объектов, технологических процессов, машин и оборудования. При этом для обеспечения высоких гигиенических требований к составу воздуха проектировщики должны использовать последние достижения науки и практики в области аэрации промышленных площадок и примыкающим к ним жилых застроек, рассеяния выделяемых промышленными предприятиями вредных веществ на застроенных территориях, анализа климатических данных, рельефа местности и фоновых загрязнений атмосферы в районе предлагаемого строительства предприятия. Именно поэтому действующие «Санитарные нормы проектирования предприятий» требуют, чтобы при проектировании каждого предприятия устанавливались величины ожидаемых концентраций примесей и на основе их сопоставления с предельно допустимыми концентрациями (ПДК) разрабатывался комплекс мероприятий, обеспечивающий надлежащую чистоту атмосферы.

В результате такого прогноза можно выбрать место строительства предприятий; определить максимально допустимые размеры санитарно - защитной зоны, обеспечивающие безопасный уровень загрязнения воздуха жилых районов и сельскохозяйственных угодий; обосновать рациональное расположение производственных корпусов на промышленной площадке, при котором максимально используются возможности естественного проветривания; установить требования к технологическим процессам и оборудованию в отношении сокращения выбросов; оценить требуемую эффективность очистных устройств; определить оптимальное расположение источников примесей и высоты их выбросов, а так же зоны с наиболее чистым воздухом, в которых следует размещать воздухозаборные устройства приточной вентиляции, и решать ряд других практических задач.

Для расчета уровня загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов, выбрасываемых при работе предприятий вредных веществ, используют «Методику расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий».

Качество атмосферного воздуха в конкретном месте или регионе обычно изменяется со временем, и это изменение обусловлено рядом факторов, в частности метеорологическими условиями, топографией местности и особенностями выбросов [19].

В подобных обстоятельствах может потребоваться проведение большого числа измерений в течение длительного времени для того, чтобы охватить достаточно широкий диапазон условий. Расслоенная выборка является одним из методов, позволяющих уменьшать число измерений, необходимых для оценки конкретных характеристик качества атмосферного воздуха.

Основной целью расслоения является получение расслоенной выборки, позволяющей уменьшить число измерений, необходимых для получения результатов с требуемой точностью, или повысить точность результатов без увеличения числа измерений.

Для этого необходима информация об условиях, которые, вероятно, приводят к высоким, низким или промежуточным значениям рассматриваемой характеристики качества атмосферного воздуха на исследуемой территории. Эту информацию используют для разработки схемы расслоения, которая позволяет общее число проведенных измерений распределить между разными слоями так, чтобы дисперсия значений характеристики качества воздуха в пределах заданного слоя была меньше по сравнению с общей дисперсией [20].

Надежность выбранной схемы расслоения зависит от объема и достоверности исходных данных, включая данные по источникам выбросов и воздействиям топографии местности и метеорологических условий на рассеяние веществ в атмосфере. Использование результатов предварительных измерений или специально организованных предварительных наблюдений может быть исключительно полезно при выборе слоев также, как и применение моделей качества атмосферного воздуха. При расслоении могут быть использованы данные, полученные на существующих постах контроля качества атмосферного воздуха, имеющих представительное расположение для контролируемой территории.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются автотранспорт, деревообрабатывающая, химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, производство минеральных удобрений, теплоэнергетика, машиностроение и станкостроение. Более 250 предприятий являются эмиттерами загрязняющих веществ в атмосферу. Крупные источники выбросов расположены в западной и северо-западной частях города. При преобладающих ветрах западной четверти (особенно в летний период) создаются неблагоприятные условия, способствующие переносу загрязняющих веществ в центральную часть и к восточным окраинам города.

Особенностью нормирования качества атмосферного воздуха является зависимость воздействия загрязняющих веществ, присутствующих в воздухе, на здоровье населения не только от значения их концентраций, но и от продолжительности временного интервала, в течение которого человек дышит данным воздухом.

ПДК - предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе - концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни. Величины ПДК приведены в мг/дм³.

ПДК_мр - предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/дм³. Эта концентрация при вдыхании в течение 20-30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.

ПДК_сс - предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/дм³. Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом вдыхании [21].

