2.3.1 Monitoreo de fuentes de contaminación
La Conferencia de Estocolmo (1972) sobre el medio ambiente marcó el inicio de la creación de los sistemas globales de monitoreo ambiental (GEMS/GEMS), incluido un sistema para monitorear el estado del aire atmosférico. Este último es un sistema de información complejo que opera con datos en todas las escalas y niveles terrestres, desde el nivel global hasta los niveles de impacto.
En general, es conveniente representar todo el sistema de monitoreo del aire en forma de pirámide, en la parte superior de la cual se realizan mediciones de fondo en los lugares más limpios del planeta, a miles de kilómetros de lugares de actividad humana activa ( es decir, se lleva a cabo un monitoreo de fondo global. Debajo de esta pirámide se encuentra el sistema de monitoreo regional, aún más bajo - impacto. El último término proviene de la palabra inglesa "impact", que significa influencia directa (impact). ubicados en lugares de actividad humana activa.
El sistema estaría incompleto si no incluyera el monitoreo de las fuentes de emisión en las propias empresas (source monitoring). Se supuso que tales observaciones deberían ser realizadas en las propias empresas por los servicios disponibles o que se están creando allí, o utilizando servicios externos. En las condiciones de una economía bien establecida y un marco regulatorio y legal desarrollado de los países de mercado, estos últimos se adaptaron con bastante rapidez (¡aunque no sin dolor!) para controlar la situación ambiental desde dos lados (es decir, una combinación de control de las zonas de impacto y control en la propia empresa, que, por supuesto, también está incluida en la zona de impacto).
Los servicios internos también realizan el seguimiento de las fuentes en las empresas rusas. Sin embargo, esto no se hace en todas partes, sino solo en las empresas más grandes y avanzadas o en las empresas de mayor peligro. Además, la situación económica reciente se ha convertido en un obstáculo importante para el desarrollo del control interno de las fuentes de emisión. En realidad, dicha pirámide de monitoreo del aire en Rusia resultó estar "colgando en el aire". Es por eso que el proyecto del sistema estatal unificado de observaciones ambientales (EGSEN) asigna un lugar importante al monitoreo de fuentes en el sistema general de observaciones ambientales.
Es recomendable aislar todas las posibles fuentes de emisión de gases, y dirigir los gases recogidos a los sistemas de depuración y neutralización adecuados. En este caso, no solo se pueden lograr objetivos ambientales, sino que también se puede obtener un cierto beneficio económico de la recuperación de componentes valiosos. En este caso, se habla de fuentes organizadas de emisión de gases. Desafortunadamente, no todas las fuentes se pueden aislar; se organiza una salida intencionada de gases a través de tuberías y conductos de gas hacia el equipo del proceso de tratamiento.
Según el grado de perfección de la producción, las fuentes organizadas en términos de capacidad van desde el 0% (producción imperfecta) hasta casi el 100% (producción perfecta). Para las empresas rusas, esta cifra es cercana al 30% en promedio. El 70% restante de las emisiones de gases se disipa a través de ventanas, tragaluces y otras fugas del taller. Esto crea una liberación areal, por regla general, desorganizada.
Según las características geométricas de las fuentes, se pueden dividir en fuentes puntuales, lineales y arenales. La condicionalidad de estos conceptos es obvia. La ciudad, como fuente de contaminación del aire, se puede considerar como un punto (en el mapa). Al mismo tiempo, no puede ser considerado como un punto al describir la dispersión de contaminantes en distancias del orden del diámetro de la propia ciudad. En este caso, la ciudad es una fuente areal. Un ejemplo de una fuente lineal es una carretera. Los conceptos introducidos son importantes para modelar los procesos de propagación de impurezas en la atmósfera.
Tipos de contaminantes. Junto con la naturaleza de las fuentes, es importante tener en cuenta el grado de conservadurismo de 3B. Una mezcla se considera completamente conservativa si la sustancia dispersada en el espacio no reacciona, no es absorbida por las gotas de lluvia, no sufre transformaciones fotoquímicas, no es adsorbida por el suelo, etc. Estas sustancias tienen una vida útil muy larga en la atmósfera y, por lo tanto, son transportadas a largas distancias por las corrientes de aire sin cambios. Se cree que si la vida útil de un contaminante excede 1 año, entonces puede clasificarse como global. Los 3B globales, al ser emitidos en un lugar, después de un año están tan bien mezclados en la atmósfera que su concentración se vuelve casi la misma. El CO2, los freones y los súper ecotóxicos como las dioxinas, los dibenzofuranos y los PCB pueden servir como ejemplos de contaminantes globales. GZV crea problemas a escala planetaria.
Los 3B regionales tienen una vida útil más corta o se emiten en una cantidad que es significativa solo dentro de la región, y no en todo el planeta; surgen como resultado de la actividad humana regional y crean problemas a nivel regional.
Los 3B locales tienen una vida útil aún más corta o su número es tan pequeño que no se debe tener en cuenta el impacto de dichos 3B a nivel regional. El impacto de estos 3B es significativo solo en esta ubicación. En la gran mayoría de los casos, los comités ambientales locales tienen que tratar con los 3B locales.
Los 3B no conservativos que sufren transformaciones físicas y químicas se transforman en otras sustancias y productos que pueden resultar menos o más tóxicos que el original (3B primario). Las sustancias y productos secundarios, al tener propiedades distintas a las primarias, encuentran sus propias barreras geofísicas y biológicas que les impiden moverse en el espacio. Para la organización del seguimiento (especialmente complejo, cuando las observaciones se realizan en todos los ambientes, incluido el biótico), es muy importante detectar estas barreras, porque el 3B se acumula precisamente sobre las barreras y en sus inmediaciones. Tal ideología hace que el monitoreo sea mucho más barato, ya que abre un método de monitoreo que no requiere una observación detallada de la contaminación ambiental en el espacio y el tiempo.
