- анализ основополагающих факторов при подготовке и провидении мониторинга загрязнения атмосферного воздуха.
Выбранная цель исследования обусловила решение следующих поставленных задач:
изучить проведение наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха на маршрутных и передвижных постах;
рассмотреть проведение наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха выбросами автотранспорта;
проанализировать проведение наблюдений за химическим составом атмосферных осадков.
1. Проведение наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха на маршрутных и передвижных постах
В крупных промышленных центрах степень загрязнения атмосферного воздуха может в ряде случаев превысить санитарно-гигиенические нормативы. Характер временной и пространственной изменчивости концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе определяется большим числом разнообразных факторов. Знание закономерностей формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха, тенденций их изменений является крайне необходимым для обеспечения требуемой чистоты воздушного бассейна. Основой для выявления закономерностей служат наблюдения за состоянием загрязнения воздушного бассейна.
Рис. 1. Схема и классификация мониторинга
От возможностей и качества проводимых наблюдений зависит эффективность всех воздухо-охранных мероприятий.
Служба наблюдений и контроля за состоянием атмосферного воздуха, как следует из названия, состоит из двух частей, или систем: наблюдений (мониторинга) и контроля. Первая система обеспечивает наблюдение за качеством атмосферного воздуха в городах, населенных пунктах и территориях, расположенных вне зоны влияния конкретных источников загрязнения. Вторая система обеспечивает контроль источников загрязнения и регулирование выбросов вредных веществ в атмосферу.
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 загрязнения (в фоновых районах).
Наблюдения в районах, значительно удаленных от источников загрязнения, позволяют выявить особенности отклика биоты на воздействие фоновых концентраций загрязняющих веществ.
Как правило, фоновые наблюдения по специальной программе фонового экологического мониторинга проводятся в биосферных заповедниках и заповедных территориях. Ранее биосферные заповедники были расположены по всей территории СССР. В биосферных заповедниках осуществляется оценка и прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха путем анализа содержания в нем взвешенных частиц, свинца, кадмия, мышьяка, ртути, бенз(а) пирена, сульфатов, диоксида серы, оксида азота, диоксида углерода, озона, ДДТ и других хлорорганических соединений. Программа фонового экологического мониторинга включает также определение фонового уровня загрязняющих веществ антропогенного происхождения во всех средах, включая биоты. Кроме измерения состояния загрязнения атмосферного воздуха, на фоновых станциях производятся также метеорологические измерения.
Сеть фоновых станций, расположенная на территории нашей страны, включена в Глобальную систему мониторинга окружающей среды (ГСМОС), функционирующую в соответствии с программой ООН по проблемам окружающей среды (ЮНЕП) под эгидой ЮНЕП. Информация, получаемая с фоновых станций, позволяет оценивать состояние и тенденции глобальных изменений загрязнения атмосферного воздуха. Фоновые наблюдения проводятся также с помощью научно-исследовательских судов в морях и океанах.
При наблюдении за фоновыми уровнями загрязнения атмосферного воздуха разрабатываются модели переноса примесей, и определяется роль в процессах переноса гидрометеорологических и техногенных факторов. На фоновых станциях исследуются и уточняются: критерии создания сети наблюдений, перечни контролируемых примесей, методики контроля и обработки данных измерений, способы обмена информацией и приборами, методы международного сотрудничества. Так, например, по международным соглашениям станция базисного и регионального мониторинга должна размещаться на расстоянии 40-60 км от крупных источников загрязнения с подветренной стороны. На территориях, примыкающих к станции, в радиусе 40-400 км не должен изменяться характер деятельности человека. Было также установлено, что пробы воздуха должны отбираться на высоте не менее 10 м над поверхностью растительности.
На станциях фонового мониторинга наблюдение за качеством атмосферного воздуха осуществляется по физическим, химическим и биологическим показателям.
