3.2.8. Динамические наблюдения
за состоянием атмосферы

Результаты длительных наблюдений, аналитическая обработка полученных данных и определение экологических параметров загрязнения атмосферы дают возможность не только определить состояние атмосферы, но и решить ряд вопросов, связанных с оценкой эффективности проводимых природоохранных мероприятий, уточнением перечня приоритетных вредных веществ, определением вклада предприятий в общее загрязнение атмосферы. Однако даже при проведении подфакельных наблюдений в промышленных районах трудно выделить вклад исследуемого источника в уровень загрязнения воздуха.

Данные наблюдений на близких расстояниях от периметра завода характеризуют загрязнение атмосферы низкими и неорганизованными источниками выбросов, а на дальних - сумму от низких, неорганизованных и высоких источников выбросов. Представление аналитических данных в графическом виде и их линейная аппроксимация (угол наклона, величина и знак линейного коэффициента) дают возможность выявить и оценить динамику содержания вредных веществ в течение длительных периодов времени. Далее приведены результаты статистической обработки данных по загрязнению окружающей среды на примере Московского НПЗ топливно-нефтехимического профиля.

На рис. 3.10 представлены среднегодовые значения концентрации углеводородов в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны завода.

В последние годы наблюдается благоприятная тенденция

236

Рис. 3.10. Динамика изменения среднегодовых значений концентрации суммарных углеводородов в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны: 1 - ПДКс.с.; 2 - аппроксимация
Рис. 3.10. Динамика изменения среднегодовых значений концентрации суммарных углеводородов в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны: 1 - ПДКс.с.; 2 - аппроксимация

к значительному снижению концентрации углеводородов. Обратная тенденция - тенденция к увеличению среднегодовых значений концентрации наблюдается для такого вредного вещества, как оксид серы(IV) (рис. 3.11). Для оксида серы(IV) среднегодовые значения концентраций значительно ниже ПДК. Однако такая ситуация связана, по-видимому, с высоким значением ПДК для оксида серы(IV), несмотря на то что уже при концентрациях в 5 раз ниже ПДК наблюдаются отклонения в состоянии здоровья определенных групп населения.

Рис. 3.11. Динамика изменения среднегодовых значений концентрации оксида серы(1У) в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны: 1 - ПДКс.с.; 2 - аппроксимация
Рис. 3.11. Динамика изменения среднегодовых значений концентрации оксида серы(1У) в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны: 1 - ПДКс.с.; 2 - аппроксимация

237

Рис. 3.12. Динамика изменения среднегодовых значений концентрации фенола в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны: 1 - ПДКс.с.; 2 - аппроксимация
Рис. 3.12. Динамика изменения среднегодовых значений концентрации фенола в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны: 1 - ПДКс.с.; 2 - аппроксимация

Наиболее выражена тенденция к росту среднегодовых значений концентраций для таких веществ, как фенол (рис. 3.12) и оксид азота(1У) (рис. 3.13). Для этих веществ среднегодовые концентрации приближаются к ПДК.

Изменение содержания вредных веществ в атмосферном воздухе связано с изменением структуры (количества, мощности и т.д.) источников загрязнения данного района. Так, при росте количества автомобилей без кардинальных изменений процесса сжигания моторных топлив в двигателях и очистки выхлопных газов увеличивается

Рис. 3.13. Динамика изменения среднегодовых значений концентрации оксида азота(IV) в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны: 1 - ПДКс.с.; 2 - аппроксимация
Рис. 3.13. Динамика изменения среднегодовых значений концентрации оксида азота(IV) в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны: 1 - ПДКс.с.; 2 - аппроксимация

238

содержание в атмосферном воздухе вредных веществ. Для промышленных предприятий влияние на атмосферу связано с проведением тех или иных мероприятий по защите воздушного бассейна.

При оценке экологической опасности выбросов необходимо учитывать фоновые концентрации вредных веществ (.фон). Фон является характеристикой загрязнения атмосферы, создаваемой всеми источниками выбросов на рассматриваемой территории, исключая источник УВС, для которого определяется фоновая концентрация. В соответствии с нормативами расчета максимальных концентраций за фоновую концентрацию принимают статистически достоверную максимальную разовую концентрацию примеси (средняя за 20 мин), значение которой превышается в 5% случаев.