Se sabe que el transporte efectivo de 3B a largas distancias en el espacio se realiza principalmente a través del aire, incluso para aquellas sustancias que tienen presiones parciales muy bajas de sus vapores (por ejemplo, PCB, dioxinas). Sin embargo, en este caso, la transferencia se produce en estado adsorbido sobre partículas de aerosol, y las barreras (suelos, sedimentos del fondo, lugares de acumulación de mortmasa de organismos animales y vegetales, etc.) se convierten en los elementos de depósito de los ecosistemas.
No todos los 3B deben ser considerados como objetos de observación en varios programas de monitoreo, sino solo los prioritarios. Esto se debe principalmente a los efectos muy diferentes de 3B en la salud humana. Dado que los programas de monitoreo discutidos en este manual están dirigidos específicamente a preservar la salud humana (el concepto homocéntrico de monitoreo), los aspectos sanitarios e higiénicos son la principal prioridad en la determinación de la prioridad. En general, la metodología para la selección de sustancias prioritarias fue demostrada por un grupo de expertos que prepararon las decisiones de la ya nombrada Conferencia de Estocolmo (grupo de expertos que trabajó hasta 1972 en Nairobi). Según esta metodología, los factores determinantes en la elección de la prioridad de las sustancias son los siguientes:
1) el tamaño del impacto real o potencial en la salud humana, el clima y los ecosistemas;
2) tendencia de 3B a la degradación o acumulación en tejidos humanos y elementos de sus cadenas tróficas;
3) la posibilidad de transformación de 3B en diversos entornos y sistemas, así como la posibilidad de formación de 3B secundarios que son más tóxicos o más propensos a acumularse en los tejidos humanos;
4) movilidad 3B;
5) tendencias reales o posibles en las concentraciones de 3B en el medio ambiente;
6) frecuencia de exposición;
7) la posibilidad de monitorear 3V.
2.3.2 Características de los programas de seguimiento
Consideremos un enfoque sistemático para el análisis de datos de observación en varios programas de monitoreo e identifiquemos qué características introduce el factor de la escala geográfica de las observaciones en la ejecución de un programa en particular.
Monitoreo de fuentes. La composición de las emisiones de gases en la fuente está completamente determinada en términos cualitativos y cuantitativos por la tecnología y su perfección. Los niveles de concentraciones de 3B en la fuente superan los MPC en decenas de miles de veces. La tarea analítica no es difícil, ya que la composición es conocida y bastante estable, y los niveles de concentración son altos y no requieren una concentración previa de la muestra. El peso de la dificultad está asociado a la toma de una muestra representativa de la fuente, ya que los flujos de gas suelen ser heterogéneos, calentados a alta temperatura y no uniformes en tiempo y diámetro del conducto de gas. Los métodos de análisis sin contacto que no requieren muestreo son prometedores aquí. Este nivel de monitoreo no está cubierto en este manual.
Seguimiento de impactos. Los niveles de composición y concentración están determinados en gran parte (pero no completamente) por las tecnologías de producción que crean la contaminación. En este caso, los procesos físicos y químicos en el medio ambiente y las condiciones meteorológicas comienzan a desempeñar un papel importante en la creación de los niveles observados de concentraciones de 3B. Estos últimos a veces superan los MPC por docenas de veces. Existe una estrecha relación entre la ubicación de las fuentes, sus características, la dirección y velocidad del viento y los campos de concentración 3B. Las observaciones se llevan a cabo en puestos estacionarios, móviles y bajo antorcha. Los puestos estacionarios están equipados con equipos meteorológicos y dispositivos para monitorear 3-4 sustancias prioritarias. Postes móviles: laboratorios sobre ruedas que sirven para aclarar la ubicación de los postes estacionarios. Tal aclaración es necesaria en relación con el dinamismo de la actividad económica y los cambios en la naturaleza del desarrollo. Los postes de antorcha monitorean la propagación de las emisiones de las chimeneas de la fábrica, informando casos de situaciones críticas, especialmente en las condiciones de NMU. Dichos servicios también están equipados con laboratorios móviles.
Seguimiento regional. Una distancia significativa de las empresas conduce al hecho de que los niveles de concentraciones 3B están más cerca del fondo, generalmente dentro de los MPC o incluso más bajos. El problema analítico se vuelve más complicado no solo por la necesidad de una concentración preliminar de impurezas, sino también por la fuerte variabilidad de sus valores y composición cualitativa. El monitoreo en este caso se refiere a tareas aeroanalíticas en las que el papel de las corrientes de aire es excepcionalmente grande. Es necesario tener en cuenta todas las actividades regionales, incluidas las actividades agrícolas, y no es fácil establecer un vínculo directo entre la contaminación atmosférica y tecnologías específicas. Por lo general, uno tiene que tratar con una serie de sustancias secundarias resultantes de procesos fotoquímicos y biológicos.
El monitoreo regional permite conectar los datos del impacto y los datos del monitoreo de fondo global, y también permite identificar las principales formas de propagación del 3B a largas distancias. Se puede obtener información directa sobre el estado de la contaminación del aire a nivel regional a partir de observaciones en pequeños asentamientos ubicados lejos de las grandes ciudades, siempre que no existan fuentes de contaminación del aire en estos puntos. La información sobre la contaminación del aire regional de fondo también se obtiene de datos de una red de puestos de observación para el transporte transfronterizo de contaminantes.
