Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
2.3.1 Мониторинг источников загрязнения
Стокгольмская конференция (1972 г.) по окружающей среде положила начало созданию глобальных систем мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS), включая и систему наблюдения за состоянием атмосферного воздуха. Последняя является сложной информационной системой, оперирующей данными на всех земных масштабах и уровнях, начиная с глобального уровня и кончая имиактными уровнями.
Вообще удобно всю систему мониторинга воздушной среды представлять в виде пирамиды, на самом верху которой проводятся фоновые измерения в самых чистых местах планеты, удаленных от мест активной человеческой деятельности на тысячи километров (т.е. осуществляется глобальный фоновый мониторинг. Ниже на этой пирамиде располагается система регионального мониторинга, еще ниже - импактного. Последний термин происходит от английского слова " impact", которое означает непосредственное влияние (воздействие). Таким образом, системы импактного мониторинга географически размещаются в местах активной человеческой деятельности.
Система была бы неполной, если бы не включала наблюдение за источниками выбросов на самих предприятиях (мониторинг источников). Предполагалось, что такие наблюдения должны производиться на самих предприятиях имеющимися или создаваемыми там службами или с использованием внешних услуг. В условиях отлаженной экономики и развитой нормативно-правовой базы рыночных стран, последние довольно быстро (хотя и не безболезненно!) приспособились к контролю экологической обстановки фактически с двух сторон (имеется в виду сочетание контроля импактных зон и контроля на самом предприятии, которое, конечно, тоже входит в импактную зону).
Мониторинг источников на российских предприятиях также осуществляется внутренними службами. Однако это делается не повсеместно, а только на самых крупных, передовых предприятиях или предприятиях повышенной опасности. Более того, экономическая ситуация последнего времени стала главным препятствием на пути развития внутризаводского контроля источников выбросов. В реальности указанная пирамида мониторинга воздуха в России оказалась "повисшей в воздухе". Именно поэтому в проекте единой государственной системы экологических наблюдений (ЕГСЭН) мониторингу источников отведено важное место в общей системе экологических наблюдений.
Желательно изолировать все возможные источники газовых выбросов, а собранные газы направить на соответствующие системы очистки-обезвреживания. При этом могут быть достигнуты не только природоохранные цели, но и получена определенная экономическая выгода от рекуперации ценных компонентов. В таком случае говорят об организованных источниках газовых выбросов. К сожалению, далеко не все источники могут быть изолированы, т.е. организован целенаправленный отток газов через трубы и газоходы в очистное технологическое оборудование.
В зависимости от степени совершенства производства организованные источники по мощности составляют от 0 % (несовершенное производство) до почти 100 % (совершенное производство). Для российских предприятий эта цифра в среднем близка к 30 %. Оставшиеся 70 % газовых выбросов рассеиваются через окна, фонари и другие цеховые негерметичности. Так создается неорганизованный, как правило, площадной выброс.
По геометрическим особенностям источников их можно разделить на точечные, линейные и площадные. Условность этих понятий очевидна. Город, как источник загрязнения атмосферы, может рассматриваться как точка (на карте). В то же время его нельзя рассматривать как точку при описании распространения загрязняющих веществ на расстояния порядка диаметра самого города. В этом случае город - площадной источник. Пример линейного источника - автотрасса. Введенные понятия важны при моделировании процессов распространения примесей в атмосфере.
Типы загрязняющих веществ. Одновременно с характером источников важно учитывать степень консервативности 3В. Примесь считается полностью консервативной, если рассеиваемое в пространстве вещество не реагирует, не поглощается каплями дождя, не подвергается фотохимическим превращениям, не адсорбируется почвой и т.п. Такие вещества имеют очень большое время жизни в атмосфере и потому переносятся на большие расстояния воздушными потоками без изменения. Считают, что, если время жизни загрязняющего вещества превышает 1 год, то его можно отнести к глобальным. Глобальные 3В, будучи выброшенными в одном месте, через год настолько хорошо перемешиваются в атмосфере, что их концентрация становится практически одинаковой. Примером глобальных загрязняющих веществ (ГЗВ) могут служить СО2, фреоны и суперэкотоксиканты типа диоксинов, дибензофуранов и ПХБ. ГЗВ создают проблемы планетарного масштаба.
Региональные 3В обладают или меньшим временем жизни, или выбрасываются в количестве, которое значимо только в пределах региона, а не всей планеты; они возникают как результат peгиональной деятельности человека и создают проблемы регионального же уровня.
