Мониторинг атмосферного воздуха: суть, методы организации, системы

Мониторинг атмосферного воздуха: суть, методы организации, системы

Мониторинг атмосферного воздуха: суть, методы организации, системы
0
1
30.06.2020

Введение________________________________________________стр.3

1. Классификация источников загрязнения.___________________стр.6

2. Нормирование качества атмосферного воздуха_____________стр.10

3. Характеристика загрязняющих атмосферу веществ__________стр.15

4.Биомониторинг загрязняющих веществ_____________________стр.18

4.1. Биомониторинг двуокиси серы_________________________стр.18

4.2.Аммиак_____________________________________________стр.18

4.3.Бор_________________________________________________стр.19

4.4.Хлористый водород и соляная кислота___________________стр.19

4.5.Твердые частицы и тяжелые металлы____________________стр.20

4.6.Смеси загрязняющих веществ__________________________стр.22

Вывод__________________________________________________стр.24

Обзор документа

Минприроды разработало методические указания по определению фонового уровня загрязнения атмосферного воздуха.

Значение фона устанавливается в приземном слое атмосферного воздуха с учетом выбросов загрязняющих веществ всех источников на территории населенного пункта, его части или в индустриальном (промышленном) парке.

Фон определяется для источников выбросов объекта, оказывающего негативное воздействие на окружающую среду, на срок действия проектной документации.

Для просмотра актуального текста документа и получения полной информации о вступлении в силу, изменениях и порядке применения документа, воспользуйтесь поиском в Интернет-версии системы ГАРАНТ:

Особенности передвижных лабораторий

В качестве передвижной лаборатории в нашей стране используется стандартная модель «Атмосфера-П». Помимо оборудования для измерения качества воздуха, она оснащена приспособлениями для метеорологических измерений. Ее используют для маршрутных и передвижных наблюдений. Имеются некоторые ограничения в условиях эксплуатации:

  • Температура внутри салона автомобиля не должна быть выше 35 °С.
  • Допустимые величины атмосферного давления должны находиться в пределах 680–790 мм рт. ст.
  • Верхний предел допустимой влажности составляет 80 процентов.
  • Даже на твердом искусственном покрытии скорость движения не должна превышать 50 км/ч.

Для определения направления и скорости ветра используют датчик, который находится на крыше автомобиля.

Основные загрязнители

Человеческая деятельность способствует увеличению концентрации в атмосферном воздухе пыли, сажи, жидких аэрозолей и молекул химических веществ.

  • Пылевое загрязнение связано как с естественными причинами, так и с сельскохозяйственными работами, строительством, промышленностью, движением машин и т. д. Любая пыль (а не только промышленная) вредна для органов дыхания человека. Самой вредной считается асбестовая пыль. Некоторые виды пыли могут содержать радиоактивные вещества и другие вредные компоненты. Пылевое загрязнение влияет на радиационный баланс и характер выпадения атмосферных осадков. Оно слегка тормозит вызванное человеком глобальное потепление. Для борьбы с атмосферной пылью создаются защитные лесополосы, посадки деревьев, фильтры. Иногда применяют обводнение территории, насыпку грунта, на который затем сажаются растения. Тем, кто вынужден постоянно или часто вдыхать пыль, рекомендуются индивидуальные средства защиты.
  • Выбросы сажи связаны с работой автотранспорта, ТЭЦ, промышленных предприятий, мусорных свалок. Она выделяется при сжигании пластмассы, угля, нефти и нефтепродуктов, биомассы, а иногда и природного газа. Сажа может абсорбировать вредные вещества и в этом случае она вредна для здоровья человека. Сама по себе сажа – это продукт сжигания органики, который не является токсичным. Она уменьшает поток солнечного излучения, а при попадании на снег или лед ускоряет его таяние, способствуя глобальному потеплению.
  • Химические аэрозоли образуются при реакции соединений серы или азота с водяным паром с образованием капелек кислот. Выпадая на поверхность, они могут вызвать кислотные дожди. Также аэрозоли являются причиной увеличения облачности и повышения отражательной способности Земли. Аэрозоли заметно тормозят глобальное потепление. Соединения серы и азота выделяются при работе автотранспорта, ТЭЦ, промышленных предприятий. А так же при вулканических извержениях.
  • Газовые (молекулярные) вещества очень разнообразны и выделяются при различных естественных и антропогенных процессах. Наибольшее значение имеют выбросы вредных для здоровья веществ и парниковых газов. Парниковые и озоноразрушающие газы нередко остаются в атмосфере на столетия и оказывают повсеместное воздействие на радиационные потоки. Выше всего в атмосферу проникает метан, который имеет самую легкую молекулу, что делает его универсальным парниковым газом.

