книги / Экологический мониторинг

основные пути распространения загрязняющих веществ на большие расстояния. Фоновое загрязнение атмосферы на уровне региона оценивается сетью постов, ведущих наблюдения за трансграничным переносом загрязняющих веществ, расположенных вдали от крупных городов и крупных источников загрязнения воздуха.

Установление прямой зависимости между загрязнением атмосферы и конкретными объектами технологически и достаточно сложно. Удаление от промышленных комплексов и отдельных предприятий приводит к тому, что уровни концентраций поллютантов в воздухе приближаются к среднефоновым, находятся в пределах среднесуточных или даже ниже. Аналитическая задача усложняется вторичным загрязнением атмосферного воздуха, связанным с появлением веществ, возникших в результате фотохимических и биоло- ческих процессов, сильной вариабельностью качественного и коли- чественного состава загрязняющих веществ, низкими значениями концентраций загрязнителей, что требует высокочувствительных методов обнаружения или предварительного концентрирования примесей.

Косвенным показателем состояния загрязнения атмосферы на уровне региона могут служить данные о химическом составе проб атмосферных осадков и снежного покрова. Эти данные характеризуют загрязнения слоя атмосферы, в котором образуются облака, происходит газовый обмен, выпадают осадки или сухие вещества при отсутствии осадков. Естественные процессы задержания и концентрирования примесей в течение относительно долгого периода снегонакопления позволяют интерпретировать разные уровни загрязнения атмосферы в масштабах региона.

Кроме этого, для выявления потенциальной опасности для живых организмов различных уровней загрязненности атмосферы могут быть применены методы биомониторинга, включающие в себя оценку биоразнообразия, индикацию с помощью растений, аккумулирующих загрязняющие вещества.

3.3. ОРГАНИЗАЦИЯ НАБЛЮДЕНИЙ НА ЛОКАЛЬНОМ УРОВНЕ

Правила организации мониторинга атмосферного загрязнения на территориях, испытывающих непосредственное влияние множества источников загрязнения на территории городов и населенных

91

пунктов, изложены в Руководстве по контролю [6]. При организации наблюдений в непосредственной близости от источника загрязнения физико-химические процессы и метеорологические условия играют существенную роль, так как уровни приземных концентраций загрязняющих веществ иногда превышают среднесуточные предельно допустимые концентрации (ПДКÑÑ) в десятки раз.

На рис. 3.1 представлены зоны загрязнения атмосферного воздуха вокруг промышленного узла.

Рис. 3.1. Зоны загрязнения атмосферного воздуха вокруг промышленного узла в санитарно-защитной зоне:

I – промышленная площадка; II – санитарно-защитная зона; III – жилой район; IV – зона переброса факела загрязненного воздуха из высоких источников; V – зона наибольшего загрязнения от выбросов через высокие трубы; VI – зона загрязнения от низких затененных источников; VII – наиболее благоприятный участок для застройки. 1 – высокие источники выбросов (трубы); 2 – открыто расположенное технологическое оборудование; 3 – низкие затененные выбросы; 4 – максимальные концентрации вредных веществ от низких выбросов; 5 – максимальные концентрации вредных

веществ от высоких выбросов

Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы осуществляют на постах. В основу системы наблюдений положены: регулярность, единство программы наблюдений, репрезентативность положения стационарного поста.

Пост наблюдения представляет собой место, на котором размещают павильон или автомобиль, оборудованные приборами для отбора проб воздушной среды (аспираторы) и газоанализаторами. Место расположения поста – открытое, проветриваемое со всех сторон площадка с непылящим покрытием (газон, асфальт, твердый

92

грунт). Местоположение должно отражать характерное состояние воздушной среды города с учетом различных районов исследуемой территории.

Виды постов представлены на рис. 3.2. Различают стационарные, маршрутные, передвижные (подфакельные) и автоматические посты.

•Cтационарный пост. Предназначен для обеспечения непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Оборудован метеорологической аппаратурой, аспираторами или газоанализаторами для определения 3–4 приоритетных загрязняющих вещества.

•Маршрутный пост. Предназначен для регулярного отбора проб воздуха при невозможности или нецелесообразности установления стационарного поста; в случае необходимости детального изучения состояния воздуха в отдельных районах и для уточнения мест расположения стационарных постов (уточнение требуется в связи с динамичностью хозяйственной деятельности и изменениями характера застройки). Оборудован метеорологической аппаратурой и аспираторами для отбора проб основных и специфических загрязняющих веществ.

•Подфакельный пост. Предназначен для отбора проб под факелом выбросов с целью выявления зоны влияния и слежения за распространением выбросов. Оборудован метеорологической аппаратурой и аспираторами для отбора проб специфических загрязняющих веществ.

•Автоматический пост контроля. Предназначен для непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ в воздухе на границе санитарно-защитной зоны. Представляет собой автоматический газоанализатор для 3–4 приоритетных загрязняющих веществ.

Число стационарных постов определяется в зависимости от численности населения в городе, площади населенного пункта, рельефа местности и степени индустриализации. В зависимости от численности населения устанавливается:

1 пост – до 50 тыс. жителей;

2 поста – 50–100 тыс. жителей; 2–3 поста – 100–200 тыс. жителей;

3–5 постов – 200–500 тыс. жителей;

93

Метеорологический пост и автоматический пост контроля загрязнения воздуха

Маршрутные посты

Стационарные посты

Рис. 3.2. Внешний вид постов наблюдения для оценки уровня загрязнением атмосферного воздуха в населенных пунктах

94

5–10 постов – более 500 тыс. жителей; 10–20 постов (стационарных и маршрутных) – более 1 млн.

жителей.

Посты располагаются в жилых районах, в центральной части и в районах, наиболее подверженных скоплению вредных примесей, учитывая, что повышенная концентрация чаще всего наблюдается около неорганизованных источников и на расстояниях, равных 10–40 высотам труб от организованных источников.

В населенных пунктах со сложным рельефом и значительным числом источников загрязнения один стационарный пост устанавливается на площади 5–10 км2, а в равнинной местности – один пост на 10–20 км2.

Размещение и работа на стационарных постах должны решать проблему получения объективной картины загрязнения атмосферного воздуха города. Регулярные наблюдения на стационарных постах проводятся по одной из четырех программ наблюдений:

•полной – предназначенной для получения информации о разовых и среднесуточных концентрациях, наблюдения выполняются непрерывно (автоматическими устройствами) или дискретно не менее 4 раз при обязательном отборе в 1, 7, 13, 19 часов;

•неполной – с целью получения информации о разовых концентрациях ежедневно в 7, 13, 19 часов;

•сокращенной – с целью получения информации только о разовых концентрациях ежедневно в 7 и 13 часов. Наблюдения по сокращенной программе проводятся в районах, где температура воздуха ниже 45°С, и в местах, где в течение месяца систематически отмечаются концентрации ниже порога чувствительности метода анализа данного вещества;

•суточной – для получения информации о среднесуточной концентрации, проводится путем непрерывного суточного отбора проб и не позволяет получать разовые значения концентрации.

Обычно на каждом посту проводятся измерения концентраций загрязняющих веществ по 4–8 компонентам, но, учитывая экологи- ческую специфику промышленных центров, набор контролируемых показателей меняется, достигая при соответствующем техническом оборудовании 20 и более компонентов.

Наблюдения за специфическими веществами прекращаются, если в течение 12 месяцев их концентрация ниже порога чувствительности метода анализа.

95

Наблюдения на маршрутных постах проводятся с помощью специальной автомашины, на которой устанавливается необходимое оборудование и приборы для отбора проб. Отбор проб на автомашине по маршрутным постам организуется из расчета, что за 8-часовой рабочий день на одной автомашине можно провести 8–10 отборов проб. Одна автомашина может объехать 4–5 постов с учетом того, что отборы проб на каждом посту должны проводиться два раза в сутки. Маршрутным и стационарным постам присваивается порядковый номер, их местоположение наносится на план города. Порядок объезда маршрутных постов меняется ежемесячно так, чтобы отбор проб на каждом из них осуществлялся в разное время суток.

Одновременно с отбором проб воздуха определяются метеорологические параметры: направление и скорость ветра, температура воздуха, состояние погоды и подстилающей поверхности. В период неблагоприятных метеоусловий и значительного возрастания уровня загрязнения наблюдения проводятся через каждые 3 часа.

3.3.1.Обоснование выбора загрязняющих веществ для контроля

Перечень веществ для измерения на стационарных, маршрутных постах и при подфакельных наблюдениях устанавливается на основе сведений о составе и характере выбросов от источников загрязнения и метеорологических условиях рассеивания примесей. Определяются вещества, которые выбрасываются предприятиями города, и оценивается возможность превышения ПДК этих веществ.

На основании установленного перечня веществ в каждом городе определяются вещества для организации наблюдений на постах. На опорных стационарных постах организуются наблюдения за содержанием основных загрязняющих веществ: пыли, диоксида серы, оксида углерода, оксида и диоксида азота, а также за специфи- ческими веществами, которые характерны для промышленных выбросов предприятий данного города.

Кроме веществ, приоритет которых установлен по изложенной методике, в обязательный перечень контролируемых веществ

в городе включаются:

•растворимые сульфаты – в городах с населением более 100 тыс. человек;

96

•формальдегид и соединения свинца – в городах с населением более 500 тыс. человек;

•металлы – в городах с предприятиями черной и цветной металлургии;

•бенз(а)пирен – в городах с населением более 100 тыс. жителей и в населенных пунктах с крупными источниками выбросов;

•пестициды – в городах, расположенных вблизи крупных сельскохозяйственных территорий, на которых используются пестициды.