Необходимость организации контроля загрязнения атмосферного воздуха в зоне интенсивного антропогенного воздействия определяется предварительными экспериментальными (в течение 1-2 лет) и теоретическими исследованиями с использованием методов математического и физического моделирования. Такой подход позволяет оценить степень загрязнения той или иной примесью атмосферного воздуха в городе или любом другом населенном пункте, где имеются стационарные и передвижные источники выбросов вредных веществ.
Обычно расположение источников выбросов и их параметры известны или их можно определить. Зная метеорологические параметры, в том числе «розу ветров» можно с использованием математических и физических моделей рассчитать поля концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для любой ситуации. Но адекватность принятых моделей реальным ситуациям все равно должна проверяться экспериментально.
Для получения репрезентативной информации о пространственной и временной изменчивости загрязнения воздуха, нужно предварительно провести обследование метеорологических условий и характера пространственной и временной изменчивости загрязнения воздуха с помощью передвижных средств. Для этого чаще всего используется передвижная лаборатория, производящая отбор, а иногда и анализ проб воздуха во время остановок. Такой метод обследования называется рекогносцировочным. Он находит достаточно широкое применение за рубежом.
На карту-схему города (населенного пункта, района) наносится регулярная сетка с шагом 0,1; 0,5 или 1,0 км. На местности по специально разработанной программе случайного отбора проб отбираются и анализируются пробы в точках, совпадающих с узлами сетки, наложенной на карту-схему. Для получения статистически достоверных средних значений измеренных концентраций проводится анализ комбинаций точек на сетке, объединенных в квадраты, например, площадью (2-4) км 2, с учетом направлений ветра по направлениям. Такой метод позволяет выявить как границы промышленных комплексов и узлов, так и зоны их влияния. При этом обеспечивается возможность сравнения полученных результатов с расчетными данными математических моделей. Использование методов моделирования в этих работах является обязательным.
Если обнаруживается, что существует вероятность роста концентрации примеси выше установленных нормативов, то за содержанием такой примеси в выявленной зоне следует установить наблюдение. Если же такой вероятности нет и отсутствуют перспективы развития промышленности, энергетики и автотранспорта, установление стационарных постов наблюдений за состоянием атмосферного воздуха нецелесообразно. Такой вывод не распространяется на организацию наблюдений за фоновым уровнем загрязнения воздуха вне населенных пунктов.
Установив степень загрязнения атмосферного воздуха всеми примесями выбрасываемыми существующими и намечаемыми к строительству и пуску источниками, а также характер изменения полей концентрации примесей по территории и во времени с учетом карт загрязнения воздуха, построенных по результатам математического и физического моделирования, можно приступить к разработке схемы размещения стационарных постов наблюдений на территории города и программы их работ. Программа разрабатывается исходя из задач каждого измерительного пункта и особенностей изменчивости концентрации каждой примеси в атмосферном воздухе. Пост наблюдений может давать информацию об общем состоянии воздушного бассейна, если пост находится вне зоны влияния отдельных источников выбросов и осуществлять контроль за источниками выбросов, если пост находится в зоне влияния источников выбросов.
При размещении постов наблюдений предпочтение отдается районам жилой застройки с наибольшей плотностью населения, где возможны случаи превышения установленных пороговых значений гигиенических показателей ПДК. Наблюдения должны проводиться за всеми примесями, уровни которых превышают ПДК.
В обязательном порядке измеряются основные, наиболее часто встречающиеся загрязняющие воздух вещества: пыль, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота. Выбор других веществ, требующих контроля, определяется спецификой производства и выбросов в данной местности, частотой превышения ПДК.