Таблица 1

Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ В мг/дм³

Вещество	Класс опасности	ПДКМР	ПДКСС
Оксид углерода	4	5,000	3,000
Диоксид азота	2	0,200	0,040
Оксид азота	3	0,400	0,060
Углеводороды суммарные	-	-	-
Метан	-	50,00	-
Диоксид серы	3	0,500	0,050
Аммиак	4	0,200	0,040
Сероводород	2	0,008	-
Озон	1	0,160	0,030
Формальдегид	2	0,035	0,003
Фенол	2	0,010	0,003
Бензол	2	0,300	0,100
Толуол	3	0,600	-
Параксилол	3	0,300	-
Стирол	2	0,040	0,002
Этилбензол	3	0,020	-
Нафталин	4	0,003	-
Взвешенные вещества	3	0,500	0,150

Стандарты качества воздуха ВОЗ - в основе требований ВОЗ лежит охрана здоровья человека. Различные периоды усреднения отражают потенциальное воздействие загрязнителей на здоровье человека; загрязнители, на которые установлены нормативы с краткосрочным базисным периодом, оказывают быстрое воздействие на состояние здоровья, а те из них, которые имеют долговременный отчетный период, связаны с хроническим вредным воздействием.

В целях охраны здоровья ни один из стандартов не должен быть превышен. Чем выше концентрация, тем более ограниченным должен быть период воздействия на объект. Напротив, при более низкой концентрации загрязняющего вещества период воздействия может продлеваться.

Класс опасности - показатель, характеризующий степень опасности для человека веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Вещества делятся на следующие классы опасности:

1 класс - чрезвычайно опасные;

2 класс - высоко опасные;

3 класс - опасные;

4 класс - умеренно опасные.

СИ - стандартный индекс - наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК; она определяется из данных наблюдений на посту за одной примесью или на всех постах района за всеми примесями за месяц или за год.

НП - наибольшая повторяемость превышения ПДК по данным наблюдений на одном посту (за одной примесью) или на всех постах района за всеми примесями за месяц или за год.

ИЗА - комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей, представляющий собой сумму концентраций выбранных загрязняющих веществ в долях ПДК.

Таблица 2

Уровень загрязнения воздуха

Уровень загрязнения атмосферного воздуха	Значения ИЗА
Низкий	меньше или равен 5
Повышенный	5 - 7
Высокий	7-14
Очень высокий	больше или равен 14

PM₁₀ - взвешенные частицы, с размерами менее 10 мкм, способные легко проникать в легкие человека и накапливаться в них.

Инверсия - смещение охлажденных слоев воздуха вниз и скопление их под теплыми слоями воздуха, что ведет к снижению рассеивания загрязняющих веществ и увеличению их концентраций в приземной части атмосферы [22].

3.2 Определение индекса загрязнения атмосферного воздуха

Для определения уровня загрязнения атмосферы в настоящее время используются следующие характеристики загрязнения воздуха:

- средняя концентрация примеси в воздухе, мг/дм³ или мкг/дм³;

- среднее квадратическое отклонение, мг/дм³ или мкг/дм³;

- максимальная разовая концентрация примеси, мг/дм³ или мкг/дм³.

Загрязнение воздуха определяется по значениям средних и максимальных разовых концентраций примесей. Степень загрязнения оценивается при сравнении фактических концентраций с ПДК.

ПДК - предельно допустимая концентрация примеси для населенных мест, утвержденная Значения ПДК даны в сборнике «Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух». Средние концентрации примесей сравниваются с ПДК среднесуточными, максимальные из разовых концентраций - с ПДК максимально разовыми:

- повторяемость, разовых концентраций примеси в воздухе выше предельно допустимой концентрации (ПДК) данной примеси;

- повторяемость, разовых концентраций примеси в воздухе выше 5 ПДК;

- число случаев концентраций примесей в воздухе, превышающих 10 ПДК [23].