Локальные 3В обладают или еще меньшим временем жизни, или их количество так мало, что не следует учитывать воздействие таких 3В на региональном уровне. Воздействие этих 3В значимо только в данном месте. В подавляющем большинстве случаев местным комитетам по охране окружающей среды приходится иметь дело с локальными 3В.
Неконсервативные 3В, претерпевая физико-химические превращения, трансформируются в иные вещества и продукты, которые могут оказаться как менее, так и более токсичными, чем исходные (первичные 3В). Вторичные вещества и продукты, обладая иными свойствами, нежели первичные, находят свои геофизические и биологические барьеры, которые задерживают их от перемещения в пространстве. Для организации мониторинга (особенно комплексного, когда наблюдения ведутся по всем средам, включая и биотическую) очень важно обнаружить эти барьеры, ибо 3В накапливаются именно на барьерах и в их ближайших окрестностях. Такая идеология делает мониторинг гораздо более дешевым, поскольку открывает способ мониторинга, не требующий подробного наблюдения за загрязненностью сред в пространстве и во времени.
Известно, что эффективный перенос 3В на большие расстояния в пространстве осуществляется главным образом по воздуху даже для тех веществ, которые имеют очень малые парциальные давления своих паров (например, ПХБ, диоксины). Однако в этом случае перенос осуществляется в адсорбированном на аэрозольных частицах состоянии, а депонирующими элементами экосистем становятся барьеры (почвы, донные отложения, места скопления мортмассы животных и растительных организмов и т.д.)
Далеко не все 3В следует рассматривать в качестве объектов наблюдений в различных программах мониторинга, а лишь приоритетные. Это вызвано прежде всего сильно различающимися эффектами 3В на здоровье человека. Поскольку программы мониторинга, о которых идет речь в данном пособии, направлены именно на сохранение здоровья человека (гомоцентрическая концепция мониторинга), то главным при определении приоритетности являются санитарно-гигиенические аспекты. Вообще же методология выбора приоритетных веществ продемонстрирована группой экспертов, готовивших решения уже названной Стокгольмской конференции (группа экспертов, работавшая до 1972 г. в Найроби). Согласно этой методологии, определяющими факторами при выборе проритетности веществ являются следующие:
1) размер фактического или потенциально возможного возействия на здоровье человека, на климат и на экосистемы;
2) склонность 3В к деградации или накоплению в тканях человека и элементах его трофических цепей;
3) возможность трансформации 3В в различных средах и системах, а также возможность образования вторичных 3В более токсичных или более склонных к накоплению в тканях человека;
4) мобильность 3В;
5) фактические или возможные тренды концентраций 3В в окружающей среде;
6) частота воздействия;
7) возможность наблюдения за 3В.
2.3.2 Особенности мониторинговых программ
Рассмотрим системный подход к анализу данных наблюдений в различных программах мониторинга и выявим, какие особенности вносит фактор географического масштаба наблюдений в исполнение той или иной программы.
Мониторинг источников. Состав газовых выбросов в источнике полностью определяется в качественном и количественном отношениях технологией и ее совершенством. Уровни концентраций 3В в источнике превышают ПДКсс в десятки тысяч раз. Аналитическая задача не сложна, поскольку состав известен и достаточно стабилен, а уровни концентраций высоки и не требуют предварительного концентрирования пробы. Вес трудности связаны с взятием представительной пробы из источника, поскольку газовые потоки часто гетерогенны, нагреты до высокой температуры и неоднородны по времени и диаметру газохода. Здесь перспективны неконтактные методы анализа, не требующие взятия проб. Данный уровень мониторинга в этом пособии не рассматривается.
Импактный мониторинг. Состав и уровни концентраций в значительной мере (но не полностью) определяются технологиями производств, создающих загрязнение. В данном случае физико-химические процессы в окружающей среде и метеорологические условия начинают играть существенную роль в создании наблюдаемых уровней концентраций 3В. Последние иногда превышают ПДКсс в десятки раз. Наблюдается тесная связь между расположением источников, их характеристиками, направлением и скоростью ветра и полями концентраций 3В. Наблюдения осуществляются на стационарных, передвижных и подфакельных постах. Стационарные посты оборудованы метеорологической аппаратурой и приборами для контроля за 3-4 приоритетными веществами. Передвижные посты - лаборатории на колесах, служащие для уточнения мест расположения стационарных постов. Такое уточнение требуется в связи с динамичностью хозяйственной деятельности и изменениями характера застройки. Подфа-кельные посты следят за распространением выбросов из заводских труб, сообщая о случаях критических ситуаций особенно в условиях НМУ. Такие службы также снабжены передвижными лабораториями.
