Представительность наблюдений (достоверность получаемой информации) за состоянием загрязнения атмосферы зависит от правильности расположения поста наблюдения. Ранее рассмотренные в главе 2 математические модели используются и для выбора наиболее важных точек контроля. Очевидно, что распределение точек наблюдения будет неравномерным и будет зависеть от структуры и размещения источников выбросов, застройки, метеорологических условий и т.п. Выбор места для размещения поста производится также в зависимости от необходимости получить информацию либо об уровне загрязнения воздуха, характерном для данного
323
района (МС), либо получить информацию о концентрации примесей в конкретной точке, находящейся под влиянием выбросов отдельных источников загрязнения атмосферы (MB).
Независимо от цели каждый пост размещается на открытой, проветриваемой со всех сторон площадке с твердым, непылящим покрытием: на асфальте, твердом грунте, газоне.
Стационарные посты размещают в местах, выбранных на основе проведенного предварительного исследования состояния воздушной среды, выбросов внешних и внутренних источников загрязнения и изучения метеорологических условий рассеивания примесей, учета размещения крупных источников выбросов и жилых районов.
Существует несколько подходов к размещению стационарных постов контроля. За рубежом для характеристики загрязнения предлагается применять регулярную сеть наблюдений, которая предусматривает размещение постов контроля за качеством воздуха в узлах сетки с шагом 2 км. Недостатком такого подхода является возможность нерепрезентативного расположения постов по отношению к источникам и значительные финансовые издержки. Для оптимизации выбора постов наблюдения используют статистические методы. В соответствии с зонально-функциональным методом на основании однофакторного дисперсионного анализа данных наблюдений посты наблюдения располагаются в зависимости от их принадлежности к функциональным зонам. Трудность заключается в том, что функциональные зоны не имеют четких границ и могут заметно влиять друг на друга. Использование зонально-функционального метода приводит к необходимости размещения стационарных постов наблюдения по периметру предприятия по направлению к функциональным зонам - жилым массивам, автомагистралям и другим мощным источникам выбросов.
Стационарные посты могут располагаться также в районе расположения низких и неорганизованных источников выбросов. В этом случае район предприятия, в котором расположены такие источники загрязнения, может рассматриваться как функциональная зона. Стационарный пост, расположенный в данной зоне, определяет влияние источников загрязнения на состояние атмосферы.
Таким образом, при использовании зонально-функционального метода для размещения стационарных постов наблюдения роль функциональных зон могут играть площадные источники загрязнения (например, открытые поверхности испарения объектов очистных сооружений) или расположенные рядом неорганизованные точечные источники выбросов.
324
Нецелесообразно использовать стационарные посты системы мониторинга среды для определения влияния организованных, высоких источников загрязнения. Это связано с тем, что от таких источников основная масса загрязняющих веществ переносится за пределы предприятия и соответственно не может быть зафиксирована стационарными постами системы мониторинга среды, расположенными в пределах производства. Для их мониторинга целесообразно использовать средства системы мониторинга выбросов, например, датчики, установленные на дымовых трубах и соответствующие модели рассеяния для обработки полученных данных.
Количество стационарных постов определяется в зависимости от численности населения жилых районов, окружающих завод, площади предприятия, рельефа местности и степени индустриализации (наличие внешних мощных источников загрязнения).
Для расчета количества постов наблюдения используются методы оптимальной или линейной интерполяции. Для районов с высокой степенью загрязнения (Ii > 0,25) были рассчитаны расстояния между постами наблюдения, при которых поля концентрации примеси будут восстанавливаться с точностью 0,20 ПДК. По этим расчетам, максимальное расстояние между постами должно быть 1,6-3 км.
Следует отметить, что методы подхода к решению проблемы размещения стационарных постов наблюдения для систем мониторинга городского и заводского уровней не совпадают. Это связано с тем, что в системах мониторинга городского уровня промышленные предприятия рассматриваются как единый точечный источник, что неприемлемо для систем заводского мониторинга.
Предложен новый подход к оптимальному размещению стационарных постов наблюдения и определению объектов автоматизированной системы мониторинга предприятия, заключающийся в следующем. Источники выбросов предприятия разбиваются на два типа. К источникам выбросов первого типа относятся те, от которых максимальная приземная концентрация вредных веществ Сm достигается на расстоянии hm вне территории предприятия. Величина Сm для источников выбросов второго типа достигается внутри периметра предприятия. К источникам выбросов первого типа применимы методы и средства системы мониторинга выбросов. Для наблюдения за источниками второго типа целесообразно использование автоматизированных стационарных постов мониторинга среды.