Фоновую концентрацию важно учитывать, так как увеличение, например, содержания оксида азота(IV) и фенола усугубляется еще и высокими фоновыми концентрациями данных веществ в атмосферном воздухе.

Для расчета значений фона, из которого исключен вклад предприятия (Сф1), используют следующие формулы расчета:

Сф1 = Сф(1 - 0,4С°мф) при С ≤ 2Сф; (3.16)

Сф1 = 0,2Сф при С > 2Сф; (3.17)

где С°м - максимальная расчетная концентрация веществ от предприятия для точки размещения поста, на котором устанавливается фон.

Результаты расчетов фоновых концентраций вредных веществ в воздухе без вклада предприятия представлены в табл. 3.12.

Кроме веществ, приоритет которых установлен с учетом фоновых концентраций, в перечень веществ, контролируемых в санитарно-защитной и промышленной зонах предприятия, включают те, выбросы которых трудно установить, а приоритет трудно оценить: аммиак, формальдегид и хлористый водород. В крупных промышленных центрах вредные примеси (например, формальдегид) в большом количестве выбрасываются автотранспортом и другими внешними (по отношению к предприятию) источниками загрязнения и оказывают влияние на данные определения. В последние годы наблюдается рост среднегодовых концентраций указанных веществ. Если на предприятии источников выбросов этих

239

Таблица 3.12

Фоновые концентрации вредных веществ в воздухе с вкладом (Сф)
и без вклада (Сф1) предприятия топливно-нефтехимического профиля

Приоритетный номер Вещество Cф мг/м3 Cф1
мг/м3 ед. ПДК
1 Диоксид серы 0,01 0,002 0,004
2 Углеводороды предельные (бензин) 19,1 19,084 3,816
3 Оксиды азота 0,19 0,177 2,08
4 Сероводород 0,003 0,0006 0,075
5 Ксилол 0,25 0,073 0,3655
6 Оксид углерода 3 2,9325 0,5865
7 Толуол 0,65 0,59 0,9914
8 Фенол 0,011 0,01 1,098
9 Бензол 0,62 0,589 0,393

веществ нет (нет специализированных нефтехимических производств), то можно предположить, что увеличение обусловлено автомобильным парком и увеличением мощностей других промышленных предприятий.

Для систематизации и оценки уровня загрязнения атмосферы за различные периоды времени обычно рассчитывают следующие статистические характеристики:

  • - Сср - среднее арифметическое значение концентрации примеси;
  • - σ - среднее квадратичное отклонение результатов измерений от среднего арифметического;
  • - См - максимальное значение концентрации примеси;
  • - коэффициент вариации V = σ/Сср, показывающий долю изменчивости от среднего арифметического значения;
  • - Ii = (Сср.г. /ПДКc.c. )iQi - индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) отдельной примесью (i - примесь, Qi - константа, принимающая значение 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 для соответственно 1, 2, 3, 4-го классов опасности веществ, позволяющая привести степень вредности 1-го вещества к степени вредности диоксида серы;
  • - Il =
    l
    i=1
      Ii - индекс загрязнения атмосферы приоритетными веществами.

240

Оценка степени загрязнения дается в соответствии с рассчитанными величинами Il. Если значение Il ≤ 5, то уровень загрязнения воздуха считается ниже среднего; если 5 < Il ≤ 8 - примерно равен среднему; если 8 < Il ≤ 15 - выше среднего; если Il > 15 - значительно выше среднего.

К экологическим параметрам загрязнения атмосферы можно отнести также величины фоновых концентраций и величину повторяемости (g) концентраций, превышающих предельно допустимую концентрацию. Величина g рассчитывается по соотношению:

g = (n/m) · 100(%), (3.18)

где n - число наблюдений за рассматриваемый период; m - число случаев превышения уровня ПДК.