Региональный мониторинг. Значительное удаление от предприятий приводит к тому, что уровни концентраций 3В оказываются ближе к фоновым, обычно в пределах ПДКсс или даже ниже. Аналитическая задача усложняется не только вследствие необходимости предварительного концентрирования примесей, но и сильной вариабельности их величин и качественного состава. Мониторинг в этом случае относится к аэроаналитическим задачам, в которых роль воздушных течений исключительно велика. Необходим учет всей региональной деятельности, включая и сельскохозяйственную, при этом прямую связь между загрязнением атмосферы и конкретными технологиями установить нелегко. Обычно приходится иметь дело с целым рядом вторичных веществ, возникших в результате фотохимических и биологических процессов.
Региональный мониторинг дает возможность стыковать данные импактного и данные глобального фонового мониторинга, а также позволяет выявить основные пути распространения 3В на большие расстояния. Непосредственные сведения о состоянии загрязнения атмосферы на региональном уровне могут быть получены по данным наблюдений в небольших населенных пунктах, расположенных вдали от крупных городов, при условии, что источники загрязнения воздуха в этих пунктах отсутствуют. Сведения о региональном фоновом загрязнении атмосферы получаются также из данных сети постов наблюдений за трансграничным переносом загрязняющих веществ.
Косвенным показателем состояния загрязнения атмосферы могут служить данные о химическом составе проб атмосферных осадков и снежного покрова. Эти данные характеризуют загрязнения слоя атмосферы, в котором образуются облака, происходит газовый обмен и из которого выпадают осадки и сухие вещества в отсутствие осадков.
Данные о содержании веществ в снежном покрове являются важнейшим материалом для оценки регионального загрязнения атмосферы в зимний период на больших территориях страны и выявления ареала распространения загрязняющих веществ от промышленных центров и городов. Химический анализ содержания вредных веществ осуществляется методами, используемыми при исследовании либо проб атмосферных осадков, либо проб воздуха.
Глобальный мониторинг. Рост выбросов вредных веществ в атмосферу в результате процессов индустриализации и урбанизации ведет к увеличению содержания примесей на значительном расстоянии от источников загрязнения и к глобальным изменениям в составе атмосферы, что в свою очередь может привести к многим нежелательным последствиям, в т.ч. и к изменению климата. В связи с этим необходимо определять и постоянно контролировать уровень загрязнения атмосферы далеко за пределами зоны непосредственного действия промышленных источников и тенденцию его дальнейших изменений.
Всемирной метеорологической организацией (ВМО) в шестидесятые годы была создана мировая сеть станций мониторинга фонового загрязнения атмосферы (БАТТМоН). Ее цель состояла в получении информации о фоновых уровнях концентрации атмосферных составляющих, их вариациях и долгопериодных изменениях, по которым можно судить о влиянии человеческой деятельности на состояние атмосферы.
Нарастающая острота проблемы загрязнения окружающей среды в глобальном масштабе привела к созданию в семидесятые годы комитета ООН по окружающей среде (UNEP), которым было принято решение о создании Глобальной системы мониторинга окружающей среды (ГСМОС), предназначенной для наблюдения за фоновым состоянием биосферы в целом и в первую очередь за процессами ее загрязнения.
Станции фонового мониторинга атмосферы (станции БАП-МоН) ответственны за проведение наблюдений и своевременную отправку полученных первичных данных в курирующие их управления по гидрометеорологии (УГМ) и Главную геофизическую обсерваторию (ГТО) им. А.И.Воейкова.
На УГМ возлагаются задачи по обеспечению и контролю работы фоновых станций, а также по внедрению на них предлагаемых для сети новых методов контроля фонового состояния атмосферы. ГГО является национальным научно-методическим центром работ по фоновому мониюрингу атмосферы в рамках программы БАП-МоН.
Размещение станций. Станции комплексного фонового мониторинга (СКФМ) по своим ландшафтным и климатическим характеристикам должно быть репрезентативным для данного региона.
После выбора района необходимо учесть имеющиеся на данной территории источники загрязнения. При наличии крупных локальных источников (административно-промышленных центров с населением более 500 тыс.человек) расстояние до наблюдательного полигона СКФМ должно составлять не менее 100 км. Если это выполнить невозможно, то следует расположить СКФМ таким образом, чтобы повторяемость воздушного потока, обусловливающего перенос загрязняющих веществ от источника в направлении станции, не превышала 20-30%.
СКФМ включает стационарный наблюдательный полигон и химическую лабораторию. Наблюдательный полигон составляют пробоотборные площадки, гидропосты и в ряде случаев наблюдательные скважины. На полигоне выполняется отбор проб атмосферного воздуха и атмосферных осадков, вод, почв, растительности, а также проводятся гидрометеорологические и геофизические измерения.
