2.3.1 Övervakning av föroreningskällor
Stockholmskonferensen (1972) om miljön markerade början på skapandet av globala miljöövervakningssystem (GEMS / GEMS), inklusive ett system för att övervaka tillståndet för atmosfärisk luft. Det sistnämnda är ett komplext informationssystem som arbetar med data på alla terrestra skalor och nivåer, från global nivå till effektnivåer.
I allmänhet är det bekvämt att representera hela luftövervakningssystemet i form av en pyramid, längst upp i vilken bakgrundsmätningar utförs på de renaste platserna på planeten, tusentals kilometer bort från platser för aktiv mänsklig aktivitet ( d.v.s. global bakgrundsövervakning utförs. Under denna pyramid finns systemet regional övervakning, ännu lägre - påverkan.Den sista termen kommer från det engelska ordet "impact", vilket betyder direkt påverkan (impact). Således är effektövervakningssystem geografiskt belägen på platser för aktiv mänsklig aktivitet.
Systemet skulle vara ofullständigt om det inte inkluderade övervakning av utsläppskällor hos företagen själva (källövervakning). Det antogs att sådana observationer skulle utföras på företagen själva av de tjänster som finns tillgängliga eller skapas där, eller med hjälp av externa tjänster. Under villkoren för en väletablerad ekonomi och ett utvecklat regelverk och rättsliga ramar för marknadsländer, anpassade sig de senare ganska snabbt (även om det inte smärtfritt!) för att kontrollera miljösituationen från faktiskt två sidor (vilket innebär en kombination av kontroll av påverkanszoner och kontroll på själva företaget, som naturligtvis också ingår i påverkanszonen).
Övervakning av källor hos ryska företag utförs också av interna tjänster. Detta görs dock inte överallt, utan bara på de största, mest avancerade företagen eller företagen med ökad fara. Dessutom har den senaste tidens ekonomiska situation blivit ett stort hinder för utvecklingen av anläggningskontroll av utsläppskällor. I verkligheten visade sig den nämnda luftövervakningspyramiden i Ryssland "hänga i luften". Det är därför som projektet med det enhetliga systemet för miljöobservationer (EGSEN) tilldelar övervakningen av källor en viktig plats i det övergripande systemet för miljöobservationer.
Det är tillrådligt att isolera alla möjliga källor till gasutsläpp och styra de uppsamlade gaserna till lämpliga renings- och neutraliseringssystem. I detta fall kan inte bara miljömål uppnås, utan också en viss ekonomisk fördel kan erhållas från återvinning av värdefulla komponenter. I det här fallet talar man om organiserade källor för gasutsläpp. Tyvärr kan inte alla källor isoleras; ett målmedvetet utflöde av gaser genom rör och gaskanaler in i behandlingsprocessens utrustning organiseras.
Beroende på graden av perfektion av produktionen sträcker sig organiserade källor i termer av kapacitet från 0 % (imperfekt produktion) till nästan 100 % (perfekt produktion). För ryska företag är denna siffra nära 30 % i genomsnitt. Resterande 70 % av gasutsläppen avleds genom fönster, takfönster och andra verkstadsläckor. Detta skapar en oorganiserad, som regel, arealfrisättning.
Enligt källornas geometriska egenskaper kan de delas in i punktkällor, linjära och areella källor. Villkoret för dessa begrepp är uppenbart. Staden, som en källa till luftföroreningar, kan betraktas som en punkt (på kartan). Samtidigt kan det inte betraktas som en punkt när man beskriver spridningen av föroreningar över avstånd i storleksordningen av själva stadens diameter. I det här fallet är staden en arealkälla. Ett exempel på en linjär källa är en motorväg. De introducerade begreppen är viktiga för att modellera processerna för föroreningsutbredning i atmosfären.
Typer av föroreningar. Tillsammans med källornas karaktär är det viktigt att ta hänsyn till graden av konservatism hos 3B. En inblandning anses vara helt konservativ om ämnet som sprids i rymden inte reagerar, inte absorberas av regndroppar, inte genomgår fotokemiska omvandlingar, inte adsorberas av jord, etc. Sådana ämnen har mycket lång livslängd i atmosfären och transporteras därför långa sträckor med luftströmmar utan förändring. Man tror att om livslängden för en förorening överstiger 1 år, kan den klassificeras som global. Global 3B, som släpps ut på ett ställe, är efter ett år så väl blandade i atmosfären att deras koncentration blir nästan densamma. CO2, freoner och superekotoxiska ämnen som dioxiner, dibensofuraner och PCB kan tjäna som exempel på globala föroreningar. GZV skapar problem på planetarisk skala.
Regionala 3Bs har antingen en kortare livslängd eller släpps ut i en mängd som endast är betydande inom regionen, och inte hela planeten; de uppstår som ett resultat av regional mänsklig verksamhet och skapar problem på regional nivå.
Lokala 3B har antingen en ännu kortare livslängd eller så är antalet så litet att effekterna av sådana 3B på regional nivå inte bör beaktas. Effekten av dessa 3B är betydande endast på denna plats. I de allra flesta fall har lokala miljönämnder att göra med lokala 3B:er.