В качестве примера приведем расчет экологических параметров загрязнения атмосферы в районе расположения Московского НПЗ за последние годы. Среднемесячные концентрации вредных веществ (в мг/м3) в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны представлены в табл. 3.13.

В соответствии с объемом данных наблюдений и необходимостью расчета фоновой концентрации вредных веществ рассчитываются максимальные концентрации примеси с вероятностью превышения в 5% случаев (Сф1, Сф).

Результаты расчета величины g для рассмотренных выше загрязнителей атмосферного воздуха в санитарно-защитной зоне представлены в табл. 3.14.

Результаты статистической обработки данных по содержанию вредных веществ в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны представлены в табл. 3.15.

В табл. 3.16 представлены значения индексов загрязнения атмосферы (ИЗА) Ii и Il вредными веществами за период трехлетнего наблюдения.

Основной вклад в величину 1l вносят диоксиды серы и азота. Высокие значения индекса загрязнения диоксидом азота коррелируют с высокими значениями фоновой концентрации диоксида азота (Сф1, табл. 3.12) и повторяемости случаев превышения ПДК (g, табл. 3.14). Наблюдается также корреляция между IСО и Сф1.

Вклад каждого из веществ в индекс загрязнения атмосферы приоритетными веществами представлен в табл. 3.17.

Как видно из данных табл. 3.17, за три года возрос вклад в общее загрязнение атмосферы таких веществ, как оксид угле-

241

Таблица 3.13

Среднемесячные концентрации вредных веществ
в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны предприятия
топливно-нефтехимического профиля

Вещество Год Месяцы
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
СО 1 2,04 3,07 3,08 3,3 2,94 2,1 1,1 1,11 1,24 1,23 1,75 1,97
  2 1,99 2,7 1,38 2,07 0,99 1,3 0,98 1,33 1,88 4,3 2,79 3,6
  3 3,2 3,01 2,64 2,82 3,2 3,06 1,95 2,25 2,7 3,32 3,3 3,55
  4 2,32 1,94 1,16 1,28 1,8 1,2 1,06 1,01 1,16 1,03 1,1 1,07
С110 1 1,1 1,14 1,44 1,38 1,25 1,18 1,46 1,53 1,6 1,64 1,37 1,5
  2 1,59 1,36 1,22 1,16 1,43 1,22 1,07 1,07 0,92 1,03 1,37 1,5
  3 -   - - 0,3 0,5 0,5 2 2 0,6 - 0,6
H2S* 1 3 0,5 - 0,2 0,1 0,3 0,7 0,1 0,8 0,8 0,9 -
  2 0,2 - - 0,2 0,5 - - 0,5 - - - 0,6
  3 41 34 58 60 55 60 77 72 53 61 59 62
SO2* 1 200 71 69 66 69 73 64 72 77 79 63 67
  2 62 55 60 93 77 76 66 80 77 61 70 78
  3 78 83 84 78 79 85 76 82 80 84 86 72
NO2* 1 91 75 90 84 81 80 77 75 90 86 74 69
  2 73 72 74 76 88 83 76 77 73 74 81 80
  3 7 6 7 9 7 7 7 7 9 11 7 7
Фенол* 1 9 7 9 8,5 5 7 6 9,5 9 9 8 8
  2 7 7 8 9 8 9 6 7 7 7 7 8

* [величины среднемесячных концентраций] × 1000.

242

Таблица 3.14

Величины повторяемости концентраций вредных веществ, превышающих ПДК, в санитарно-защитной зоне предприятия топливно-нефтехимического профиля

Год g, %
СО C110 H2S SO2 NO2 C6H5OH
1 5,7 0,6 0,6 0 23,4 12,2
2 6,3 0 0,8 1,1 29,7 19,6
3 8,9 0,2 0,2 0 21,5 15,1

Таблица 3.15

Результаты статистической обработки данных по содержанию
вредных веществ в атмосферном воздухе
санитарно-защитной зоны типового предприятия
топливно-нефтехимического профиля