Площадка размером 50x50 м, на которой размещаются пробоотборные установки и измерительные приборы, называется опорной (базовой) площадкой фоновой станции. Она должна находиться на ровном участке ландшафта с малой степенью закрытости горизонта, вдали от строений, лесных полос, холмов и других препятствий, способствующих возникновению локальных орографических возмущений. Площадку оборудуют установками для отбора проб воздуха, осадкосборниками, газоанализаторами, типовым комплектом метеорологических приборов.
Химическая лаборатория станции располагается на расстоянии не ближе 500 м от опорной площадки, в лаборатории проводятся обработка и анализ той части проб, которая не подлежит пересылке в региональную лабораторию: содержание в атмосферном воздухе взвешенных частиц (пыли), сульфатов и диоксида серы; измерение рН, электропроводности, концентрации анионов и катионов в атмосферных выпадениях.
Станции БАПМоН - фоновые станции подразделяются на три категории: базовые, региональные и континентальные.
Базовые станции следует располагать в наиболее чистых местах, в горах, на изолированных островах. Основной задачей базовых станций является контроль за глобальным фоновым уровнем загрязнения атмосферы, не испытывающем влияния никаких локальных источников.
Региональные станции должны находиться в сельской местности, не менее чем в 40 км от крупных источников загрязнения. Их целью является обнаружение в районе станции долгопериодных колебаний атмосферных составляющих, обусловленных изменениями в использовании земли и другими антропогенными воздействиями.
Континентальные станции охватывают более широкий спектр исследований по сравнению с региональными станциями. Они должны размещаться в отдаленных районах, чтобы в радиусе 100 км не было источников, которые могли бы повлиять на локальные уровни загрязнения.
2.3.3 Программы наблюдения на станциях комплексного фонового мониторинга
На станциях КФМ реализуется один из принципов фонового мониторинга - комплексное изучение содержания загрязняющих веществ в компонентах экосистем. В связи с этим программа наблюдений на СКФМ включает систематические измерения содержания загрязняющих веществ одновременно во всех средах (см.Табл.Ю), дополненные гидрометеорологическими данными.
Перечень включенных в программу веществ составлен с учетом таких их свойств, как распространенность и устойчивость в окружающей среде, способность к миграции на большие расстояния, степень негативного воздействия на биологические и геофизические системы различных уровней.
В атмосферном воздухе подлежат измерению среднесуточные концентрации:
1) взвешенных веществ;
2) озона;
3) оксидов углерода и азота;
4) диоксида серы;
5) сульфатов;
6) 3,4- бенз(а)пирена;
7) ДДТ и других хлорорганических соединений;
8) свинца, кадмия, ртути, мышьяка;
9) показателя аэрозольной мутности атмосферы;
В атмосферных осадках подлежат измерению в суммарных месячных пробах концентрации:
1) свинца, ртути, кадмия, мышьяка;
2) 3,4-бенз(а)пирена;
3) ДДТ и других хлорорганических соединений –РН;
4) анионов и катионов.
Метеорологические наблюдения включают наблюдения за:
1) температурой и влажностью воздуха;
2) скоростью и направлением ветра;
3) атмосферным давлением;
4) облачностью (количеством, формой, высотой);
5) солнечным сиянием;
6) атмосферными явлениями (туман, метели, грозы, пыльные бури);
7) атмосферными осадками (количеством и интенсивностью);
8) снежным покровом (высотой, содержанием влаги);
9) температурой почвы (на поверхности и в глубине);
10) состоянием поверхности почвы;
11)радиацией (прямой, рассеяннной, суммарной и отраженной) и радиационным балансом;
12)градиентами температуры, влажности и скорости ветра на высоте 0,5- 10м;
13) градиентами температуры, влажности почвы на глубине 0-20см;
14) тепловым балансом.
В обязательную программу наблюдений на базовых станциях БАПМоН включены наблюдения за содержанием диоксида серы, аэрозольной мутностью атмосферы, радиацией, взвешенными аэрозольными частицами, химическим составом осадков (Таблица 2.6).
На региональных станциях программа наблюдения включает измерение атмосферной мутности, концентрации взвешенных аэрозольных чястиц, определение химического состава атмосферных осадков.
Любые наблюдения по программе фонового мониторинга должны сопровождаться обязательными метеорологическими наблюдениями. Поэтому фоновые наблюдения желательно проводить на базе метеорологических станций.
Таблица 2.6 – Список компонентов, подлежащих контролю на СКФМ
Дата публикования: 2015-01-23; Прочитано: 1334 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!