Icke-konservativ 3B som genomgår fysikaliska och kemiska omvandlingar omvandlas till andra ämnen och produkter, som kan visa sig vara antingen mindre eller mer giftig än originalet (primär 3B). Sekundära ämnen och produkter, som har andra egenskaper än primära, hittar sina egna geofysiska och biologiska barriärer som hindrar dem från att röra sig i rymden. För organisationen av övervakning (särskilt komplex, när observationer utförs i alla miljöer, inklusive den biotiska), är det mycket viktigt att upptäcka dessa barriärer, eftersom 3B ackumuleras exakt på barriärerna och i deras omedelbara närhet. En sådan ideologi gör övervakningen mycket billigare, eftersom den öppnar upp för en övervakningsmetod som inte kräver detaljerad observation av miljöföroreningar i rum och tid.
Det är känt att den effektiva transporten av 3B över långa avstånd i rymden sker huvudsakligen genom luft, även för de ämnen som har mycket låga partialtryck av sina ångor (till exempel PCB, dioxiner). Men i detta fall sker överföringen i ett tillstånd som är adsorberat på aerosolpartiklar, och barriärer (jordar, bottensediment, platser för ackumulering av dödmassa av djur- och växtorganismer, etc.) blir de deponerande elementen i ekosystemen.
Inte alla 3B bör betraktas som observationsobjekt i olika övervakningsprogram, utan endast prioriterade sådana. Detta beror främst på de vitt skilda effekterna av 3B på människors hälsa. Eftersom övervakningsprogrammen som diskuteras i denna handbok är specifikt inriktade på att bevara människors hälsa (det homocentriska begreppet övervakning), är de sanitära och hygieniska aspekterna huvudprioriteten för att fastställa prioriteringen. I allmänhet demonstrerades metodiken för att välja prioriterade ämnen av en expertgrupp som förberedde besluten från den redan namngivna Stockholmskonferensen (en expertgrupp som arbetade fram till 1972 i Nairobi). Enligt denna metod är de avgörande faktorerna vid val av prioritet för ämnen följande:
1) storleken på den faktiska eller potentiella påverkan på människors hälsa, klimat och ekosystem;
2) tendens hos 3B till nedbrytning eller ackumulering i mänskliga vävnader och delar av dess trofiska kedjor;
3) möjligheten till 3B-transformation i olika miljöer och system, såväl som möjligheten till bildning av sekundär 3B som är mer toxiska eller mer benägna att ackumuleras i mänskliga vävnader;
4) rörlighet 3B;
5) faktiska eller möjliga trender i 3B-koncentrationer i miljön;
6) exponeringsfrekvens;
7) möjligheten att övervaka 3V.
2.3.2 Funktioner i övervakningsprogram
Låt oss överväga ett systematiskt tillvägagångssätt för analys av observationsdata i olika övervakningsprogram och identifiera vilka egenskaper faktorn för den geografiska skalan av observationer introducerar vid genomförandet av ett visst program.
Källövervakning. Sammansättningen av gasutsläpp i källan bestäms helt i kvalitativa och kvantitativa termer av teknologin och dess perfektion. Nivåerna av 3B-koncentrationer i källan överstiger MPC med tiotusentals gånger. Den analytiska uppgiften är inte svår, eftersom sammansättningen är känd och ganska stabil, och koncentrationsnivåerna är höga och kräver inte förkoncentration av provet. Svårighetens vikt är förknippad med att ta ett representativt prov från källan, eftersom gasflöden ofta är heterogena, upphettade till en hög temperatur och olikformiga i tid och diameter hos gaskanalen. Beröringsfria analysmetoder som inte kräver provtagning är lovande här. Denna övervakningsnivå täcks inte av denna handbok.
Konsekvensövervakning. Sammansättningen och koncentrationsnivåerna bestäms till stor del (men inte helt) av de produktionstekniker som skapar föroreningar. I det här fallet börjar fysiska och kemiska processer i miljön och meteorologiska förhållanden spela en betydande roll för att skapa de observerade nivåerna av 3B-koncentrationer. De senare överstiger ibland MPC med dussintals gånger. Det finns ett nära samband mellan källornas placering, deras egenskaper, vindriktning och hastighet, och 3B-koncentrationsfält. Observationer utförs vid stationära, mobila och under-fackelposter. Stationära stolpar är utrustade med meteorologisk utrustning och anordningar för övervakning av 3-4 prioriterade ämnen. Mobila stolpar - laboratorier på hjul som tjänar till att klargöra platsen för stationära stolpar. Ett sådant förtydligande krävs i samband med den ekonomiska aktivitetens dynamik och förändringar i utvecklingens karaktär. Under fakkelstolpar övervakar spridningen av utsläpp från fabrikens skorstenar och rapporterar fall av kritiska situationer, särskilt under NMU:s förhållanden. Sådana tjänster är också utrustade med mobila laboratorier.
Regional övervakning. Ett betydande avstånd från företagen leder till att nivåerna av 3B-koncentrationer ligger närmare bakgrunden, vanligtvis inom MPC eller ännu lägre. Det analytiska problemet blir mer komplicerat, inte bara på grund av behovet av preliminär koncentration av föroreningar, utan också på grund av den starka variationen i deras värden och kvalitativa sammansättning. Övervakning avser i detta fall flyganalytiska uppgifter där luftströmmarnas roll är exceptionellt stor. Det är nödvändigt att ta hänsyn till all regional verksamhet, inklusive jordbruksverksamhet, och det är inte lätt att fastställa en direkt koppling mellan luftföroreningar och specifik teknik. Vanligtvis har man att göra med ett antal sekundära ämnen som härrör från fotokemiska och biologiska processer.