Вещество Год Cмес.м. Сср.г. σj Vr. См.P (Р=5%)
СО 1 3,08 2,08 0,83451 0,4 3,91
  2 4,3 2,11 1,05418 0,5 4,04
  3 3,55 2,92 0,46829 0,16 3,53
  4 2,32 1,34 0,46411 0,35 2,43
С110 1 1,85 1,41 0,22528 0,16 1,71
  2 1,59 1,25 0,20642 0,17 1,51
  3 0,002 0,0008 0,00062 0,78 0,002
H2S 1 0,001 0,0008 0,00085 1,06 0,0023
  2 0,0006 0,0004 0,00019 0,48 0,0007
  3 0,077 0,057 0,01163 0,2 0,078
SO2 1 0,2 0,08 0,03784 0,48 0,154
  2 0,093 0,071 0,01085 0,15 0,086
  3 0,086 0,08 0,00417 0,05 0,088
NO2 1 0,091 0,081 0,00725 0,09 0,091
  2 0,088 0,077 0,00485 0,06 0,085
  3 0,011 0,007 0,00138 0,2 0,001
Фенол 1 0,01 0,008 0,00148 0,19 0,011
  2 0,009 0,007 0,00090 0,13 0,008

Примечание. Смес.м. - максимальное из среднемесячных значение концентрации вредного вещества за год (мг/м3); Сср.г. - среднегодовое значение концентрации вредного вещества (мг/м3); σj - среднее квадратичное отклонение среднемесячных значений концентрации вредного вещества от среднегодового значения; Vr - коэффициент вариации концентраций; См.P (Р = 5%) - максимальная концентрация, полученная из предположения логнормального распределения концентраций вредного вещества в атмосфере при 5% вероятности ее превышения (См5).

243

Таблица 3.16

Значения индексов загрязнения атмосферы вредными веществами
в атмосферном воздухе санитарно-защитной зоны

Год Ii Il
СО C1-C10 H2S S02 N02 Фенол
1 0,72 0,9 0,05 1,19 2,46 0,63 5,95
2 0,73 0,95 0,05 1,84 2,5 0,75 6,82
3 0,98 0,85 0,04 1,58 2,34 0,63 6,42

Таблица 3.17

Вклад вредных веществ в индекс загрязнения атмосферы
приоритетными веществами (Il)

Год %Ii
СО С110 H2S SO2 N02 Фенол
1 12,1 15,1 0,8 20 41,3 10,5
2 10,7 13,9 0,7 26,9 36,6 10,9
3 15,2 13,2 0,6 24,6 36,4 9,8

рода(II) и оксид серы(IV). Несмотря на снижение вклада в общее загрязнение атмосферы, оксид азота является наиболее массовым загрязнителем. За рассматриваемый период несколько снизился вклад углеводородов в общее загрязнение атмосферы.

Итак, расчеты показали, что основной вклад в загрязнение атмосферы санитарно-защитной зоны вносят диоксиды серы и азота (в соответствии с рассчитанными значениями индексов загрязнения атмосферы), причем в последние годы растет доля вклада диоксида серы и оксида углерода(II) в общее загрязнение атмосферы. Наиболее высокой величиной повторяемости концентраций, превышающих ПДК, характеризуется содержание таких веществ, как диоксид азота, оксид углерода(II) и фенол.

Таким образом, статистическая обработка экспериментальных данных позволяет оценить степень загрязнения воздушного бассейна и определить круг веществ, для которых необходима более совершенная, чем лабораторная сеть наблюдений, система мониторинга. Это диоксиды серы и азота, оксида углерода(II) (наиболее распространенные и опасные выбросы по Г3 и Il), углеводороды и сероводород (специфический загрязнитель, характерный для предприятия).

244

Вопросы:

  • Дайте характеристику среднегодовых загрязнений атмосферы опасными газами.
  • Какие источники загрязнения относятся к фоновым?
  • Назовите факторы, влияющие на фоновые концентрации вредных веществ в воздухе?
  • В чем заключается методика расчета загрязнения с учетом фоновых концентраций?
  • Как рассчитать индекс загрязнения воздушного бассейна примесями и приоритетными веществами?

245



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved