Мониторинг атмосферного воздуха

Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха проводятся в районах интенсивного антропогенного воздействия (в городах, промышленных и агропромышленных центрах и т.д.) и в районах, удаленных от источников выбросов поллютантов (фоновые наблюдения). Их основная задача - определение уровня загрязнения атмосферы, выявление источников выбросов, получение информации, необходимой для оценки и прогнозирования состояния воздушной среды.

Для контроля состояния воздуха в населенных пунктах используются три категории постов наблюдений:

- стационарные посты предназначены для регулярного отбора проб воздуха проводимых по графику с последующим проведением лабораторного анализа, а также для непрерывной регистрации содержания поллютантов в атмосфере;

- маршрутные посты предназначены для отбора проб воздуха в фиксированных точках местности с помощью передвижной лаборатории (обычно установленной на автомашине). Они в первую очередь предназначены для детального изучения загрязнения атмосферного воздуха в отдельных районах;

- передвижные (подфакельные) посты служат для отбора разовых проб в пределах санитарно-защитной зоны предприятия, под его дымовыми и газовыми факелами с целью определения зоны их влияния. Они выбираются каждый раз на различных расстояниях от источника загрязнения в зависимости от режима ветра.

Выбор мест расположения постов наблюдений является весьма ответственным этапом и осуществляется совместно учреждениями гидрометеорологической и санитарно-эпидемиологической служб.

Независимо от категории посты должны размещаться на открытой и хорошо проветриваемой территории, имеющий непыльную поверхность в виде асфальта, твердого грунта, газона. Это необходимо для исключения искажения результатов измерений. Для размещения стационарных и маршрутных постов необходимо знать состояние атмосферного воздуха, для чего должны проводиться предварительные исследования. Назначение маршрутных постов - выявление роли разных источников (промышленных, бытовых, автотранспорта) в загрязнении атмосферного воздуха. С учетом таких исследований посты наблюдения размещают в центральной части населенного пункта, жилых районах с разным типом застройки, зонах отдыха, на территориях, которые примыкают к магистралям с интенсивным движением автотранспорта.

Стационарные пункты наблюдений оснащены лабораторными павильонами, например, “Пост-1” и “Пост-2”, которые оборудованы специальными приборами для отбора проб воздуха, выявления концентрации некоторых газов и измерения ряда метеорологических величин. Количество этих постов определяется в зависимости от численности населения (в городах с количеством жителей в 200-500 тыс. человек сеть должна состоять из 3-5 постов, а в городах с населением более одного млн. человек - 10-20), площади населенного пункта, рельефа местности, уровня развития промышленности и других факторов. Наблюдения по полной программе выполняются непрерывно (при использовании автоматических газоанализаторов) или дискретно в 1, 7, 13, 19 часов по местному декретному времени.

Подфакельные наблюдения осуществляют учреждения санитарно-эпидемиологической службы. Отбор проб при подфакельных наблюдениях должен проводится с учетом направления ветра, общее число точек устанавливают с учетом высоты и мощности выброса, особенностей размещения селитебных территорий. Важно учесть и такое обстоятельство: по обе стороны от факела должны быть две точки справа и слева от линии перпендикулярной оси факела. Для проведения детальных исследований подфакельные наблюдения проводятся на расстоянии 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 15 и 30 км.

Известно, что при неблагоприятных метеорологических условиях нередко может иметь место увеличение содержания в атмосферном воздухе тех или иных загрязняющих веществ. Поэтому в период неблагоприятных условий содержание загрязняющих веществ должно исследоваться через каждые три часа. Одновременно должны отбираться пробы под факелами источников загрязнения на таких расстояниях, где отмечается максимальное загрязнение, а также на территории наибольшей плотности населения.

При стационарных и маршрутных наблюдениях, которые организуются в районе размещения отдельных предприятий, являющихся крупными источниками загрязнения атмосферного воздуха, отбор проб должен выявлять максимальные концентрации загрязняющего вещества.

Для того чтобы оценить фактическое загрязнение атмосферного воздуха, полученные результаты сопоставляют с предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Отбор проб для определения разовых концентраций продолжается 20 мин. На их основе устанавливают среднесуточные концентрации - среднеарифметическое значение разовых концентраций, полученных при непрерывном отборе проб в течение 24 часов. Среднемесячная концентрация загрязняющих веществ представляет собой среднеарифметическое значение всех разовых концентраций за месяц на одном посту, или среднеарифметическое значение разовых или среднесуточных концентраций за один год на одном посту.

Практически важным является вопрос об определении перечня веществ, подлежащих контролю. Перечень веществ устанавливают с учетом сведений о составе и характере выбросов вредных веществ от источников, особенностей метеорологических условий рассеивания (накопления) поллютантов.

На стационарных постах проводятся наблюдения за основными загрязняющими веществами (пылью, двуокисью серы, окисью углерода, двуокисью азота) и специфическими веществами, перечень которых устанавливается в каждом конкретном случае. Важное место отводится определению концентрации тяжелых металлов (ртути, свинца, цинка и др.), ведутся работы по организации контроля за содержанием углеводородов и озона. В зоне влияния АЭС и других источников выделения радиоактивных веществ проводится контроль за радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха.

Обязательному контролю подлежат растворимые сульфаты - в городах с населением более 700 тыс. жителей, формальдегид и соединения свинца - в городах с населением более 500 тыс. человек, в которых, как известно, большую роль в загрязнении атмосферы играет автомобильный транспорт. В городах, где имеются предприятия черной и цветной металлургии, должны определяться металлы, в населенных пунктах с числом жителей более 100 тыс. человек - банз(а)пирен. В тех городах, которые расположены вблизи крупных сельскохозяйственных территорий, на которых используются пестициды, следует определять в атмосферном воздухе последние. В небольших населенных пунктах, где проводятся эпизодические наблюдения, число исследований за год должно быть не менее 200 для каждого поллютанта.

Ценную информацию о состоянии атмосферы может дать аэрокосмическая съемка, которая позволяет выявить крупные источники загрязнения, установить ареалы загрязнения воздушной среды на региональном и глобальном уровнях [9].

Информация, полученная в процессе наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, по степени срочности подразделяется на экстренную, оперативную и режимную. Экстренная информация содержит сведения о резких изменениях уровня загрязнения воздуха. Она немедленно передается местным органам для принятия соответствующих решений. Оперативная информация содержит обобщенные результаты наблюдений за месяц, а режимная - за год. Оперативные и режимные данные используются для прогнозирования загрязнения воздуха и планирования мероприятий по охране окружающей природной среды.

При составлении прогноза загрязнения атмосферы учитывается, что рассеивание поллютантов в атмосфере и их накопление в первую очередь обусловлено метеорологическими условиями. Поэтому, при наличии прогноза метеоусловий и выявлении зависимостей между ними и загрязнением, можно рассчитать уровень последнего. В настоящее время задача прогноза реализуется либо макро-, либо в мезомасштабе. Базовой информацией при этом служат общие прогнозы погоды, детализированные с учетом специфики, вносимой городской застройкой. Наиболее информативными параметрами для прогноза загрязнения атмосферы являются: скорость и направление ветра, температурная стратификация, турбулентный обмен и осадки. На основе их комбинаций рассчитывается метеорологический потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА), прогноз которого служит важнейшей предпосылкой для составления прогноза загрязнения воздуха.

Прогнозирование ПЗА и уровня загрязнения позволяет принять определенные меры по регулированию выбросов в атмосферу с целью предотвращения высоких концентраций. При неблагоприятных метеоусловиях в периоды опасного для населения загрязнения предприятия должны принять меры по снижению выбросов в атмосферу.