Regional övervakning gör det möjligt att sammanfoga data om påverkan och data från den globala bakgrundsövervakningen, och gör det också möjligt att identifiera de huvudsakliga sätten att sprida 3B över långa avstånd. Direkt information om tillståndet för luftföroreningar på regional nivå kan erhållas från observationer i små tätorter belägna långt från stora städer, förutsatt att det inte finns några källor till luftföroreningar i dessa punkter. Information om regional bakgrund för luftföroreningar erhålls också från data från ett nätverk av observationsplatser för gränsöverskridande transporter av föroreningar.
En indirekt indikator på tillståndet för luftföroreningar kan vara data om den kemiska sammansättningen av prover av atmosfärisk nederbörd och snötäcke. Dessa data karakteriserar föroreningen av atmosfärsskiktet där moln bildas, gasutbyte sker och från vilket nederbörd och torrsubstans faller i frånvaro av nederbörd.
Data om innehållet av ämnen i snötäcket är det viktigaste materialet för att bedöma regionala luftföroreningar på vintern över stora delar av landet och identifiera spridningsområdet för föroreningar från industricentra och städer. Kemisk analys av innehållet av skadliga ämnen utförs med metoder som används vid studier av antingen nederbördsprover eller luftprover.
Global övervakning.Ökningen av utsläpp av skadliga ämnen till atmosfären till följd av industrialiserings- och urbaniseringsprocesser leder till en ökning av innehållet av föroreningar på avsevärt avstånd från föroreningskällor och till globala förändringar i atmosfärens sammansättning, vilket i sin tur kan leda till till många oönskade konsekvenser, inkl. och till klimatförändringarna. I detta avseende är det nödvändigt att bestämma och ständigt övervaka nivån av luftföroreningar långt bortom zonen för direkta åtgärder från industriella källor och trenden för dess ytterligare förändringar.
På 1960-talet skapade Världsmeteorologiska organisationen (WMO) ett världsomspännande nätverk av stationer för övervakning av bakgrundsföroreningar i atmosfären (BATTMon). Dess mål var att få information om bakgrundskoncentrationsnivåerna av atmosfäriska beståndsdelar, deras variationer och långsiktiga förändringar, som kan användas för att bedöma påverkan av mänskliga aktiviteter på atmosfärens tillstånd.
Den växande svårighetsgraden av problemet med miljöföroreningar på global skala ledde till skapandet på sjuttiotalet av FN:s kommitté för miljö (UNEP), som beslutade att skapa ett globalt miljöövervakningssystem (GEMS), utformat för att övervaka bakgrunden tillståndet för biosfären som helhet och i första hand för processerna för dess förorening.
Atmosfäriska övervakningsstationer i bakgrunden (BAP-MoN-stationer) ansvarar för att utföra observationer och i rätt tid skicka mottagna primärdata till de hydrometeorologiska avdelningarna (UGM) och Main Geophysical Observatory (GTO) uppkallad efter A.I. A.I. Voeikova.
UGM har till uppgift att säkerställa och kontrollera driften av bakgrundsstationer, samt att införa nya metoder för att övervaka bakgrundstillståndet i atmosfären som föreslås för nätverket. GGO är ett nationellt vetenskapligt och metodologiskt centrum för bakgrundsövervakning av atmosfären inom ramen för BAP-MoN-programmet.
Stationsplacering. Integrerade bakgrundsövervakningsstationer (ICFM) bör vara representativa för den givna regionen när det gäller deras landskap och klimategenskaper.
Efter att ha valt området är det nödvändigt att ta hänsyn till de föroreningskällor som finns i området. I närvaro av stora lokala källor (administrativa och industriella centra med en befolkning på mer än 500 tusen människor), bör avståndet till SKFM-observationsplatsen vara minst 100 km. Om detta inte är möjligt, bör SCFM placeras på ett sådant sätt att repeterbarheten av luftflödet, som orsakar överföring av föroreningar från källan i riktning mot stationen, inte överstiger 20-30%.
SCFM inkluderar en stationär observationsplats och ett kemiskt laboratorium. Observationsområdet består av provtagningsplatser, hydroposter och i vissa fall observationsbrunnar. På platsen utförs provtagning av atmosfärisk luft och nederbörd, vatten, jord, vegetation samt hydrometeorologiska och geofysiska mätningar.
En plats som mäter 50x50 m, på vilken provtagningsinstallationer och mätinstrument finns, kallas bakgrundsstationens referensplats (bas). Det bör placeras på ett plant område av landskapet med en låg grad av horisontstängning, bort från byggnader, skogsbälten, kullar och andra hinder som bidrar till förekomsten av lokala orografiska störningar. Platsen kommer att utrustas med luftprovtagningsenheter, sedimentuppsamlare, gasanalysatorer och en standarduppsättning meteorologiska instrument.
Stationens kemiska laboratorium är beläget på ett avstånd av högst 500 m från referensplatsen, laboratoriet bearbetar och analyserar den del av proverna som inte kan skickas till det regionala laboratoriet: innehållet av suspenderade partiklar (damm), sulfater och svaveldioxid i den atmosfäriska luften; mätning av pH, elektrisk ledningsförmåga, koncentration av anjoner och katjoner i atmosfärisk nederbörd.
BAPMON-stationer - bakgrundsstationer är indelade i tre kategorier: bas, regional och kontinental.
Basstationer bör placeras på de renaste platserna, i bergen, på isolerade öar. Basstationernas huvuduppgift är att kontrollera den globala bakgrundsnivån av luftföroreningar, som inte påverkas av några lokala källor.
Regionala stationer bör placeras på landsbygden, minst 40 km från stora föroreningskällor. Deras syfte är att upptäcka långvariga fluktuationer i atmosfäriska komponenter i stationsområdet på grund av förändringar i markanvändning och andra antropogena effekter.