В соответствии с характерными размерами предприятия задается величина hm. Например, для Московского НПЗ величина hm
325
принята равной 800 м. При выполнении условия hm > 800 м для любого источника выбросов максимальная приземная концентрация вредных веществ достигается за периметром предприятия вне зависимости от его расположения на территории завода. В качестве дополнительного условия включения источников выбросов первого типа в автоматизированную систему мониторинга выбросов используется неравенство Cm > 0,01С1ф. Это условие обеспечивает исключение из объектов системы мониторинга выбросов, вносящих незначительный вклад в общее загрязнение атмосферы.
Проведенные расчеты величин Сm и hm показали (рис. З.З6а-д), что к источникам, контролируемым системой мониторинга выбросов, относятся мощные, высокие, организованные источники. Это дымовые трубы технологических печей и печей дожига установок первичной и вторичной переработки нефти, ГФУ и получения элементной серы.
Для источников выбросов второго типа, после исключения объектов автоматизированной системы мониторинга выбросов, были проведены расчеты и построены среднегодовые концентрационные поля распределения вредных веществ по территории предприятия с учетом метеорологических параметров. На рис. 3.37'а, б представлены распределения среднегодовых значений концентраций углеводородов и диоксида серы.
Расположения среднегодовых концентрационных полей оксидов азота, оксида углерода(II) и диоксида серы схожи между собой, а распределение среднегодовых значений концентраций сероводорода и углеводородов по территории предприятия подобны друг другу. Это связано с тем, что основными факторами, определяющими форму, размер и расположение среднегодовых концентрационных полей вредных веществ, являются: структура источников выбросов вредных веществ, их расположение на территории предприятия и метеорологические параметры атмосферы. Максимум среднегодовых значений концентраций углеводородов и сероводорода располагается в западной части предприятия (блок основного нефтеулавливания и блок доочистки сточных вод). Для оксидов азота, серы и углерода поля максимальных среднегодовых значений концентраций располагаются в северо-восточной и восточной части предприятия.
Показано, что при использовании нового подхода по критерию Cm-hm поля максимальных среднегодовых значений концентраций для всех веществ располагаются внутри территории предприятия и, соответственно, стационарные посты автоматизированной системы мониторинга среды размещаются на территории предприятия.
326
Рис. 3.36. Корреляционные поля C
m-h
m для источников выбросов оксидов азота (а), диоксида серы (б), оксида углерода (в), углеводородов (г) и сероводорода (д)
327
Рис. 3.37. Распределение среднегодовых концентраций углеводородов (а), диоксида серы (б) на территории промышленной зоны
328
Для определения оптимального расположения стационарных постов необходимы расчеты и последующее построение распределения значений индекса загрязнения атмосферы приоритетными веществами (I1). Например, для Московского НПЗ (рис. 3.38) посты № 1-3 размещены в областях максимального значения (I1), а посты № 4-5 - со стороны муниципального района Капотня, находящегося в непосредственной близости от территории предприятия.
Регулярное наблюдение на стационарных постах возможно по одной из четырех программ: полной, неполной, сокращенной, суточной. Программы отличаются друг от друга частотой и временем отбора проб. В соответствии со спецификой систем мониторинга окружающей среды на предприятиях должна проводиться программа непрерывных наблюдений, предназначенная для получения информации о разовых, среднесуточных и средних за более длительный период концентрациях.
При определении приземной концентрации вредных веществ в атмосфере отбор должен проводиться на высоте 1,5-3,5 м. Одновременно с отбором проб воздуха определяются следующие метеорологические параметры: направление и скорость ветра, температура воздуха, состояние погоды.
Автоматизированная система мониторинга окружающей среды обеспечивает полную программу наблюдений, имеет иерархическую двухуровневую структуру. На нижнем уровне расположены приборы и датчики, а также передающая аппаратура программно-аппаратных средств. Верхний уровень образован центральным компьютером системы и приемной аппаратурой (центральный пункт сбора и обработки информации). Связь между уровнями системы осуществляется по коммутируемым телефонным проводам. Передачу информации со стационарных постов осуществляет комплекс программно-аппаратных средств для сбора и выдачи выходной информации в удобной для оператора центрального пункта форме (рис. 3.39).
Таким образом, основными элементами автоматизированной системы мониторинга являются:
- - стационарные посты, где замеряются в автоматическом режиме концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе и метеопараметры;
- - центральный пункт обработки информации (ЦП), монтируемый стационарно и обеспечивающий получение информации со стационарных постов.
329