Un indicador indirecto del estado de la contaminación atmosférica pueden ser los datos sobre la composición química de las muestras de precipitación atmosférica y la capa de nieve. Estos datos caracterizan la contaminación de la capa atmosférica en la que se forman las nubes, se produce el intercambio de gases y de la que caen precipitaciones y materia seca en ausencia de precipitaciones.
Los datos sobre el contenido de sustancias en la capa de nieve son el material más importante para evaluar la contaminación atmosférica regional en invierno en grandes áreas del país e identificar el área de distribución de contaminantes de los centros industriales y ciudades. El análisis químico del contenido de sustancias nocivas se lleva a cabo mediante métodos utilizados en el estudio de muestras de precipitación o muestras de aire.
Monitoreo mundial. El crecimiento de las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera como consecuencia de los procesos de industrialización y urbanización conduce a un aumento del contenido de impurezas a una distancia considerable de las fuentes de contaminación y a cambios globales en la composición de la atmósfera, lo que a su vez puede provocar a muchas consecuencias indeseables, incl. y al cambio climático. En este sentido, es necesario determinar y monitorear constantemente el nivel de contaminación atmosférica mucho más allá de la zona de acción directa de las fuentes industriales y la tendencia de sus cambios posteriores.
En la década de 1960, la Organización Meteorológica Mundial (OMM) creó una red mundial de estaciones para monitorear la contaminación atmosférica de fondo (BATTMon). Su objetivo era obtener información sobre los niveles de concentración de fondo de los componentes atmosféricos, sus variaciones y cambios a largo plazo, que pueden utilizarse para juzgar el impacto de las actividades humanas en el estado de la atmósfera.
La creciente gravedad del problema de la contaminación ambiental a escala mundial motivó la creación en los años setenta del Comité de las Naciones Unidas sobre el Medio Ambiente (PNUMA), que decidió crear un Sistema de Monitoreo Ambiental Global (GEMS), diseñado para monitorear los antecedentes estado de la biosfera en su conjunto y principalmente por los procesos de su contaminación.
Las estaciones de monitoreo atmosférico de fondo (estaciones BAP-MoN) son responsables de realizar observaciones y enviar oportunamente los datos primarios recibidos a los departamentos hidrometeorológicos (UGM) y al Observatorio Geofísico Principal (GTO) que lleva el nombre de A.I. AI Voeikova.
La UGM tiene a su cargo las tareas de asegurar y controlar el funcionamiento de las estaciones de fondo, así como introducir nuevos métodos de seguimiento del estado de fondo de la atmósfera propuestos para la red. GGO es un centro científico y metodológico nacional para el monitoreo atmosférico de fondo en el marco del programa BAP-MoN.
Colocación de la estación. Las estaciones integradas de monitoreo de fondo (ICFM, por sus siglas en inglés) deben ser representativas de la región dada en términos de sus características paisajísticas y climáticas.
Después de seleccionar el área, es necesario tener en cuenta las fuentes de contaminación disponibles en el área. En presencia de grandes fuentes locales (centros administrativos e industriales con una población de más de 500 mil personas), la distancia al sitio de observación de SKFM debe ser de al menos 100 km. Si esto no es posible, entonces el SCFM debe ubicarse de tal manera que la repetibilidad del flujo de aire, que provoca la transferencia de contaminantes desde la fuente en dirección a la estación, no exceda el 20-30%.
El SCFM incluye un sitio de observación estacionario y un laboratorio químico. El rango de observación consta de sitios de muestreo, hidropostes y, en algunos casos, pozos de observación. En el sitio se realizan muestreos de aire atmosférico y precipitación, agua, suelo, vegetación, así como mediciones hidrometeorológicas y geofísicas.
Un sitio que mide 50x50 m, en el que se ubican las instalaciones de muestreo y los instrumentos de medición, se denomina sitio de referencia (base) de la estación de fondo. Debe ubicarse en un área plana del paisaje con un bajo grado de cierre del horizonte, lejos de edificios, cinturones forestales, colinas y otros obstáculos que contribuyen a la ocurrencia de perturbaciones orográficas locales. El sitio estará equipado con unidades de muestreo de aire, colectores de sedimentos, analizadores de gases y un conjunto estándar de instrumentos meteorológicos.
El laboratorio químico de la estación está ubicado a una distancia no menor a 500 m del sitio de referencia, el laboratorio procesa y analiza aquella parte de las muestras que no pueden ser enviadas al laboratorio regional: el contenido de partículas en suspensión (polvo), sulfatos y dióxido de azufre en el aire atmosférico; medición de pH, conductividad eléctrica, concentración de aniones y cationes en lluvia radiactiva atmosférica.
Estaciones BAPMON: las estaciones de fondo se dividen en tres categorías: base, regional y continental.
Las estaciones base deben estar ubicadas en los lugares más limpios, en las montañas, en islas aisladas. La tarea principal de las estaciones base es controlar el nivel de fondo global de contaminación atmosférica, que no está influenciado por ninguna fuente local.
Las estaciones regionales deben estar ubicadas en áreas rurales, al menos a 40 km de las principales fuentes de contaminación. Su propósito es detectar fluctuaciones a largo plazo en los componentes atmosféricos en el área de la estación debido a cambios en el uso del suelo y otros impactos antropogénicos.
Las estaciones continentales cubren una gama más amplia de estudios que las estaciones regionales. Deben estar ubicados en áreas remotas para que no haya fuentes en un radio de 100 km que puedan afectar los niveles de contaminación local.
2.3.3 Programas de observación en estaciones integradas de monitoreo de fondo
Las estaciones CPM implementan uno de los principios del monitoreo de fondo: un estudio integral del contenido de contaminantes en los componentes del ecosistema. En este sentido, el programa de observación SCFM incluye mediciones sistemáticas del contenido de contaminantes simultáneamente en todos los medios (ver Tabla 10), complementadas con datos hidrometeorológicos.
La lista de sustancias incluidas en el programa se compila teniendo en cuenta propiedades tales como su prevalencia y estabilidad en el medio ambiente, la capacidad de migrar largas distancias, el grado de impacto negativo en los sistemas biológicos y geofísicos de varios niveles.
En el aire atmosférico, se medirán las concentraciones medias diarias:
1) sólidos en suspensión;
3) óxidos de carbono y nitrógeno;
4) dióxido de azufre;
5) sulfatos;
6) 3,4-benz(a)pireno;
7) DDT y otros compuestos organoclorados;
8) plomo, cadmio, mercurio, arsénico;
9) indicador de turbidez de aerosoles de la atmósfera;
En precipitación atmosférica, las concentraciones a medir en muestras totales mensuales son:
1) plomo, mercurio, cadmio, arsénico;
2) 3,4-benz(a)pireno;
3) DDT y otros compuestos organoclorados -RN;
4) aniones y cationes.
Las observaciones meteorológicas incluyen observaciones de:
1) temperatura y humedad del aire;
2) velocidad y dirección del viento;
3) presión atmosférica;
4) turbidez (cantidad, forma, altura);
5) sol;
6) fenómenos atmosféricos (niebla, tormentas de nieve, tormentas eléctricas, tormentas de polvo);
7) precipitación atmosférica (cantidad e intensidad);
8) capa de nieve (altura, contenido de humedad);
9) temperatura del suelo (en la superficie y en profundidad);
10) la condición de la superficie del suelo;
11) radiación (directa, dispersa, total y reflejada) y balance de radiación;
12) gradientes de temperatura, humedad y velocidad del viento a una altura de 0,5-10 m;
13) gradientes de temperatura, humedad del suelo a una profundidad de 0-20 cm;
14) equilibrio térmico.
El programa obligatorio de observaciones en las estaciones base BAPMON incluye observaciones del contenido de dióxido de azufre, turbidez de aerosoles de la atmósfera, radiación, partículas de aerosoles en suspensión, composición química de la precipitación (Tabla 2.6).
En las estaciones regionales, el programa de observación incluye la medición de la turbidez atmosférica, la concentración de partículas de aerosoles en suspensión y la determinación de la composición química de la precipitación atmosférica.
Cualquier observación bajo el programa de monitoreo de fondo debe ir acompañada de observaciones meteorológicas obligatorias. Por lo tanto, es deseable realizar observaciones de fondo sobre la base de estaciones meteorológicas.
Tabla 2.6 - Lista de componentes a controlar para SCFM
La descarga de contaminantes se puede realizar en diversos ambientes: atmósfera, agua, suelo. Las emisiones a la atmósfera son las principales fuentes de contaminación posterior del agua y el suelo a escala regional, y en algunos casos a escala global.
En los centros industriales, el grado de contaminación del aire atmosférico puede en algunos casos exceder los estándares sanitarios e higiénicos. La naturaleza de la variabilidad temporal y espacial de las concentraciones de sustancias nocivas en el aire atmosférico está determinada por una gran cantidad de factores diversos. El conocimiento de los patrones de formación de los niveles de contaminación del aire atmosférico, las tendencias en sus cambios es esencial para garantizar la limpieza requerida de la cuenca de aire. Las observaciones del estado de la contaminación del aire sirven como base para identificar regularidades.
El servicio de observaciones y control del estado del aire atmosférico consta de dos sistemas: observaciones (seguimiento) y control. El primer sistema proporciona monitoreo de la calidad del aire atmosférico en ciudades, pueblos y territorios ubicados fuera de la zona de influencia de fuentes específicas de contaminación. El segundo sistema prevé el control de las fuentes de contaminación y la regulación de las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera.
Las observaciones del estado del aire atmosférico se realizan en áreas de intenso impacto antrópico (en ciudades, centros industriales y agroindustriales, etc.) y en áreas alejadas de fuentes de contaminación (en áreas de fondo).
Las observaciones de fondo en el marco de un programa especial de vigilancia ambiental de fondo se llevan a cabo en reservas de biosfera y áreas protegidas.
Las reservas de biosfera evalúan y predicen la contaminación del aire atmosférico mediante el análisis del contenido de partículas en suspensión, plomo, cadmio, arsénico, mercurio, benz (a) pireno, sulfatos, dióxido de azufre, óxido de nitrógeno, dióxido de carbono, ozono, DDT y otros compuestos organoclorados en él . El programa de vigilancia ambiental de fondo también incluye la determinación del nivel de fondo de contaminantes de origen antropogénico en todos los ambientes, incluida la biota. Además de medir el estado de la contaminación del aire atmosférico, también se realizan mediciones meteorológicas en estaciones de fondo.