Используются три показателя качества воздуха:

1 ИЗА - комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций. Поэтому этот показатель характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха. Поскольку ИЗА используются очень часто, правила его расчета приведены ниже;

2 СИ - наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК. Она определяется из данных наблюдений на станции за одной примесью, или на всех станциях рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или за год. Обычно оценивается количество городов, в которых СИ больше 5 или СИ больше 10;

3 Основным показателем степени загрязнения воздуха города является интегральный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Правила его расчета по данным о средних концентрациях примесей приведены ниже.

ИЗА учитывает не только концентрации n различных веществ, но и вредность их воздействия на здоровье. ИЗА рассчитывается следующим образом.

Установлены значения C_i для веществ 4, 3, 2 и 1 классов опасности, которые равны 0,85; 1,0; 1,3 и 1,5 соответственно. Диоксид серы относится по степени вредности к третьему классу опасности (C_i равно1), к ней приводится вредность всех веществ [24].

В конкретном городе не на всех станциях измеряются концентрации одинакового набора веществ, их количество также различается. При такой ситуации данные расчета суммарного ИЗА не могут сравниваться между собой. Чтобы значения I_n были сопоставимы для разных городов или за разные интервалы времени в одном городе, необходимо рассчитывать их из одинакового количества (n равно m) веществ [25].

Вначале рассчитываются парциальные значения I_i, для каждого вещества в отдельности, затем составляется вариационный ряд, в котором I₁ больше I₂ больше I_m для m веществ, имеющих наибольшие значения индексов. Обычно выбирается пять веществ (m равно 5) с наибольшими значениями индексов, по которым рассчитывается суммарный индекс загрязнения атмосферы I_m. Таким образом, используемый в Беларуси индекс суммарного загрязнения атмосферы позволяет учитывать несколько значений разных концентраций примесей, измеренных в городе, и представить интегральный уровень загрязнения воздуха в городе за год одним числом. Значение ИЗА показывает, какому уровню загрязнения в единицах ПДК диоксида серы соответствуют фактически наблюдаемые уровни, т.е. во сколько раз суммарный уровень загрязнения воздуха превышает ПДК диоксида серы [26].

Вследствие того, что ИЗА рассчитывается по среднегодовым значениям концентраций вредных примесей, он может быть показателем хронического воздействия загрязнения воздуха города на здоровье населения. Показатель ИЗА используется не только, чтобы суммировать данные различных концентраций, измеренных в городе. Он применяется для изучения связи между уровнем загрязнения и заболеваемостью населения.

Установлена зависимость между этими показателями и оказалось возможным связать значения ИЗА с числом заболеваний различными болезнями. На основе этих исследований установлены категории низкого, повышенного, высокого и очень высокого загрязнения воздуха.

Установлены четыре категории качества воздуха в зависимости от уровня загрязнения. Уровень загрязнения считается низким при значениях ИЗА менее 5, повышенным при ИЗА от 5 до 8, СИ меньше 5, высоким при ИЗА от 8 до 13, СИ от 5 до 10 и очень высоким при ИЗА больше 13, СИ больше10 [27].

Заключение

Вещества, загрязняющие атмосферу, причиняли значительный вред окружающей среде в течении многих десятилетий. По-видимому, с их вредным воздействием придётся считаться и в будущем. Дальнейший рост населения и промышленного производства неизбежно приводит к увеличению опасности загрязнения.

Основными загрязняющими веществами, содержание которых в атмосфере регламентируется стандартами, являются: диоксид серы (SO₂), оксиды азота (NO и NO₂), оксид углерода (CO), газообразные углеводороды (HC), а также сероводород (H₂S), сероуглерод (CS₂),аммиак (NH₃),различные галогеносодержащие газы.

Существуют три основных источника образования газообразных загрязнений: сжигание горючих материалов, промышленные производственные процессы и природные источники. В результате сжигания топлива образуется 78 % диоксида серы от общего его количества. Углеводороды, опасность появления которых связана с тем, что они являются промежуточными продуктами в процессе образования озона, поступают в атмосферу при сжигании топлива и при переработке нефтепродуктов, кроме того, многие углеводороды выделяются в процессе роста и размножения растений. По оценкам учёных из природных источников во всём мире ежегодно выделяется 117 млн. т. углеводородов, а из антропогенных источников 100 млн. т. Однако углеводороды, присутствующие в атмосфере городов, в основном представляют собой продукты сгорания.

...