Kontinentalstationer täcker ett bredare utbud av studier än regionala stationer. De bör placeras i avlägsna områden så att det inte finns några källor inom en radie av 100 km som kan påverka lokala föroreningsnivåer.
2.3.3 Observationsprogram vid integrerade bakgrundsövervakningsstationer
På CPM-stationer implementeras en av principerna för bakgrundsövervakning - en omfattande studie av innehållet av föroreningar i ekosystemkomponenter. I detta avseende inkluderar SCFM:s observationsprogram systematiska mätningar av innehållet av föroreningar samtidigt i alla medier (se tabell 10), kompletterat med hydrometeorologiska data.
Listan över ämnen som ingår i programmet är sammanställd med hänsyn till sådana egenskaper som deras prevalens och stabilitet i miljön, förmågan att migrera över långa avstånd, graden av negativ påverkan på biologiska och geofysiska system på olika nivåer.
I den atmosfäriska luften ska genomsnittliga dygnskoncentrationer mätas:
1) suspenderade fasta ämnen;
3) oxider av kol och kväve;
4) svaveldioxid;
5) sulfater;
6) 3,4-bens(a)pyren;
7) DDT och andra klororganiska föreningar;
8) bly, kadmium, kvicksilver, arsenik;
9) indikator på aerosolens grumlighet i atmosfären;
I nederbörd är koncentrationerna som ska mätas i totala månatliga prover:
1) bly, kvicksilver, kadmium, arsenik;
2) 3,4-bens(a)pyren;
3) DDT och andra klororganiska föreningar -RN;
4) anjoner och katjoner.
Meteorologiska observationer inkluderar observationer av:
1) lufttemperatur och luftfuktighet;
2) vindhastighet och vindriktning;
3) atmosfärstryck;
4) grumlighet (mängd, form, höjd);
5) solsken;
6) atmosfäriska fenomen (dimma, snöstormar, åskväder, dammstormar);
7) atmosfärisk nederbörd (mängd och intensitet);
8) snötäcke (höjd, fukthalt);
9) jordtemperatur (på ytan och på djupet);
10) markytans tillstånd;
11) strålning (direkt, spridd, total och reflekterad) och strålningsbalans;
12) gradienter av temperatur, fuktighet och vindhastighet på en höjd av 0,5-10m;
13) temperaturgradienter, markfuktighet på ett djup av 0-20 cm;
14) värmebalans.
Det obligatoriska programmet för observationer vid BAPMONs basstationer inkluderar observationer av svaveldioxidhalt, aerosolens grumlighet i atmosfären, strålning, suspenderade aerosolpartiklar, nederbörds kemiska sammansättning (tabell 2.6).
Vid regionala stationer omfattar observationsprogrammet mätning av atmosfärisk grumlighet, koncentrationen av suspenderade aerosolpartiklar och bestämning av den kemiska sammansättningen av atmosfärisk nederbörd.
Eventuella observationer under bakgrundsövervakningsprogrammet måste åtföljas av obligatoriska meteorologiska observationer. Därför är det önskvärt att utföra bakgrundsobservationer på basis av meteorologiska stationer.
Tabell 2.6 - Lista över komponenter som ska styras för SCFM
Utsläpp av föroreningar kan utföras i olika miljöer: atmosfär, vatten, jord. Utsläpp till atmosfären är de huvudsakliga källorna till efterföljande förorening av vatten och mark på regional skala, och i vissa fall på global skala.
I industricentra kan graden av luftföroreningar i atmosfären i vissa fall överstiga sanitära och hygieniska standarder. Arten av den tidsmässiga och rumsliga variationen av koncentrationerna av skadliga ämnen i den atmosfäriska luften bestäms av ett stort antal olika faktorer. Kunskap om mönstren för bildandet av nivåer av luftföroreningar i atmosfären, trender i deras förändringar är avgörande för att säkerställa den nödvändiga renheten i luftbassängen. Observationer av tillståndet för luftföroreningar utgör grunden för att identifiera regelbundenheter.
Tjänsten för observationer och kontroll av tillståndet för atmosfärisk luft består av två system: observationer (övervakning) och kontroll. Det första systemet tillhandahåller övervakning av atmosfärisk luftkvalitet i städer, städer och territorier som ligger utanför influenszonen från specifika föroreningskällor. Det andra systemet ger kontroll av föroreningskällor och reglering av utsläpp av skadliga ämnen till atmosfären.
Observationer av den atmosfäriska luftens tillstånd utförs i områden med intensiv antropogen påverkan (i städer, industri- och agroindustriella centra, etc.) och i områden på avstånd från föroreningskällor (i bakgrundsområden).
Bakgrundsobservationer inom ramen för ett särskilt program för bakgrundsmiljöövervakning utförs i biosfärområden och skyddade områden.
Biosfärreservat bedömer och förutsäger luftföroreningar i atmosfären genom att analysera innehållet av suspenderade partiklar, bly, kadmium, arsenik, kvicksilver, bens (a) pyren, sulfater, svaveldioxid, kväveoxid, koldioxid, ozon, DDT och andra organiska klorföreningar i det. . I bakgrundsmiljöövervakningsprogrammet ingår också bestämning av bakgrundsnivån av föroreningar av antropogent ursprung i alla miljöer, inklusive biota. Förutom att mäta tillståndet för luftföroreningar i atmosfären görs även meteorologiska mätningar vid bakgrundsstationer.
Vid övervakning av bakgrundsnivåerna av atmosfärisk luftförorening utvecklas modeller för överföring av föroreningar, och rollen av hydrometeorologiska och teknogena faktorer i överföringsprocesserna bestäms. På bakgrundsstationer studeras och förfinas: kriterier för att skapa ett observationsnätverk, listor över kontrollerade föroreningar, metoder för att övervaka och bearbeta mätdata, metoder för utbyte av information och instrument, metoder för internationellt samarbete. Således bör exempelvis enligt internationella överenskommelser en baslinje och regional övervakningsstation placeras på ett avstånd av 40-60 km från stora föroreningskällor på läsidan. I de territorier som gränsar till stationen, inom en radie av 40-400 km, bör karaktären av mänsklig aktivitet inte förändras. Det fastställdes också att luftprover skulle tas på en höjd av minst 10 m över vegetationsytan.
Vid bakgrundsövervakningsstationer övervakas luftkvaliteten i atmosfären med fysikaliska, kemiska och biologiska indikatorer.
Behovet av att organisera kontrollen av atmosfärisk luftförorening i zonen med intensiv antropogen påverkan bestäms av preliminära experimentella (inom 1-2 år) och teoretiska studier med matematiska och fysiska modelleringsmetoder. Detta tillvägagångssätt gör det möjligt att bedöma graden av förorening genom en eller annan inblandning av atmosfärisk luft i en stad eller någon annan bosättning där det finns stationära och mobila källor för utsläpp av skadliga ämnen.
För att få representativ information om luftföroreningars rumsliga och tidsmässiga variationer är det nödvändigt att genomföra en preliminär undersökning av meteorologiska förhållanden och karaktären av den rumsliga och tidsmässiga variationen av luftföroreningar med hjälp av mobila fordon. För detta används oftast ett mobilt laboratorium för att ta och ibland analysera luftprover vid stopp. Denna undersökningsmetod kallas spaning. Det används flitigt utomlands.
Ett vanligt rutnät tillämpas på kartschemat för staden (bosättning, distrikt) med ett steg på 0,1; 0,5 eller 1,0 km. På marken, enligt ett speciellt utvecklat program för slumpmässig provtagning, tas prover och analyseras vid punkter som sammanfaller med rutnätets noder överlagrade på den schematiska kartan. För att erhålla statistiskt tillförlitliga medelvärden av de uppmätta koncentrationerna, utförs analysen av kombinationer av punkter på nätet, kombinerade till rutor, till exempel med en yta på 2-4 km 2, med hänsyn till vind vägbeskrivningar i vägbeskrivningar. Denna metod låter dig identifiera både gränserna för industriella komplex och noder, och zonen för deras inflytande. Detta ger möjlighet att jämföra de erhållna resultaten med beräknade data från matematiska modeller. Användning av modelleringsmetoder i dessa arbeten är obligatorisk.
Om det visar sig att det finns en möjlighet till en ökning av koncentrationen av en förorening över de fastställda normerna, bör innehållet av en sådan förorening i den identifierade zonen övervakas. Om det inte finns någon sådan sannolikhet och det inte finns några utsikter för utvecklingen av industri, energi och motortransport, är det inte tillrådligt att inrätta stationära observationsplatser för tillståndet i atmosfären. Denna slutsats gäller inte organiseringen av observationer av bakgrundsnivån för luftföroreningar utanför bosättningar.
Efter att ha fastställt graden av atmosfärisk luftförorening av alla föroreningar som släpps ut från befintliga källor och de som planeras för konstruktion och driftsättning, såväl som arten av förändringar i koncentrationsfälten av föroreningar över territoriet och i tid, med hänsyn tagen till luftföroreningskartor som byggts baserat på resultaten av matematisk och fysisk modellering kan man börja utveckla ett schema för placering av stationära observationsposter på stadens territorium och programmet för deras arbete. Programmet är utvecklat baserat på uppgifterna för varje mätpunkt och egenskaperna hos variabiliteten av koncentrationen av varje förorening i den atmosfäriska luften.
Vid placering av observationsposter ges företräde till bostadsområden med den högsta befolkningstätheten, där fall av överskridande av de fastställda tröskelvärdena för hygieniska indikatorer för MPC är möjliga. Observationer bör utföras för alla föroreningar vars nivåer överstiger MPC.
Det är obligatoriskt att mäta de viktigaste, vanligaste luftföroreningarna: damm, svaveldioxid, kolmonoxid, kväveoxider. Valet av andra ämnen som kräver kontroll bestäms av specifikationerna för produktion och utsläpp i ett givet område, frekvensen av att överskrida MPC.
En viktig metod för att kontrollera den gränsöverskridande transporten av globala flöden av föroreningar som transporteras över långa avstånd från platsen för utsläppet är ett system av mark- och flygplansstationer associerade med matematiska modeller för fördelning av föroreningar. Nätverket av gränsöverskridande överföringsstationer är utrustat med system för provtagning av gas och aerosoler, uppsamling av torrt och vått nedfall och analys av innehållet av föroreningar i de tagna proverna. Information kommer till meteorologiska syntetiseringscentra, som utför:
· Insamling, analys och lagring av information om gränsöverskridande överföring av föroreningar i atmosfären.
· prognostisera överföringen av föroreningar baserat på meteorologiska data;
· Identifiering av utsläppsområden och källor;
registrering och beräkning av utfällning av föroreningar från atmosfärisk luft på den underliggande ytan och andra arbeten.
I syfte att jämföra resultaten av observationer som erhållits under olika geografiska och tidsmässiga förhållanden används enhetliga metoder för provtagning och analys av prover, bearbetning och överföring av information.