Al monitorear los niveles de fondo de la contaminación del aire atmosférico, se desarrollan modelos de transferencia de impurezas y se determina el papel de los factores hidrometeorológicos y tecnogénicos en los procesos de transferencia. En las estaciones de fondo se estudian y perfeccionan: criterios para la creación de una red de observación, listados de impurezas controladas, métodos de seguimiento y procesamiento de datos de medición, métodos de intercambio de información e instrumentos, métodos de cooperación internacional. Así, por ejemplo, de acuerdo con los acuerdos internacionales, una estación de monitoreo regional y de línea de base debe ubicarse a una distancia de 40 a 60 km de las grandes fuentes de contaminación en el lado de sotavento. En los territorios adyacentes a la estación, dentro de un radio de 40 a 400 km, la naturaleza de la actividad humana no debe cambiar. También se determinó que las muestras de aire deben tomarse a una altura de al menos 10 m sobre la superficie de la vegetación.
En las estaciones de monitoreo de fondo, la calidad del aire atmosférico es monitoreada por indicadores físicos, químicos y biológicos.
La necesidad de organizar el control de la contaminación del aire atmosférico en la zona de intenso impacto antropogénico está determinada por estudios preliminares experimentales (dentro de 1-2 años) y teóricos utilizando métodos de modelado matemático y físico. Este enfoque permite evaluar el grado de contaminación por una u otra mezcla de aire atmosférico en una ciudad o cualquier otro asentamiento donde existen fuentes fijas y móviles de emisión de sustancias nocivas.
Para obtener información representativa sobre la variabilidad espacial y temporal de la contaminación del aire, es necesario realizar un estudio preliminar de las condiciones meteorológicas y la naturaleza de la variabilidad espacial y temporal de la contaminación del aire utilizando vehículos móviles. Para ello, se suele utilizar un laboratorio móvil para tomar y, a veces, analizar muestras de aire durante las paradas. Este método de examen se llama reconocimiento. Es muy utilizado en el extranjero.
Se aplica una cuadrícula regular al mapa-esquema de la ciudad (asentamiento, distrito) con un paso de 0,1; 0,5 o 1,0 km. Sobre el terreno, según un programa especialmente desarrollado de muestreo aleatorio, se toman y analizan muestras en puntos que coinciden con los nodos de la cuadrícula superpuesta en el mapa esquemático. Para obtener valores promedio estadísticamente confiables de las concentraciones medidas, se lleva a cabo el análisis de combinaciones de puntos en la cuadrícula, unidos en cuadrados, por ejemplo, con un área de 2-4 km 2, teniendo en cuenta el viento direcciones en direcciones. Este método le permite identificar tanto los límites de los complejos y nodos industriales como la zona de su influencia. Esto brinda la posibilidad de comparar los resultados obtenidos con los datos calculados de modelos matemáticos. El uso de métodos de modelado en estos trabajos es obligatorio.
Si se encuentra que existe la posibilidad de un aumento en la concentración de una impureza por encima de los estándares establecidos, entonces se debe monitorear el contenido de dicha impureza en la zona identificada. Si no existe tal probabilidad y no existen perspectivas para el desarrollo de la industria, la energía y el transporte motorizado, no es aconsejable el establecimiento de puestos fijos de observación del estado del aire atmosférico. Esta conclusión no se aplica a la organización de observaciones del nivel de fondo de la contaminación del aire fuera de los asentamientos.
Habiendo establecido el grado de contaminación del aire atmosférico por todas las impurezas emitidas por las fuentes existentes y las previstas para su construcción y puesta en servicio, así como la naturaleza de los cambios en los campos de concentración de impurezas sobre el territorio y en el tiempo, teniendo en cuenta los mapas de contaminación del aire construidos sobre la base de los resultados del modelado matemático y físico, se puede comenzar a desarrollar un esquema de ubicación de puestos de observación estacionarios en el territorio de la ciudad y el programa de su trabajo. El programa se desarrolla en base a las tareas de cada punto de medición y las características de la variabilidad de la concentración de cada impureza en el aire atmosférico.
Al colocar puestos de observación, se da preferencia a las áreas residenciales con la mayor densidad de población, donde son posibles los casos de superación de los valores umbral establecidos de indicadores higiénicos de MPC. Se deben realizar observaciones para todas las impurezas cuyos niveles excedan el MPC.
Es obligatorio medir los principales contaminantes del aire más comunes: polvo, dióxido de azufre, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno. La elección de otras sustancias que requieren control está determinada por las características específicas de la producción y las emisiones en un área determinada, la frecuencia de superación del MPC.
Un método importante para controlar el transporte transfronterizo de flujos mundiales de impurezas transportadas a largas distancias desde el lugar de liberación es un sistema de estaciones terrestres y aéreas asociadas con modelos matemáticos de la distribución de impurezas. La red de estaciones de transferencia transfronteriza está equipada con sistemas de muestreo de gases y aerosoles, recolección de precipitaciones secas y húmedas y análisis del contenido de impurezas en las muestras tomadas. La información llega a los centros de síntesis meteorológica, que realizan:
· recopilación, análisis y almacenamiento de información sobre la transferencia transfronteriza de impurezas en la atmósfera;
· previsión de la transferencia de impurezas en base a datos meteorológicos;
· identificación de áreas y fuentes de emisión;
registro y cálculo de la precipitación de impurezas del aire atmosférico sobre la superficie subyacente y otros trabajos.
A los efectos de la comparabilidad de los resultados de las observaciones obtenidas en diferentes condiciones geográficas y temporales, se utilizan métodos unificados unificados de muestreo y análisis de muestras, procesamiento y transmisión de información.
La información recibida en la red de observación se divide en tres categorías según el grado de urgencia: emergencia, operativa y de régimen. La información de emergencia contiene información sobre cambios abruptos en los niveles de contaminación del aire atmosférico y se transmite a las organizaciones relevantes (controladoras, económicas) de inmediato. La información operativa contiene resultados generalizados de observaciones durante un mes e información del régimen, durante un año. La información sobre las dos últimas categorías se transmite a las organizaciones interesadas y de control en los términos de su acumulación: mensual y anual. La información del régimen, que contiene datos sobre los niveles promedio y más alto de contaminación del aire durante un largo período, se utiliza para planificar medidas para proteger la atmósfera, establecer estándares de emisión y evaluar el daño causado a la economía nacional por la contaminación del aire.
En 2012 se ha realizado el seguimiento del estado del aire atmosférico en 36 estaciones automáticas de control de la contaminación atmosférica (ASKZA), que miden las 24 horas, en tiempo real, el contenido de 22 contaminantes en el aire atmosférico, típicos de las emisiones de origen antrópico en Moscú, incluyendo partículas suspendidas de menos de 10 micras y menos de 2,5 micras de tamaño (PM10 y PM2,5, respectivamente) y compuestos orgánicos. En 2012, se completó el trabajo de puesta en servicio del Lyublino ASKZA, dado de baja temporalmente en años anteriores, en el Distrito Administrativo Sudeste de Moscú. Las estaciones están ubicadas en todos los distritos, a diferentes distancias del centro de la ciudad y cubren varias áreas funcionales. Cerca de las carreteras hay 3 estaciones y 7 estaciones en el tercer anillo de transporte, en zonas residenciales - 9, natural - 2, 9 estaciones están ubicadas en zonas residenciales que se ven afectadas directamente por las emisiones de las empresas industriales (según el comportamiento del grupo de sustancias "indicadoras" bajo condiciones climáticas conocidas, influencia significativa de empresas como JSC Gazpromneft-Moscow Oil Refinery, plantas de tratamiento de aguas residuales Kuryanovsky y Lyubertsy, CHPP-26, CHPP-21, vertederos de residuos sólidos en Kozhukhovo y algunos otros). Hay dos estaciones fuera de la ciudad para controlar la transferencia de contaminación y una estación de tres niveles en la torre de televisión Ostankino (incluso para analizar el impacto de las emisiones de las tuberías CHP altas en la formación de un nivel superficial de contaminación). Contaminantes típicos de las emisiones de la mayoría de las fuentes antropogénicas, como monóxido de carbono (CO), dióxido de nitrógeno (NO 2), óxido de nitrógeno (NO), compuestos de hidrocarburos totales (CH x), ozono (O 3), sólidos en suspensión con tamaños inferiores a 10 micras y menos de 2,5 micras (PM 10 y PM 2,5 respectivamente), el dióxido de azufre (SO 2 ) se controla en toda la ciudad, el contenido de sustancias específicas (H 2 S, NH 3) se controla cerca de las fuentes, en el tercer transporte Se miden los contaminantes del anillo 16 (incluyendo formaldehído, fenol, benceno, tolueno, estireno, etilbenceno, etc.).
En términos de provisión de Moscú con estaciones automáticas, parámetros controlados, métodos y medios de control, el sistema de monitoreo de Moscú también cumple con los requisitos de las directivas de la UE (Dir. 2008/50/EC).
Las mediciones en las estaciones se llevan a cabo de acuerdo con los requisitos federales para la uniformidad de las mediciones, los instrumentos se calibran y verifican periódicamente. Anteriormente, en 2011, los dispositivos de monitoreo de Moseco pasaron pruebas comparativas entre laboratorios como parte de la Intercalibración europea de instrumentos automáticos para medir ozono, monóxido de carbono, óxido y dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre organizada por el Centro de Cooperación con la OMS bajo la Agencia Federal de Medio Ambiente de la República Federal de Alemania (laboratorios de países de la región europea de la OMS participaron en la intercalibración).
Los datos sobre la contaminación del aire de ASKZA se envían en tiempo real al Fondo Unificado de la Ciudad para Datos de Monitoreo Ambiental (en el servidor de GPBU Mosecomonitoring). El centro de información y análisis almacena, analiza y procesa los datos de seguimiento. Se trabaja diariamente para asegurar la calidad de los datos. Las actividades de aseguramiento de la calidad incluyen el aseguramiento de la calidad de las mediciones (operación de los instrumentos de medición) y el control diario de la calidad de los datos (más de 51 mil indicadores por día), la ratificación anual de los datos.
Además de medir las concentraciones de contaminantes en estaciones automáticas, se monitorean parámetros meteorológicos que inciden en las condiciones para la dispersión de impurezas nocivas. Los resultados de las mediciones son necesarios para el análisis de los datos de monitoreo de la contaminación del aire y el desarrollo de métodos de pronóstico de la contaminación atmosférica. En todas las estaciones se controla la velocidad y dirección del viento, la temperatura, la presión y la humedad. Desde la torre de televisión Ostankino (puesto de gran altura), se reciben datos sobre la temperatura y el perfil del viento hasta una altura de 503 m, así como la presión, la humedad y la temperatura del "punto de rocío" a nivel de la superficie. Se instaló el radar meteorológico acústico (sodar) Volna-4 y el perfilador de temperatura MTP-5, que miden en tiempo real los perfiles de temperatura y viento y permiten determinar la intensidad de la mezcla vertical del aire y la altura de la capa de mezcla, 9 pluviómetros automáticos .