При обосновании перечня контролируемых загрязняющих веществ необходимо учитывать, что при санитарно-гигиеническом нормировании, определяющем благоприятные для проживания человека условия, в перечень нормируемых показателей химиче- ского загрязнения атмосферы включают:

•около 600 веществ, для которых установлены ПДК в атмосферном воздухе населенных мест (ПДКÑÑ);

•более 1500 видов веществ, имеющих ориентировочный безопасный уровень воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ.

Примерно столько же веществ (многие из них повторяются) нормируется в воздухе рабочей зоны, хотя и на другом, примерно в 10–100 раз более высоком уровне их концентраций.

Таким образом, существует несколько тысяч соединений, в отношении которых в воздухе установлены санитарно-гигиенические нормативы. Собственно «экологических» (по отношению к живым объектам природы) нормативов для атмосферного воздуха в настоящее время практически нет. Поэтому контроль загрязнения атмосферы ориентирован на выполнение только гигиенических нормативов загрязнения воздушной среды и производственно-техниче- ских нормативов воздействия на нее.

Для формирования перечня приоритетных загрязняющих веществ помимо перечней ПДК и ОБУВ можно воспользоваться перечнем загрязняющих веществ, для которых установлены базовые нормативы платы за выброс в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников, где указано уже примерно 200 токсичных химических веществ, чаще других встречающихся в выбросах предприятий, теплоэнергетических установок и автотранспорта.

97

Для дальнейшей минимизации анализируемых загрязняющих веществ можно воспользоваться перечнем приоритетных веществ, разработанным гидрометеорологической службой под руководством Ю. А. Израэля и применявшимся в СССР до конца 80-х гг. Он включал в себя 36 загрязняющих атмосферный воздух веществ, также наиболее часто встречающихся в атмосфере в значительных количествах [2,5].

В рекомендациях по нормированию времени на производство анализов проб промышленных выбросов, атмосферного воздуха и воздуха в рабочей зоне представлен перечень также из 36 веществ.

Есть ряд еще более кратких списков загрязняющих веществ, номенклатура которых в первую очередь должна учитываться при формировании типового (базового) комплекта приборов и методик. Речь идет о 18 неканцерогенных веществах, для которых Европейское отделение Всемироной организации здравоохранения (ВОЗ) рекомендовало средние значения допустимых концентраций (табл. 3.3). Совмещение рекомендованных принципов составления перечня приоритетных загрязнителей атмосферы позволяет сформировать «минимально достаточный» список для мониторинга загрязнения атмосферы.

Таблица 3.3

Приоритетные вещества, загрязняющие атмосферу

98

Окончание табл. 3.3

Вещества, отмеченные в табл. 3.3 «+», составляют примерно 70 % от общего числа химических соединений, которые анализируются с помощью более чем 130 различных методик выполнения измерений, допущенных в РФ при контроле загрязнения

99

атмосферы. В число оставшихся 30 % веществ входят в основном органические соединения (акрилаты, акролеин, амины, асбест, высокомолекулярные спирты, капролактам, карбоновые кислоты, нитрилы, циклогексан, фреоны, хлорорганические пестициды, полихлорбифенилы, полихлорированные дибензодиоксины и дибензофураны), неорганические вещества (Br, As, Se, Te, соединения борной, фосфорной и угольной кислот, тяжелые и иные металлы – Fe, K, Ca, Co, Mg, Na, Sr, Ti, Zr и др.).

При обосновании перечня загрязняющих веществ в ряде слу- чаев проводят расчеты критерия опасности i-го загрязняющего вещества (КОВi) или параметров потребления воздуха (ПВi).

ÊÎÂi = (Ìi /ÏÄÊÑÑ) ài,

ãäå Ìi – суммарный выброс i-го загрязняющего вещества на контролируемой территории (город, район, регион и т. п), т/год; ПДКÑÑ – среднесуточная предельно допустимая концентрация i-й примеси, ài – константа для различных классов опасности i-й примеси, учи- тывающий класс опасности загрязняющего вещества:

Для уточнения перечня приоритетных веществ оценивается наличие веществ 1 класса опасности. Вещества, для которых по данным наблюдений на контролируемой территории зарегистрированы концентрации превышающие ПДК и 5 ПДК. Для веществ с одинаковым значением критерия опасности проводят расчет повторяемости концентрации примеси с учетом поправочного коэффициента (k):

ÊÎÂi = k•ÊÎÂi,

k = (1 + ci /100) (1 + 5ci /100),

ãäå ci – концентрация примеси, превышающая ПДК по данным наблюдений, %; 5ci – концентрация примеси, превышающая ПДК в 5 раз, %.

Расчет параметра ПВi основан на сравнении требуемого воздуха (ПВò) над реальным (ПВð). Сравнение проводят по основным

100