Informationen som tas emot på observationsnätverket är indelad i tre kategorier beroende på graden av brådska: nödsituation, operativ och regim. Nödinformation innehåller information om plötsliga förändringar i nivåerna av luftföroreningar i atmosfären och överförs omedelbart till relevanta (kontrollerande, ekonomiska) organisationer. Operativ information innehåller generaliserade resultat av observationer för en månad och regiminformation - för ett år. Information om de två sista kategorierna överförs till intresserade och kontrollerande organisationer när det gäller deras ackumulering: månadsvis och årligen. Regiminformation, som innehåller uppgifter om genomsnittliga och högsta nivåer av luftföroreningar under en lång period, används vid planering av åtgärder för att skydda atmosfären, fastställande av utsläppsnormer och bedömning av skadorna på samhällsekonomin av luftföroreningar.
Under 2012 genomfördes övervakning av tillståndet för atmosfärisk luft vid 36 automatiska övervakningsstationer för luftföroreningar (ASKZA), som dygnet runt i realtid mäter innehållet av 22 föroreningar i den atmosfäriska luften, typiska för utsläpp från antropogena källor i Moskva, inklusive suspenderade partiklar från mindre än 10 mikron och mindre än 2,5 mikron i storlek (PM10 respektive PM2,5) och organiska föreningar. Under 2012 slutfördes arbetet med idrifttagningen av Lyublino ASKZA, som tillfälligt avvecklats tidigare år, i det sydöstra administrativa distriktet i Moskva. Stationer finns i alla stadsdelar, på olika avstånd från stadskärnan och täcker olika funktionella områden. Nära motorvägar finns det 3 stationer och 7 stationer på den tredje transportringen, i bostadsområden - 9, naturliga - 2, 9 stationer ligger i bostadsområden som är direkt påverkade av utsläpp från industriföretag (enligt beteendet hos gruppen av "indikator" ämnen under kända väderförhållanden, betydande inflytande från sådana företag som JSC Gazpromneft-Moscow Oil Refinery, Kuryanovsky och Lyubertsy avloppsreningsverk, CHPP-26, CHPP-21, deponier för fast avfall i Kozhukhovo och några andra). Det finns två stationer utanför staden för att kontrollera överföringen av föroreningar och en tre-nivå station vid Ostankino TV-torn (inklusive för att analysera inverkan av utsläpp från höga kraftvärmerör på bildandet av en ytnivå av föroreningar). Föroreningar som är typiska för utsläpp från de flesta antropogena källor, såsom kolmonoxid (CO), kvävedioxid (NO 2), kväveoxid (NO), totala kolväteföreningar (CH x), ozon (O 3), suspenderade fasta ämnen med storlekar mindre än 10 mikron och mindre än 2,5 mikron (PM 10 respektive PM 2,5), svaveldioxid (SO 2) kontrolleras i hela staden, innehållet av specifika ämnen (H 2 S, NH 3) kontrolleras nära källor, på den tredje transporten ring 16 föroreningar mäts (inklusive formaldehyd, fenol, bensen, toluen, styren, etylbensen, etc.).
När det gäller tillhandahållandet av Moskva med automatiska stationer, kontrollerade parametrar, metoder och kontrollmedel, uppfyller Moskvas övervakningssystem också kraven i EU-direktiv (Dir. 2008/50/EC).
Mätningar på stationerna utförs i enlighet med federala krav för enhetlighet i mätningar, instrumenten kalibreras och verifieras regelbundet. Tidigare, 2011, klarade Mosecomonitoring-enheter interlaboratoriska jämförande tester som en del av den europeiska interkalibreringen av automatiska instrument för mätning av ozon, kolmonoxid, kväveoxid och -dioxid och svaveldioxid organiserad av Center for Cooperation with WHO under Federal Environment Agency of the Federal Environment Agency. Förbundsrepubliken Tyskland (laboratorier från länder i WHO:s europeiska region deltog i interkalibreringen).
Data om luftföroreningar från ASKZA skickas i realtid till Unified City Fund for Environmental Monitoring Data (på servern för GPBU "Mosecomonitoring"). Informations- och analyscentret lagrar, analyserar och bearbetar övervakningsdata. Arbete bedrivs dagligen för att säkerställa datakvaliteten. Kvalitetssäkringsaktiviteter inkluderar kvalitetssäkring av mätningar (drift av mätinstrument) och daglig datakvalitetskontroll (mer än 51 tusen indikatorer per dag), årlig dataratificering.
Förutom att mäta halterna av föroreningar på automatiska stationer övervakas meteorologiska parametrar som påverkar förutsättningarna för spridning av skadliga föroreningar. Mätresultaten är nödvändiga för analys av övervakningsdata för luftföroreningar och utveckling av metoder för att prognostisera luftföroreningar. Vindhastighet och vindriktning, temperatur, tryck och luftfuktighet styrs på alla stationer. Från TV-tornet Ostankino (höghöjdspost) tas data emot om temperatur och vindprofil upp till en höjd av 503 m, samt tryck, luftfuktighet och temperatur för "daggpunkten" på ytan. Volna-4 meteorologisk akustisk radar (sodar) och MTP-5 temperaturprofiler installerades, som mäter temperatur och vindprofiler i realtid och gör det möjligt att bestämma intensiteten av vertikal luftblandning och höjden på blandningslagret, 9 automatiska regnmätare .
Den utvecklade mjukvaran kommer att göra det möjligt att snabbt upptäcka överträdelser av de etablerade standarderna för tillåtet innehåll av föroreningar i den atmosfäriska luften och att utföra en statistisk analys av mätserier.
automatisk styrluftövervakning
Regionala problem relaterade till sammansättningen av atmosfärisk luft måste beaktas utan avbrott från egenskaperna hos mänsklig aktivitet och naturliga förhållanden.
Trots skillnaderna i klimat, meteorologiska, naturliga och landskapsmässiga förhållanden finns det mycket gemensamt i sammansättningen och regelbundenheterna hos atmosfäriska processer i urbaniserade regioner. Det är detta som gör det möjligt att diskutera problemet ur en deterministisk synvinkel och genomföra övervakning, som, som nämnts, består av tre steg: observation, bedömning och prognostisering av atmosfärens tillstånd i städer, förortsregioner och övergångszoner mellan platser aktiv mänsklig aktivitet och platser för dess fullständiga frånvaro.
En av de största föroreningarna i massa är koldioxid. Tillsammans med syre är det en av atmosfärens biogener, som huvudsakligen styrs av biota. På XX-talet. det skedde en ökning av koncentrationen av CO 2, som ökade med nästan 25 % under loppet av ett sekel.
Rysslands bidrag till koldioxidutsläpp till atmosfären är mycket stort och uppgår till cirka 800 miljoner ton/år, det vill säga något mindre än 13 % av den totala mängden kol som släpps ut i atmosfären. En av anledningarna till ökningen av koncentrationen av CO 2 är avskogning - cirka 50 miljoner ton / år, en annan orsak - förlusten av humus på åkermark - cirka 80 miljoner ton / år. I de dränerade områdena sker ”torvbränning” på grund av svampars och mikroorganismers aktivitet (avvattningsområdet är 6,2 miljoner hektar), men det är svårt att uppskatta det årliga koldioxidutsläppet. Det är också svårt att uppskatta koldioxidutsläppen till följd av dess partiella utsläpp från köldfällor i Rysslands våtmarker, men mängden kan uppgå till hundratals miljoner ton per år.
De processer som äger rum i de sumpiga och vattensjuka territorierna i norra Ryssland bidrar också till utsläppen av en annan växthusgas - metan CH 4, eftersom aktiviteten hos det bakteriella "metanfiltret" i fuktig jord som ett resultat av antropogen påverkan är störd. En annan källa till metan är gasläckor från olje- och gaskällor (främst i västra Sibirien).
En viktig växthusgas (en grupp av gaser) är klorfluorkolväten, gaser av rent antropogent ursprung. Koldioxid, metan och klorfluorkolväten ger 49 %, 19 % respektive 14 % av den möjliga växthuseffekten.
Den ledande rollen för utsläpp av växthusgaser tillhör CO 2 , vars huvudkälla är energisektorn - förbränning av fossila bränslen (Fig. 2.1). En viss minskning av andelen kväveoxid N 2 0 i det totala utsläppet är förknippad med en minskning av användningen av kvävegödselmedel, på grund av jordbruksproducenternas ekonomiska situation.
Ris. 2.1. Antropogena utsläpp av växthusgaser i RF exklusive markanvändning, förändrad markanvändning och skogsbruk
I 123 städer (54,2 miljoner människor, vilket är 52 % av Rysslands stadsbefolkning), är befolkningen utsatt för höga och mycket höga luftföroreningar, varav 13 personer (Moskva, St. Petersburg, Astrakhan, Novosibirsk, Omsk, Orenburg , Samara och Sverdlovsk (och Jekaterinburg) regioner, Kamchatka och Khabarovsk territorier, Chuvash Republic, Republiken Khakassia och Taimyr Autonoma Okrug) - mer än 75% av stadsbefolkningen.
Prioriteringslistan över ryska städer med mycket höga nivåer av luftföroreningar (API > 14) 2012 omfattade 28 städer med en total befolkning på 19,1 miljoner människor (Fig. 2.2), och 2013 - 30 städer med 18,7 miljoner invånare.
I nästan alla städer är mycket höga föroreningsnivåer förknippade med betydande koncentrationer av benso(a)pyren, formaldehyd, partiklar, kvävedioxid och fenol (tabell 2.1).
Prioriteringslistan inkluderar tre städer med petrokemiska och oljeraffinerande företag, sex städer med icke-järnmetallurgi och kemisk industri.
Antal städer (%) där föroreningsnivåerna är mycket höga (API>14) , hög (7-13) . förhöjd (5-6), låg (
Ris.
Tabell 2.1.Trenden med förändringar i de genomsnittliga koncentrationerna av föroreningar i städerna i Ryska federationen för perioden 2008-2012.
lättja. I många städer bidrar bränsle- och energiföretag och motorfordon på ett avgörande sätt till föroreningarna.
Luftströmmar bär föroreningar långt utanför gränserna för städer och industrizoner, vilket resulterar i att föroreningar finns nästan överallt på Rysslands territorium. De regionala egenskaperna hos bakgrundsluftföroreningar i Ryssland motsvarar fördelningen av befolkning och industri: den är störst i den europeiska delen, och i Sibirien och Fjärran Östern är den som regel en storleksordning lägre.
I huvuddelen av Rysslands territorium finns det ingen betydande fördelning av sur nederbörd (pH i smältvatten är vanligtvis 5,5-6,0), som huvudsakligen faller i nordvästra delen av Ryssland - i Karelen och på Kolahalvön.
Organisationen av observationer av nivån av atmosfärisk förorening i städer och städer utförs i enlighet med GOST 17.2.3.01 - 86 "Naturskydd. Atmosfär. Regler för luftkvalitetskontroll i bosättningar. Atmosfäriska föroreningsnivåer övervakas posta, som är en förutvald plats för detta ändamål (en punkt i terrängen), på vilken en paviljong eller en bil utrustad med lämpliga anordningar finns.
Observationsposter tre kategorier är installerade: stationär, rutt och mobil (under-flare).
Stationär stolpe utformad för att tillhandahålla kontinuerlig registrering av föroreningsinnehåll eller regelbunden luftprovtagning för efterföljande analys. Stationära stationer särskiljs från fasta stationer, som är utformade för att upptäcka långtidsmätningar av halten av de huvudsakliga och vanligaste specifika föroreningarna.
Vägpostär utformad för regelbunden luftprovtagning när det inte är möjligt (inte praktiskt) att etablera en tjänst eller det är nödvändigt att närmare studera luftföroreningarnas tillstånd i vissa områden, till exempel i nya bostadsområden.
Mobil (under-fackla) stolpe tjänar till provtagning under en rök(gas)fackla för att identifiera påverkanszonen för en given källa till industriella utsläpp.
Stationära stolpar utrustade med speciella paviljonger, som installeras på förutvalda platser. Observationer vid vägposter utförs med hjälp av ett mobilt laboratorium utrustat med nödvändig utrustning och instrument. Ruttstolpar även installerad på förvalda punkter. En bil åker runt 4...5 poäng per arbetsdag. Ordningen i vilken en bil går runt de utvalda ruttstötarna måste vara densamma, så att bestämningen av föroreningskoncentrationer utförs med jämna mellanrum. Observationer under företagets fackla utförs också med hjälp av ett specialutrustat fordon. Under-fackla stolpar är punkter belägna på fasta avstånd från källan. De rör sig i enlighet med riktningen för facklan för den undersökta utsläppskällan.
Varje stolpe, oavsett kategori, är placerad på ett öppet område ventilerat från alla sidor (på asfalt, hård mark, gräsmatta).
Stationära och ruttstolpar är organiserade på platser som valts ut med hänsyn till den obligatoriska förstudien av luftföroreningar i städer genom industriella utsläpp, fordonsutsläpp, hushållskällor och andra källor, samt med hänsyn till studien av meteorologiska förhållanden för spridning av föroreningar genom episodiska observationer och beräkningar av fält med maximala koncentrationer av föroreningar. I det här fallet bör repeterbarheten av vindriktningen över stadens territorium beaktas. I vissa riktningar kan utsläpp från många företag skapa en gemensam flamma, i proportion till facklan från en stor källa. Om frekvensen av sådana vindriktningar är hög, kommer zonen med den högsta genomsnittliga föroreningsnivån att bildas på ett avstånd av 2...4 km från huvudgruppen av företag, och ibland kan den vara belägen i utkanten av staden. För att karakterisera fördelningen av koncentrationen av föroreningar i staden måste stolparna installeras först och främst i de bostadsområden där de högsta genomsnittliga föroreningsnivåerna är möjliga, sedan i bebyggelsens administrativa centrum och i bostadsområden med olika typer av byggnader, samt i parker och rekreationsområden. De mest förorenade områdena inkluderar zonerna med de högsta maximala engångs- och genomsnittliga dagliga koncentrationerna. Dessa koncentrationer skapas av industriella utsläpp. Sådana zoner är belägna på ett avstånd av 0,5 ... 2 km från låga utsläppskällor och 2 ... 3 km från höga. Sådana koncentrationer kan också skapa motorvägar med tung trafik, eftersom påverkan från motorvägen detekteras endast i omedelbar närhet av den (på ett avstånd av 50 ... 100 m).
Regelbundna observationer på stationära poster utförs enligt ett av fyra observationsprogram: komplett (P), ofullständig (NP), reducerad (SS), daglig (D).
1.Fullständigt program observationer är utformade för att få information om engångs- och genomsnittliga dagliga koncentrationer. Observationer i detta fall utförs dagligen genom kontinuerlig registrering med automatiska enheter eller diskret, med jämna mellanrum, minst fyra gånger med obligatorisk provtagning vid 1, 7, 13 och 19 timmar lokal standardtid.
2. Delprogram observationer utförs för att få information om enstaka koncentrationer dagligen kl. 07.00, 13.00 och 19.00 lokal standardtid.
3. Enligt det reducerade programmet observationer utförs endast för att få information om enstaka koncentrationer dagligen kl. 07.00 och 13.00 lokal standardtid. Observationer under ett reducerat program tillåts utföras vid lufttemperaturer under 45 °C och på platser där de genomsnittliga månadskoncentrationerna är under 1/20 av den maximala engångs-MPC eller under den nedre gränsen för mätområdet för föroreningskoncentration av metoden som används.
Det är tillåtet att utföra observationer enligt ett rullande schema: klockan 7, 10 och 13 timmar - på tisdag, torsdag och lördag, klockan 16, 19 och 22 timmar - på måndag, onsdag och fredag. Rullande grafobservationer är utformade för att ge information om enskilda koncentrationer.
4. Dagsprogram provtagning är utformad för att få information om den genomsnittliga dagliga koncentrationen. I motsats till det fullständiga programmet utförs observationer i detta fall genom kontinuerlig daglig provtagning, medan erhållande av engångskoncentrationsvärden utesluts. Alla observationsprogram ger information om genomsnittliga månads-, genomsnittliga års- och medelkoncentrationer över en längre period.