Особенности стационарных наблюдений

Перед установкой стационарных павильонов производятся следующие мероприятия:

  • Определяются предварительные концентрации загрязняющих веществ, для чего используют расчеты и данные других постов наблюдений.
  • Изучаются особенности рельефа и характер застройки.
  • Изучаются планы по будущей застройке данной территории, особенно в отношении промышленных предприятий.
  • Осуществляются комплексные исследования метеорологической обстановки в данной местности.
  • Определяется предполагаемая роль транспорта и энергетики.

Число стационарных постов в населенном пункте определяется его размерами, числом жителей, экологической обстановкой, количеством зелени. Если экологическая обстановка не является благоприятной, то посты могут размещаться из расчета: 1 пост на 5–10 км. Располагаются наблюдательные посты в разных экологических условиях: возле трасс, в зеленых насаждениях, в жилых и промышленных зонах.

В нашей стране для стандартизации наблюдений используют однотипные павильоны типа «ПОСТ», которые имеют одинаковое оборудование. Такая стандартизация позволяет минимизировать разброс возможных ошибок, которые могли бы возникнуть из-за различий в технических особенностях аппаратов. Все стационарные наблюдения проводят каждый день, независимо от времен года и погодных условий.

Как определяют степень загрязненности воздуха?

При мониторинге качества атмосферного воздуха в городе учитывают не только концентрацию вредных для здоровья человека веществ, но и временной промежуток их воздействия. Загрязнение атмосферы в Российской Федерации оценивают по следующим критериям:

Стандартный индекс (СИ) – показатель, полученный в результате деления наибольшей измеренной разовой концентрации загрязняющего материала на предельно допустимую концентрацию примеси.
Индекс загрязнения нашей атмосферы (ИЗА) является комплексной величиной, при расчёте которой берут во внимание коэффициент вредности вещества-загрязнителя, а также его концентрацию – среднегодовую и предельно допустимую среднесуточную.
Наибольшая повторяемость (НП) – выраженная в процентах частота превышения предельно допустимой концентрации (максимально разовой) в течение месяца или года.

Интересное  Загрязнение атмосферы: причины, влияние на здоровье, пути решения

Уровень загрязнения воздушной среды считается низким, когда СИ меньше 1, ИЗА варьирует в пределах 0–4, а НП не превышает 10%. Среди крупных российских городов, согласно материалам Росстата, самыми экологически чистыми являются Таганрог, Сочи, Грозный и Кострома.

При повышенном уровне выбросов в атмосферу СИ составляет 1–5, ИЗА – 5–6, НП – 10–20%. Высокой степенью загрязнения воздуха отличаются регионы с показателями: СИ – 5–10, ИЗА – 7–13, НП – 20–50%. Очень высокий уровень атмосферной загрязненности наблюдается в Чите, Улан-Удэ, Магнитогорске и Белоярском.