El software desarrollado permitirá detectar rápidamente violaciones de los estándares establecidos para el contenido permisible de contaminantes en el aire atmosférico y realizar un análisis estadístico de la serie de mediciones.
monitoreo de aire de control automático
Los problemas regionales relacionados con la composición del aire atmosférico deben ser considerados sin interrupción de las características de la actividad humana y las condiciones naturales.
A pesar de las diferencias en las condiciones climáticas, meteorológicas, naturales y paisajísticas, hay mucho en común en la composición y regularidades de los procesos atmosféricos en las regiones urbanizadas. Esto es lo que permite discutir el problema desde un punto de vista determinista y realizar un monitoreo que, como se mencionó, consta de tres etapas: observación, evaluación y pronóstico del estado de la atmósfera en ciudades, regiones suburbanas y zonas de transición entre lugares. de actividad humana activa y lugares de su completa ausencia.
Uno de los principales contaminantes en masa es el dióxido de carbono. Junto con el oxígeno, es uno de los biógenos de la atmósfera, que está controlado principalmente por la biota. En el siglo XX. se observó un aumento en la concentración de CO 2, que aumentó en casi un 25% a lo largo de un siglo.
La contribución de Rusia a las emisiones de carbono a la atmósfera es muy grande y asciende a unos 800 millones de toneladas/año, es decir, algo menos del 13% de la cantidad total de carbono emitido a la atmósfera. Una de las razones del aumento de la concentración de CO 2 es la deforestación - alrededor de 50 millones de toneladas / año, otra razón - la pérdida de humus en las tierras de cultivo - alrededor de 80 millones de toneladas / año. En las áreas drenadas se produce “quema de turba” por la actividad de hongos y microorganismos (el área de drenaje es de 6,2 millones de hectáreas), pero es difícil estimar la liberación anual de carbono. También es difícil estimar las emisiones de dióxido de carbono resultantes de su liberación parcial de las trampas frías en los humedales de Rusia, pero el valor puede llegar a cientos de millones de toneladas por año.
Los procesos que tienen lugar en los territorios pantanosos e inundados del norte de Rusia también contribuyen a las emisiones de otro gas de efecto invernadero, el metano CH 4, ya que, como resultado del impacto antropogénico, la actividad del "filtro de metano" bacteriano en los suelos humedecidos es interrumpido. Otra fuente de metano son las fugas de gas de los pozos de petróleo y gas (principalmente en Siberia occidental).
Un importante gas de efecto invernadero (un grupo de gases) son los clorofluorocarbonos, gases de origen puramente antropogénico. El dióxido de carbono, el metano y los clorofluorocarbonos aportan, respectivamente, el 49%, 19% y 14% del posible efecto invernadero.
El papel principal en las emisiones de gases de efecto invernadero pertenece al CO 2 , cuya fuente principal es el sector energético, la combustión de combustibles fósiles (Fig. 2.1). Cierta disminución en la proporción de óxido nítrico N 2 0 en la emisión total está asociada con una disminución en el uso de fertilizantes nitrogenados, debido a la situación económica de los productores agrícolas.
Arroz. 2.1. Emisión antropogénica de gases de efecto invernadero en RF excluyendo el uso de la tierra, el cambio de uso de la tierra y la silvicultura
En 123 ciudades (54,2 millones de personas, que es el 52% de la población urbana de Rusia), la población está expuesta a una contaminación del aire alta y muy alta, de los cuales 13 sujetos (Moscú, San Petersburgo, Astrakhan, Novosibirsk, Omsk, Orenburg , las regiones de Samara y Sverdlovsk (y Ekaterimburgo), los territorios de Kamchatka y Khabarovsk, la República de Chuvash, la República de Khakassia y el Okrug autónomo de Taimyr) - más del 75% de la población urbana.
La lista prioritaria de ciudades rusas con niveles muy altos de contaminación del aire (API > 14) en 2012 incluía 28 ciudades con una población total de 19,1 millones de personas (Fig. 2.2), y en 2013 - 30 ciudades con 18,7 millones de habitantes.
En casi todas las ciudades, los niveles muy altos de contaminación están asociados con concentraciones significativas de benzo(a)pireno, formaldehído, sólidos en suspensión, dióxido de nitrógeno y fenol (Cuadro 2.1).
La Lista de Prioridades incluye tres ciudades con empresas petroquímicas y de refinación de petróleo, seis ciudades con empresas de metalurgia no ferrosa y de la industria química.
Número de ciudades (%) donde los niveles de contaminación son muy altos (API>14) , alto (7-13) . elevado (5-6), bajo (
Arroz.
Tabla 2.1.La tendencia de los cambios en las concentraciones promedio de impurezas en las ciudades de la Federación Rusa para el período 2008-2012.
pereza. En muchas ciudades, las empresas de combustible y energía y los vehículos a motor contribuyen decisivamente a la contaminación.
Las corrientes de aire transportan contaminantes mucho más allá de los límites de las ciudades y las zonas industriales, por lo que los contaminantes se encuentran en casi todas partes del territorio de Rusia. Las características regionales de la contaminación del aire de fondo en Rusia corresponden a la distribución de la población y la industria: es mayor en la parte europea, y en Siberia y el Lejano Oriente, por regla general, es un orden de magnitud menor.
En la mayor parte del territorio de Rusia, no hay una distribución significativa de la precipitación ácida (el pH del agua derretida suele ser de 5,5 a 6,0), que cae principalmente en el noroeste de la parte europea de Rusia, en Karelia y en el Península de Kola.
La organización de las observaciones del nivel de contaminación atmosférica en ciudades y pueblos se lleva a cabo de acuerdo con GOST 17.2.3.01 - 86 “Protección de la naturaleza. Atmósfera. Normas para el control de la calidad del aire en los asentamientos. Los niveles de contaminación atmosférica son monitoreados correo, que es un lugar preseleccionado a tal efecto (un punto del terreno), sobre el que se ubica un pabellón o un coche equipado con los dispositivos adecuados.
Puestos de observación se instalan tres categorías: estacionario, ruta y móvil (under-flare).
puesto estacionario diseñado para proporcionar un registro continuo del contenido de contaminantes o un muestreo regular del aire para su posterior análisis. Los postes estacionarios se distinguen de los fijos, que están diseñados para detectar mediciones a largo plazo del contenido de los principales y más comunes contaminantes específicos.
mensaje de ruta está diseñado para muestreo de aire regular cuando no es posible (no práctico) establecer un puesto o es necesario estudiar con más detalle el estado de contaminación del aire en ciertas áreas, por ejemplo, en nuevas áreas residenciales.
Puesto móvil (debajo de la antorcha) sirve para la toma de muestras bajo soplete de humo (gas) para identificar la zona de influencia de una determinada fuente de emisiones industriales.
Postes estacionarios equipado con pabellones especiales, que se instalan en lugares preseleccionados. Las observaciones en los puestos de ruta se realizan mediante un laboratorio móvil equipado con los equipos e instrumentos necesarios. Mensajes de ruta también instalado en puntos preseleccionados. Un coche recorre alrededor de 4...5 puntos por día laborable. El orden en que un automóvil recorre las majas de la ruta seleccionada debe ser el mismo, de modo que la determinación de las concentraciones de impurezas se realice a intervalos regulares. Las observaciones bajo la antorcha de la empresa también se llevan a cabo con la ayuda de un vehículo especialmente equipado. Postes debajo de la antorcha son puntos ubicados a distancias fijas de la fuente. Se mueven de acuerdo con la dirección de la antorcha de la fuente de emisión encuestada.
Cada puesto, independientemente de la categoría, está ubicado en un área abierta ventilada por todos lados (sobre asfalto, suelo duro, césped).
Postes estacionarios y de ruta se organizan en lugares seleccionados teniendo en cuenta el estudio preliminar preceptivo de contaminación del aire urbano por emisiones industriales, emisiones vehiculares, domiciliarias y de otras fuentes, así como teniendo en cuenta el estudio de las condiciones meteorológicas para la dispersión de impurezas a través de observaciones episódicas y cálculos de campos de máxima concentración de impurezas. En este caso, se debe tener en cuenta la repetibilidad de la dirección del viento sobre el territorio de la ciudad. En ciertas direcciones, las emisiones de numerosas empresas pueden crear una llamarada común, acorde con la antorcha de una gran fuente. Si la frecuencia de tales direcciones de viento es alta, entonces la zona del nivel promedio más alto de contaminación se formará a una distancia de 2...4 km del grupo principal de empresas, y algunas veces puede ubicarse en las afueras de la ciudad. Para caracterizar la distribución de la concentración de impurezas en la ciudad, los postes deben instalarse primero en aquellas áreas residenciales donde son posibles los niveles promedio más altos de contaminación, luego en el centro administrativo del asentamiento y en áreas residenciales con varios tipos de edificios, así como en parques y áreas de recreación. Las áreas más contaminadas incluyen las zonas de las concentraciones máximas máximas únicas y promedio diarias. Estas concentraciones son creadas por emisiones industriales. Dichas zonas están ubicadas a una distancia de 0,5 ... 2 km de las fuentes de emisiones bajas y de 2 ... 3 km de las altas. Tales concentraciones también pueden crear carreteras de tráfico pesado, ya que la influencia de la carretera se detecta solo en las inmediaciones de la misma (a una distancia de 50 ... 100 m).
Las observaciones periódicas en los puestos estacionarios se llevan a cabo de acuerdo con uno de los cuatro programas de observación: completo (P), incompleto (NP), reducido (SS), diario (D).
1.Programa completo observaciones está diseñado para obtener información sobre concentraciones diarias promedio y de una sola vez. Las observaciones en este caso se realizan diariamente mediante registro continuo utilizando dispositivos automáticos o discretamente, a intervalos regulares, al menos cuatro veces con muestreo obligatorio a la 1, 7, 13 y 19 horas hora local estándar.
2. Programa parcial las observaciones se llevan a cabo para obtener información sobre concentraciones únicas diariamente a las 07:00, 13:00 y 19:00 hora estándar local.
3. Según el programa reducido las observaciones se llevan a cabo para obtener información solo sobre concentraciones individuales diariamente a las 07:00 y 13:00 hora estándar local. Se permite realizar observaciones bajo un programa reducido a temperaturas del aire por debajo de 45 °C y en lugares donde las concentraciones mensuales promedio están por debajo de 1/20 del MPC máximo único o por debajo del límite inferior del rango de medición de concentración de impurezas por el método utilizado.
Está permitido realizar observaciones en un horario móvil: a las 7, 10 y 13 horas, los martes, jueves y sábados, a las 16, 19 y 22 horas, los lunes, miércoles y viernes. Las observaciones de gráficos móviles están diseñadas para proporcionar información sobre concentraciones individuales.
4. Programa diario el muestreo está diseñado para obtener información sobre la concentración diaria promedio. A diferencia del programa completo, las observaciones en este caso se realizan mediante un muestreo diario continuo, mientras que se excluye la obtención de valores de concentración únicos. Todos los programas de observación proporcionan información sobre concentraciones medias mensuales, medias anuales y medias durante un período más largo.