Города и страны мира с самым грязным воздухом

В мае 2016 года Всемирная организация здравоохранения опубликовала ежегодный рейтинг городов с самым грязным воздухом. Лидером списка стал иранский Заболь – город на юго-востоке страны, регулярно страдающий от песчаных бурь. Длится это атмосферное явление около четырёх месяцев, повторяется каждый год. На второй и третьей позиции оказались индийские города-миллионники Гвалияр и Праяг. Следующее место ВОЗ отдала столице Саудовской Аравии – Эр-Рияду.

Замыкает пятёрку городов с самой грязной атмосферой Эль-Джубайль – сравнительно небольшое по численности населения местечко на берегу Персидского залива и в то же время крупный промышленный нефтедобывающий и нефтеперерабатывающий центр. На шестой и седьмой ступеньках вновь оказались индийские города – Патна и Райпур. Основные источники загрязнения атмосферы там – промышленные предприятия и транспорт.

В большинстве случаев загрязнение атмосферы – актуальная проблема для развивающихся стран. Впрочем, ухудшение состояния окружающей среды вызывает не только стремительно растущая индустрия и транспортная инфраструктура, но и техногенные катастрофы. Яркий тому пример – Япония, пережившая радиационную аварию в 2011 году.

Топ-7 государств, где состояние воздуха признано удручающим, выглядит следующим образом:

  1. Китай. В некоторых регионах страны уровень загрязнения воздуха превышает норму в 56 раз.
  2. Индия. Крупнейшее государство Индостана лидирует по количеству городов с худшей экологией.
  3. ЮАР. В экономике страны преобладает тяжёлая промышленность, она же является главным источником загрязнения.
  4. Мексика. Экологическая ситуация в столице государства, Мехико, за последние двадцать лет заметно улучшилась, но смог в городе по-прежнему не редкость.
  5. Индонезия страдает не только от промышленных выбросов, но и от лесных пожаров.
  6. Япония. Страна, несмотря на повсеместное озеленение и использование научно-технических достижений в природоохранной сфере, регулярно сталкивается с проблемой кислотных дождей, смога.
  7. Ливия. Главный источник экологических бед североафриканского государства – нефтяная промышленность.

Последствия загрязнения

Последствия загрязнения можно условно разделить на обратимые и необратимые. К первой категории относятся случаи, когда биотоп может постепенно восстановиться, если будет прекращено дальнейшее загрязнение окружающей природы. Во втором случае урон настолько большой, что полное восстановление прежних характеристик среды уже не представляется возможным. Когда речь заходит об антропогенном загрязнении, причины и последствия данного феномена взаимосвязаны. От засорения почв, водных ресурсов и атмосферы страдают не только все виды животных и растений, но и сам человек.

Деградация окружающей среды

Загрязнение среды в первую очередь приводит к ее деградации. Выбросы углекислого газа и других соединений в атмосферу ухудшают проникновение солнечных лучей к поверхности земли. Это приводит к тому, что воздушная оболочка планеты постепенно разогревается, вызывая нарушение процесса фотосинтеза у растений.

Таким образом, постепенно снижается выработка кислорода. Выбросы в атмосферу оксида азота и диоксида серы способны стать причиной кислотных дождей и вымирания биотопов. Разливы нефти приводят к отмиранию растений и гибели животных на больших территориях. Флора и фауна оскудевают.

Здоровье человека

Уже доказана взаимосвязь более 300 опасных заболеваний с состоянием экосистемы. В регионах с повышенным уровнем загрязнения воздуха чаще диагностируется рак легких, астма, хронические бронхиты и заболевания сердечно-сосудистой системы. Употребление пищи, в которую попали тяжелые металлы, может стать причиной нарушения работы почек, печени, поджелудочной железы и органов пищеварения.

Воздействие данных соединений повышает риск развития злокачественных опухолей внутренних органов. Загрязнение воды приводит к повышению количества случаев заболеваемости дерматологическими патологиями. Вибрация приводит к поражению опорно-двигательного аппарата и нарушению работы нервной системы.

Неплодородные земли

Нерациональное использование сельскохозяйственных угодий, в т.ч. выраженное систематическим применением инсектицидов, гербицидов, удобрений, а также сливом химических отходов, приводит к истощению почв. Грунт становится неплодородным.

Сейчас более 27% земель, которые ранее использовались для выращивание культурных растений, засолены или просто стали неплодородными. Возможность восстановления данных угодий активно изучается, но даже отдых на протяжении 10 лет не всегда позволяет земле снова стать плодородной.

Кроме того, в рамках развития сельского хозяйства активно распахивается целина. Это нередко приводит к тому, что питательный слой почвы, не удерживаемый корнями растений, сдувается ветрами. Из-за этого обширные территории стали похожими на пустыню.

Истощение озонового слоя

Озоновый слой – это тонкая оболочка, которая защищает землю от вредного ультрафиолета и других излучений, исходящих из космоса. Без нее жизнь на суше была бы невозможной. Сейчас отмечается истончение данного слоя. Способствуют этому процессу выбросы хлорфторуглеродов. Из-за деятельности человека отмечается формирование озоновых дыр, через которые космическая радиация может свободно проникать на поверхность планеты.

Интересное  Презентация "экологические проблемы, связанные с применением тепловых машин" к уроку-конференции по теме "тепловые машины и их применение"

Глобальное потепление

Глобальное потепление относится к самым опасным последствиям засорения природы. Выбросы большого количества углекислого газа и других соединений провоцируют парниковый эффект. Тепло задерживается возле земли. Повышение температуры атмосферы приводит к стремительному таянию ледников.

За последние 25 лет более 30% ледников, располагающихся в горных областях, уже растаяли. Однако горными ледниками дело не ограничивается. Стремительно тают ледники, располагающиеся в Гренландии, на северном и южном полюсах. Глобальное потепление приводит затоплению прибрежных территорий.

Некоторые страны оказываются под угрозой затопления. Глобальное потепление спровоцировало учащение случаев сезонных затоплений, повышение интенсивности торнадо и других природных катаклизмов. Считается, что в отдаленном будущем глобальное потепление может стать причиной нарушения океанических течений и следующего ледникового периода.

Качество атмосферного воздуха

Под качеством атмосферного воздуха понимают совокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

Степень воздействия зависит от количественных характеристик указанных факторов и длительности их воздействия.

Загрязнение атмосферного воздуха в настоящее время вызывает серьезную озабоченность.

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которые оказывают негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем в целом. Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, дым от лесных и степных пожаров и т.д.

Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ (ЗВ) в процессе деятельности человека. По масштабам оно превосходит природное.

Уровень загрязнения атмосферного воздуха имеет значительные колебания во времени и пространстве. Эти колебания связаны с особенностями источников эмиссии загрязнителей (тип источника, природа и свойства загрязняющих воздух веществ, объем выброса и т.п.) и с влиянием метеорологических факторов (направление и скорость ветра, температурные инверсии, атмосферное давление, влажность воздуха, рельеф местности и расстояние до источника загрязнения).

Источники загрязнителей воздуха (ЗВ)

Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят следующие отрасли промышленности:

  • теплоэнергетика (ТЭС и АЭС, промышленные и городские котельные);
  • предприятия черной металлургии,
  • предприятия угледобычи и углехимии,
  • автотранспорт (т.н. передвижные источники загрязнения),
  • предприятия цветной металлургии,
  • производство стройматериалов.

По агрегатному состоянию выбросы ЗВ в атмосферу классифицируются следующим образом:

  • газообразные (SO2, NOx, CO, углеводороды и др.);
  • жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);
  • твердые (органическая и неорганическая пыль, свинец и его соединения, сажа, смолистые вещества и пр.).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной или иной деятельности человека — диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98 % в общем объеме выбросов ЗВ.

Кроме указанных главных загрязнителей в атмосферу попадает много других очень опасных ЗВ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы (ТМ) (источники выброса: автомобили, плавильные заводы и др.); углеводороды (СnH m ), среди которых наиболее опасен бенз(а)пирен, обладающий канцерогенным действием (выхлопные газы, топка котлов и т.д.); альдегиды и, в первую очередь, формальдегид; сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами — продуктами испытания ядерного оружия, проводившимися в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.

Наиболее распространенные загрязнители окружающей среды в городах — диоксид серы (SO2), взвешенные частицы и оксиды азота (NOx), озон (O3), оксид углерода (CO), свинец (Pb). Сжигание полезных ископаемых ведет к высвобождению SOx и NO2. Озон — фотохимический окислитель и основная составляющая часть фотохимического смога — не высвобождается прямо из источников сгорания, но образуется в нижних слоях атмосферы из NOx и летучих органических соединений в присутствии солнечного света. В таблице представлены основные источники загрязнителей атмосферного воздуха.

Основные источники загрязнителей воздуха вне помещений

Загрязнители Источники
Оксиды серы (SOx) Сгорание угля и нефти, места выплавки руды
Взвешенные частицы Продукты сгорания (топлива, биомассы), табачный дым
Оксиды азота (NOx) Сгорание топлива и газа.
Оксид углерода (CO) Неполное сгорание бензина и газа
Озон (O3) Фотохимическая реакция
Свинец (Pb) Сгорание бензина, сгорание угля, производство батарей, кабеля, припоя, краски
Органические вещества (Cn Hm) Нефтехимические растворители, испарение несгоревшего топлива

Причины загрязнения атмосферы

Источниками загрязнения могут быть 2 группы факторов:

  • естественные;
  • антропогенные.

Обычно они действуют независимо друг от друга. На естественные человек не может оказать существенного воздействия, поэтому такие источники просто отслеживаются для подготовки мер по ликвидации последствий. Антропогенные источники напрямую зависят от интенсивности человеческой жизнедеятельности, такие выбросы бывают постоянные и единичные.

Интересное  Утилизация для ферм и мясоперерабатывающих предприятий: технологии и оборудование

Естественные источники

Природными источниками атмосферных выбросов выступают:

  • извергающиеся вулканы;
  • горящие леса;
  • развивающиеся анаэробные микроорганизмы.

Наибольшее влияние среди естественных источников оказывают извергающиеся вулканы. На Земле их более полутора тысяч, а в атмосферу при извержениях попадают: физические частицы (пыль) и газы. Кроме этого, раскаленная лава способна вызвать пожары. Горящие леса относятся к естественным источникам, если они загорелись под воздействием природных сил: молнии, высоких температур. На естественные причины лесных пожаров приходится не более 5%, все остальные леса возгораются по вине человека. Незначительный вклад на изменение состава атмосферы оказывают анаэробные процессы: они обратны процессам фотосинтеза, формирующего структуру развития живых организмов.

Антропогенные источники

Человеческая жизнедеятельность оказывает наибольшее влияние на атмосферу. Антропогенные источники атмосферного загрязнения:

Вид деятельности или отрасль Описание воздействия Примеры
Промышленные предприятия При работе используются сжигаемые виды топлива, которые при горении выделяют вредные газообразные вещества в атмосферу. В македонском городе Тетово действует сталелитейное предприятие «Югохром», в котором из 7 печей без фильтрации в атмосферу попадают тяжелые металлы. Это город с самым грязным воздухом в Европе.
Электростанции Активное использование угля в работе электростанций приводит к серьезным загрязнениям воздуха. На втором месте среди энергоресурсов по степени отрицательного воздействия – нефть. В Китае почти 85% энергии вырабатывается при сжигании угля и нефти: 67,5% – уголь, 17,8% – нефть. Китай занимает 1 место в мире по потреблению электроэнергии, размер потребления в 4 раза выше, чем в России (3 место).
Транспорт Выхлопные газы от любых видов транспорта загрязняют атмосферу высокотоксичными оксидами азота и соединениями свинца. Для сравнения: они опаснее угарного газа в 10 раз. Над Мехико в течение десятилетий сохранялось облако смога, вызванное чрезмерной автомобилизацией населения. Ситуация усугублялась старым автопарком и географическими особенностями расположения города.
Добыча полезных ископаемых При добыче нефти и газа используются установки, предусматривающие выброс горящего фонтана наружу из-за разницы в давлении. Ежегодно в мире сжигается несколько сотен миллиардов кубометров газа на нефтеперерабатывающих и химических заводах. В России – 20-50 миллиардов.
Сельское хозяйство Пестициды, использующиеся для удобрения сельскохозяйственных земель, и газообразные (метановые) выделения крупного рогатого скота приводят к возникновению парникового эффекта. Доля сельского хозяйства в формировании парникового эффекта примерна равна доле от транспортных выбросов – около 12%.
Захоронения отходов На свалках скапливаются разнородные отходы, которые при взаимодействии и разложении выделяют токсичные газы в атмосферу. Кроме этого, образующийся свалочный газ служит источником взрывов и возгораний. В 2016 году в Индии произошел пожар на одной из крупнейших свалок мира – Деонар. Возгорание произошло из-за скопления свалочного газа. Высота мусорных гор достигает 30 метров, а сама свалка принимает мусор уже почти 100 лет.

Типы загрязнений

Исходя из природы явления, различают несколько видов загрязнений. Вредоносные выбросы делятся на:

  • химические — содержание в воздухе углерода, азотных оксидов, тяжелых металлов;
  • биологические — вирусы, споры, продукты жизнедеятельности;
  • физические — последствия шумовых, электромагнитных явлений.

Многие химические соединения, которые присутствуют в атмосфере, безвредны в той концентрации, которая является нормой. Метан составляет менее процента от общего состава воздушной среды. Увеличение его концентрации грозит ускорением распространения парникового эффекта Земли, для человека метан опасен удушьем.

Вещества, загрязняющие атмосферу:

  • Диоксид углерода – соединение, которое образуется после сжигания твердых углеродистых веществ. В воздух попадает с транспортными выхлопами и выбросами химических предприятий. Углерод влияет на повышение температуры Земли и на распространение парникового эффекта.
  • Угарный газ, который выделяется при сжигании отходов, при попадании в легкие человека или животного вызывает отравление и может привести к смерти.
  • Производные серы возникают при работе нефтеперерабатывающих заводов. Сероуглерод становится причиной кислотных осадков, нарушения фотосинтеза растений. Для человека сера опасна заболеваниями дыхательных путей.
  • Азот и его производные применяются на заводах азотных удобрений, нитратов, красителей. Выбросы азота оказывает негативное влияние на легкие и сердечно-сосудистую систему человека.
  • Фтор и его производные поступают в воздух в газообразном состоянии. Образуются в результате деятельности алюминиевых, сталелитейных предприятий. Фторные соединения поражают ЦНС человека, разрушают костную систему.
  • Хлор попадает в атмосферу с химических заводов, которые производят соляную кислоту, пестициды, красители. Хлорные выбросы становятся причиной химических ожогов внутренних органов.

Воздушную оболочку Земли также загрязняют выхлопы двигателей внутреннего сгорания. Их работа приводит к попаданию в атмосферу молекул тяжелых металлов. Атомная энергетика становится источником радиоактивных токсинов — причины онкологических заболеваний и генетических мутаций.

Для человека опасны:

  • свинец;
  • кадмий;
  • мышьяк;
  • кетоны.

Загрязнение воздуха выбросами химической промышленности приводит к изменению состава атмосферы и качества жизни организмов.

Комментировать
0
1
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

;) :| :x :twisted: :sad: :roll: :oops: :o :mrgreen: :idea: :evil: :cry: :cool: :arrow: :P :D :???: :?: :-) :!: 8O

Это интересно