Контроль за радиоактивным загрязнением атмосферного воздуха осуществляется как на фоновом уровне, так и в зонах влияния атомных электростанций и других источников возможных выделений или выбросов радиоактивных веществ. При контроле радиоактивного загрязнения на фоновом уровне используются существующие фоновые станции или специальные станции, установленные на расстоянии 50-100 км от возможного источника радиоактивного загрязнения. При контроле в радиусе до 25 км от возможных источников выбросов радиоактивных веществ используется как существующая сеть контроля. так и специальные посты наблюдений, где устанавливаются датчики гамма- излучения и приборы для отбора проб и анализа воздуха. Рекомендуется в зоне до 25 км иметь 10-15 специализированных пунктов контроля, оснащенных дистанционными системами и высокопроизводительными фильтрующими воздух установками, а также около 30 дополнительных стационарных пунктов контроля радиационной обстановки, оснащенных интегрирующими термолюминесцентными дозиметрами. При этом в пределах санитарно-защитной зоны создаются посты дистанционного контроля радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха. Подсистемы дистанционного контроля оборудуются каналами связи. Для повышения достоверности информации в каждом пункте устанавливается несколько датчиков.
В 80-e годы на базе сетевых снегомерных съемок была создана новая сеть контроля переноса загрязняющих веществ воздушными массами. Мониторинг загрязнения территории на основе снегомерной съемки позволяет контролировать уровни загрязнения атмосферного воздуха как в незагрязненных (фоновых) районах, так и в городах, и других населенных пунктах.
Важными методами контроля так называемого трансграничного переноса глобальных потоков примесей, переносимых на большие расстояния от места выброса, является система наземных и самолетных станций, сопряженных с математическими моделями распространения примесей. Сеть станций трансграничного переноса оборудуется системами отбора газа и аэрозолей, сбора сухих и мокрых выпадений анализа содержания примесей в отобранных пробах. Информация поступает в метеорологические синтезирующие центры, которые осуществляют:
сбор, анализ и хранение информации о трансграничном переносе примесей в атмосфере;
прогнозирование переноса примесей на основе метеорологических данных;
идентификацию районов выбросов и источников;
регистрацию и расчет выпадений примесей из атмосферного воздуха на подстилающую поверхность и другие работы.
В целях сопоставимости результатов наблюдений, полученных в разных географических и временных условиях, используются единые унифицированные методы отбора и анализа проб, обработки и передачи информации. Информация, получаемая на сети наблюдений, по степени срочности подразделяется на три категории: экстренная, оперативная и режимная. Экстренная информация содержит сведения о резких изменениях уровней загрязнения атмосферного воздуха и передается в соответствующие (контролирующие, хозяйственные) организации незамедлительно. Оперативная информация содержит обобщенные результаты наблюдений за месяц, а режимная - за год. Информация по последним двум категориям передается заинтересованным и контролирующим организациям в сроки их накопления: ежемесячно и ежегодно. Режимная информация, содержащая данные о среднем и наибольшем уровнях загрязнения воздуха за длительный период, используется при планировании мероприятий по охране атмосферы, установлении нормативов выбросов, оценках ущерба, наносимого народному хозяйству загрязнением атмосферного воздуха.
Для того чтобы воздухо-охранные мероприятия были эффективными, информация должна быть полной и достоверной. Полнота информации определяется числом контролируемых ингредиентов, сроками наблюдений, размещением сети наблюдений. Достоверность информации достигается строгим соблюдением нормативных требований, обеспечивающих получение репрезентативных данных, однородность информации, полноту наблюдений, правильность статистической обработки и санитарно-гигиенической оценки по данным наблюдений загрязнения атмосферного воздуха, корректность объяснения причин повышенных уровней загрязнения и тенденций (или их отсутствие) изменения уровней загрязнения атмосферного воздуха во времени и по территории, учет метеорологических условий переноса и рассеяния примесей режима выбросов в данном районе.
Достоверность информации в значительной степени зависит от ее однородности. Необходимо иметь однородный ряд наблюдений за период, для которого средние характеристики оказываются достаточно устойчивыми и слабо зависящими от новых результатов измерений. В городах в результате застройки и реконструкции происходят изменения микроклиматических и метеорологических условий, поэтому получение среднего значения концентрации примеси для периода, в который меняется характер воздействия источников выбросов на атмосферу, является проблемной задачей. Средние годовые концентрации из-за погрешностей измерений, неоднородности рядов наблюдений, изменения метеоусловий и структуры городской застройки, могут значительно варьировать. В связи с этим для повышения качества воздухо-охранных рекомендаций необходимо использовать данные наблюдений за более длительные сроки (5 лет).
Существующая в нашей стране сеть наблюдений загрязнения атмосферного воздуха включает посты ручного отбора проб воздуха и автоматизированные системы наблюдений и контроля окружающей среды (АНКОС). Посты наблюдений загрязнения (ПНЗ) могут быть стационарными, маршрутными и передвижными (подфакельными). С постов ручного отбора пробы для анализа доставляются в химические лаборатории. Системы АНКОС являются стационарными, они оснащены устройствами непрерывного отбора и анализа проб воздуха и передачи информации по каналам связи в центр управления и регулирования состоянием атмосферного воздуха в заданном режиме.
Посты наблюдений загрязнения атмосферного воздуха.
Стационарный пост наблюдений - это специально оборудованный павильон, в котором размещена аппаратура, необходимая для регистрации концентраций загрязняющих веществ и метеорологических параметров по установленной программе. Из числа стационарных постов выделяются опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных изменений содержания основных или наиболее распространенных загрязняющих веществ. Место для установки стационарного поста выбирается, как правило, с учетом метеорологических условий формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха. При этом заранее определяется круг задач: оценка средней месячной, сезонной, годовой и максимальной разовой концентраций, вероятности возникновения концентраций, превышающих ПДК и др.
Перед установкой поста следует проанализировать: расчетные поля концентраций по всем ингредиентам от совокупности выбросов всех стационарных и передвижных источников; особенности застройки и рельефа местности: перспективы развития жилой застройки и расширения предприятий промышленности, энергетики, коммунального хозяйства; транспорта и других отраслей городского хозяйства, функциональные особенности выбранной зоны; плотность населения; метеорологические условия данной местности и др. Пост должен находиться вне аэродинамической тени зданий и зоны зеленых насаждений, его территория должна хорошо проветриваться, не подвергаться влиянию близкорасположенных низких источников (стоянок автомашин, мелких предприятий с низкими выбросами т. п.). Количество стационарных постов в каком-либо городе (населенном пункте) определяется численностью населения, рельефом местности, особенностями промышленности, функциональной структурой (жилая, промышленная, зеленая зона и т.д.), пространственной и временной изменчивостью полей концентраций вредных веществ. Так, например, исходя из численности населения, количество постов определяется следующим образом (см. табл. 1):
Таблица 1
Для населенных пунктов со сложным рельефом и большим числом источников рекомендуется устанавливать один пост на каждые (5-10) км2. Чтобы информация о загрязнении воздуха учитывала особенности города, рекомендуется ставить посты наблюдений в различных функциональных зонах - жилой, промышленной и зоны отдыха. В городах с большой интенсивностью движения автотранспорта посты устанавливаются также и вблизи автомагистралей.
Для обеспечения оптимальных условий проведения стационарных наблюдений отечественной промышленностью выпускаются стандартные павильоны-посты наблюдений или комплектные лаборатории типа ПОСТ. Лаборатория ПОСТ - это утепленный, обитый дюралевыми ячейками павильон, в котором установлены комплекты приборов и оборудования для отбора проб воздуха, проведения метеорологических измерений: скорости и направления ветра, температуры, влажности. Практически все стационарные пункты контроля загрязнения оборудованы комплектными лабораториями ПОСТ-1. Выпускаются и устанавливаются более новые модификации лаборатории - ПОСТ-2 и ПОСТ-2a, которые отличаются более высокой производительностью отбора проб и степенью автоматизации.
На стационарных постах наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими параметрами должны проводиться круглогодично, во все сезоны, независимо от погодных условий. Для постов наблюдений, как правило, устанавливаются три программы наблюдения: полная, неполная и сокращенная. По полной программе наблюдения проводятся ежедневно (выходные-воскресенья, субботы - чередуются) в 1, 7, 13 и 19 часов местного декретного времени, либо по скользящему графику: вторник, четверг, суббота - 7, 10 и 13 ч; понедельник, среда, пятница - 15, 18 и 21 ч. Наблюдения по первой программе предусматривают измерения содержания в воздухе как основных, так и специфических загрязняющих веществ. По неполной программе наблюдения проводятся ежедневно (воскресенья и субботы чередуются), но только в 7. 13 и 19 ч местного декретного времени.
В районах, где температура воздуха ниже 45oС, наблюдения проводятся по сокращенной программе ежедневно, кроме воскресенья, в 7 и 13 ч по местному декретному времени. Наблюдения по сокращенной программе допускается проводить также в местах, где средние месячные концентрации меньше 1/20 ПДКмр или меньше нижнего предела диапазона измерений примеси используемым методом.
При неблагоприятных метеорологических условиях (туман, продолжительная инверсия температур и др.) отбор проб воздуха на всех постах наблюдений должен производиться через каждые 3 ч. Одновременно следует отбирать пробы под факелами основных источников загрязнения на территории наибольшей плотности населения. Подфакельные наблюдения осуществляются за характерными для данного предприятия примесями.
Стационарный пункт контроля радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха представляет собой либо стационарный павильон типа ПОСТ, либо домик размером 3х3х3 м. Он устанавливается, как правило, на специально оборудованных гидрометеорологических станциях (ГМС), огороженных металлической сеткой с размером ячеек 10х10 см. Площадь огороженной площадки составляет 5х10 м, а высота сетки - 1,2-1,5 м. Площадка должна располагаться на расстоянии не менее десяти высот до ближайшего здания и не менее 30 м от дорог. Площадка должна иметь травяной покров. Не допускается высаживание других растений, тем более кустарников и деревьев.
На территории ГМС не ближе 4 м от домика и ограды устанавливается марлевый планшет для сбора радиоактивных выпадений и термолюминесцентный дозиметр. Установку для отбора проб воздуха лучше размещать в специальной будке с жалюзи, приподнятой над поверхностью земли на 80 - 100 см. Выброс воздуха, прошедшего через фильтры установки типа «Тайфун», должен производиться обязательно в противоположную от планшета сторону. Если стационарный пункт не обеспечен электропитанием (трехфазное (5-10) кВт), то вместо фильтрующей установки допускается использование марлевого конуса.
Наблюдение за радиоактивностью атмосферного воздуха осуществляется систематически круглый год. Смена марли на планшетах и вертикальных экранах, а также фильтров в установках производится ежедневно в 7 ч 30 мин утра по местному декретному времени. С фильтрующих установок фильтры могут сниматься как через 24 ч - в 7 ч 30 мин, - так и через 12 ч, т.е. два раза в сутки. При двухразовом отборе установлено время работы установок: с 7 ч 30 мин до 13 ч 30 мин и с 19 ч 30 мин до 1 ч 30 мин. Скорость воздуха в установке определяется с помощью расходомеров УС-125 или УС-175-12 три раза в сутки: в 7 ч 30 мин, 13 ч 30 мин и 1 ч 30 мин.
Средняя скорость воздуха, проходящего через фильтры, помещенные в кассетный фильтродержатель, определяется по формуле:
где V1, V2 и V3 - значения скорости соответственно в 7 ч 30 мин, 13 ч 30 мин и 1 ч 30 мин следующих суток (км/ч). Объем прошедшего через фильтры воздуха (Q, м3/ч) находится из соотношения:
где S-площадь сечения сопла измерительной насадки (S = 70 см 2), t - время работы установки, ч.
Для определения количества воздуха, прошедшего через экран, ручной анемометр помещают над центром экрана, и скорость ветра измеряют четыре раза в сутки: в 7 ч 30 мин, 13 ч 30 мин, 19 ч 30 мин и 1 ч 30 мин. Среднюю скорость ветра определяют как среднее арифметическое, а объем воздуха, прошедшего через экран, находят по уравнению:
здесь S1 - площадь экрана, м2; t - время экспозиции экрана, с: f-продуваемость экрана, равная примерно 45%.
Маршрутный пост наблюдений - место на определенном маршруте в городе. Онпредназначен для регулярного отбора проб воздуха в фиксированной точке местности при наблюдениях, которые проводятся с помощью передвижной аппаратуры. Маршрутные наблюдения осуществляются на маршрутных постах с помощью автолабораторий. Такая передвижная лаборатория имеет производительность около 5000 отборов проб в год, в день на такой машине можно произвести отбор 8 - 10 проб воздуха. Порядок объезда маршрутных постов ежемесячно меняется таким образом, чтобы отбор проб воздуха на каждом пункте проводился в разное время суток. Например, в первый месяц машина объезжает посты в порядке возрастания номеров, во втором - в порядке их убывания, а в третий - с середины маршрута к концу и от начала к середине и т.д.
Передвижной (подфакельный) пост предназначен для отбора проб под дымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника. Подфакельные наблюдения осуществляются по специально разрабатываемым программам и маршрутам за специфическими загрязняющими веществами, характерными для выбросов данного предприятия. Места отбора проб при подфакельных наблюдениях выбирают на разных расстояниях от источника загрязнения с учетом закономерностей распространения загрязняющих веществ в атмосфере. Отбор проб воздуха производится последовательно по направлению ветра на расстояниях (0,2 - 0,5); 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 15 и 20 км от стационарного источника выброса, а также с наветренной стороны источника. Наблюдения под факелом проводятся за типичными для данного предприятия ингредиентами с учетом объема выбросов и их токсичности. В зоне максимального загрязнения (по данным расчетов и экспериментальных замеров) отбирается не менее 60 проб воздуха, а в других зонах минимум должен быть не меньше 25. Отбор проб воздуха при проведении подфакельных наблюдений производится на высоте 1,5 м от поверхности земли в течение 20 - 30, мин не менее чем в трех точках одновременно. В течение рабочего дня под факелом можно отобрать пробы последовательно в 5 - 8 точках.
Рис. 2 Передвижная лаборатория «Атмосфера-2»
В лаборатории «Атмосфера-2» используются полуавтоматические переносные приборы-индикаторы, предназначенные для полуколичественного определения содержания диоксида серы и сероводорода («Атмосфера-1») и хлора и озона («Атмосфера-2») в атмосферном воздухе. В автолаборатории, укомплектованной анеморумбометром М-49, датчики температуры и влажности вместе с держателем монтируются на специальной выдвижной штанге, укрепленной на платформе. Штанга с датчиками может устанавливаться перпендикулярно или параллельно продольной оси автомашины, а держатель может вращаться вокруг вертикальной оси. Сигналы датчиков подаются на пульт управления станции, установленный внутри салона на переднем стенде.
В некоторых автолабораториях, укомплектованных анеморумбометром М-47, измерение температуры и влажности производится с помощью аспирационного психрометра МВ-4М, подвешиваемого на выносной штанге.
Приборы и оборудование выносных пунктов (электроаспираторы, штативы с поглотительными приборами) во время работы устанавливаются на специальных выносных столиках. На время транспортировки столики укрепляют на платформе (в специальном ящике), а электроаспираторы в приборном отсеке салона (на правом стенде по ходу автомашины).
Электропитание приборов и оборудования лаборатории «Атмосфера-II» осуществляется от промышленной сети переменного тока напряжением 220 В, 50 Гц, через входной распределительный щит, установленный во вспомогательном отсеке лаборатории.
При выполнении подфакельных наблюдений наиболее существенной частью работы является установление направления факела и выбор точек отбора проб. Направление факела определяется по визуальным наблюдениям за очертаниями дыма. Если дымовое облако отсутствует, то направление факела определяется по направлению ветра (по данным шаропилотных наблюдений) на высоте выброса, по запаху вредных веществ, характерных для обследуемого источника, и по видимым факелам близлежащих источников.
При проведении работ в автолаборатории «Атмосфера-II» необходимо соблюдать следующие условия. Автомашина устанавливается таким образом, чтобы ее левый борт или задняя часть были наветренными. На магистралях города лаборатория устанавливается параллельно оси движения транспорта у тротуара или на обочине дороги. Расстояние от лаборатории до места подключения к электросети не должно превышать 100 м.
Определению концентрации диоксида серы с помощью газоиндикатора «Атмосфера-I» мешают некоторые органические вещества и сероводород, определению концентрации сероводорода мешают те же органические вещества и диоксид серы, определению концентрации озона - диоксид серы и сероводород. Для устранения мешающего влияния неорганических газов следует использовать селективные фильтры.
2. Проведение наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха выбросами автотранспорта
Измерение уровня загрязнения воздуха, обусловленного выбросами автотранспорта, проводится в комплексе с измерением уровня загрязнения выбросами промышленных источников, но может проводиться и самостоятельно. Оценка состояния загрязнения атмосферного воздуха на автомагистралях и в прилегающей жилой застройке может быть проведена на основе определения в воздухе содержания как основных компонентов выхлопных газов (оксида углерода, углеводородов, оксидов азота, акролеина, формальдегида, соединений свинца), так и продуктов их фотохимических превращений (озона и др.).
Для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами автотранспорта организуют специальные наблюдения, в результате которых определяют:
максимальные значения концентраций основных примесей, выбрасываемых автотранспортом в районах автомагистралей, и периоды их наступления при различных метеоусловиях и интенсивности движения транспорта;
границы зон и характер распределения примесей по мере удаления от автомагистралей;
особенности распространения примесей в жилых кварталах различного типа застройки и в зеленых зонах, примыкающих к автомагистралям;
особенности распределения транспортных потоков по магистралям города.
Наблюдения проводят во все дни рабочей недели ежечасно с 6 до 13 ч или с 14 до 21 ч, чередуя дни с утренними и вечерними сроками. В ночное время наблюдения проводятся один-два раза в неделю.
Точки наблюдения выбираются на городских улицах в районах с интенсивным движением транспорта и располагаются на различных участках улиц в местах, где часто производится торможение автомобилей и выбрасывается наибольшее количество вредных примесей. Кроме того, пункты организуются в местах скопления вредных примесей за счет слабого рассеяния (под мостами, путепроводами, в туннелях, на узких участках улиц и дорог с многоэтажными зданиями), а также в зонах пересечения двух и более улиц с интенсивным движением транспорта.
Места для размещения приборов выбираются на тротуаре, на середине разделительной полосы при ее наличии и за пределами тротуара - на расстоянии половины ширины проезжей части одностороннего движения. Пункт, наиболее удаленный от автомагистрали, должен располагаться не менее чем в 0,5 м от стены здания. На улицах, пересекающих основную автомагистраль, пункты наблюдения размещаются на краях тротуаров и на расстояниях, превышающих ширину магистрали в 0,5; 2; 3 раза.
В кварталах старой застройки (сплошные ряды зданий с отдельными арочными проемами в них) места для размещения пунктов наблюдения выбираются в центре внутриквартального пространства.
Интенсивность движения определяется путем учета числа проходящих транспортных средств, которые делятся на пять основных категорий: легковые автомобили, грузовые автомобили, автобусы, дизельные автомобили и автобусы, мотоциклы, - ежедневно в течение 2 - 3 недель в период с 5 - 6 ч до 21 - 23 ч, а на транзитных автомагистралях в течение суток. Подсчет количества проходящих транспортных единиц проводится в течение 20 мин. каждого часа, а в 2 - 3-часовые периоды наибольшей интенсивности движения автотранспорта - каждые 20 мин. Средняя скорость движения транспорта определяется на основе показателей спидометра автомашины, движущейся в потоке транспортных средств, на участке протяженностью от 0,5 до 1 км данной автомагистрали. На основании результатов наблюдений вычисляются средние значения интенсивности движения автотранспорта в течение суток (или за отдельные часы) в каждой из точек наблюдения.
Метеорологические наблюдения включают измерения температуры воздуха и скорости ветра на уровнях 0,5 и 1,5 м от поверхности земли. Аналогичные наблюдения выполняются на метеостанции, расположенной за городом. При определении содержания в воздухе озона одновременно на метеостанции проводятся наблюдения за интенсивностью прямой и суммарной солнечной радиации, которая оказывает существенное влияние на скорость протекания фотохимических реакций в воздухе и образование озона.
Приборы контроля транспортных выбросов.
ГАЗОАНАЛИЗАТОР ГИАМ-29 для контроля окиси углерода СО и углеводородов СН в выхлопных газах 2-, 4-, 6-, 8-цилиндровых карбюраторных двигателей в диапазонах СО (0-10%), СН - (0-1000, 0-5000 ррм) и измерения частоты вращения коленчатого вала (500-9990) об/мин. Питание 220 или 12 В. Масса - 6 кг. Размеры 340 х 250 х 140 мм. Эксплуатируется при T= (-20 ч +40)°C. Микропроцессор. Автоматические калибровка и контроль работоспособности. Выносной пульт - по заказу. Госреестр.
ГАЗОАНАЛИЗАТОР АВТОТЕСТ (СО-СН-Т) для контроля окиси углерода СО (0-10%) и углеводородов СН (0-5000 ррм) в выхлопных газах карбюраторных двигателей и определения частоты вращения коленчатого вала. Питание 12 В. Масса - 5 кг. Размеры 290 х 98 х 300 мм. Эксплуатируется при T= (0… +45)°C. Не требует калибровок в межповерочный интервал (12 мес). При дополнительной комплектации обогреваемым шлангом работает при отрицательных температурах до - 20°С. Имеются модификации: АВТОТЕСТ-01 - (СО-СН-Т) - МП - микропроцессорный с печатью протокола измерений и АВТОТЕСТ-02 - (СО-СН-О2-СО2-Т) - МП для измерения концентраций СО, СН, О2, СО2, расчета показателя «лямбда» с печатью протокола измерений. Госреестр.
ДЫМОМЕР-ФОТОМЕТР СМОГ-1М-01 переносной микропроцессорный для экспресс-контроля дымности отработавших газов дизельных двигателей автомобилей и других транспортных средств с дизельными двигателями. Диапазоны измерения показателя непрозрачности (0-100)% и показателя ослабления (0-10) м-1. Температура окружающей среды (-10…+45)°С. Питание 220 или 12 В. Масса 4 кг. Госреестр.
ДЫМОМЕР МЕТА-01-МП.01 для экспрессного измерения дымности отработавших газов дизельных двигателей. Портативный цифровой микропроцессорный прибор массой 0,6 кг с автономным питанием и выходом на печатающее устройство. Эксплуатируется при температуре (- 5… + 45)°С. Госреестр.
ДЫМОМЕР ДЛЯ ТЕПЛОВОЗОВ МЕТА-01-МП-Т. Госреестр.
До начала отбора необходимо убедиться в соблюдении ряда требований.
Для правильного определения концентрации пыли при отборе разовых проб воздуха должно выполняться условие изокинетичности, т.е. скорость пропускаемого через фильтр воздуха должна быть равна скорости набегающего потока; выравнивание скоростей осуществляется за счет применения конусных насадок, выбор которых зависит от скорости ветра. Фильтродержатель должен быть ориентирован навстречу ветровому потоку. При суточном отборе пробы пыли в условиях высокой запыленности масса пыли на фильтре может превысить его пылеемкость, равную 5 мг/кв. см (т.е. 200 мг на весь фильтр). В таком случае следует переходить к циклическому отбору проб.
На точность определения объема воздуха, прошедшего через поглотительные устройства, влияет нарушение герметичности воздуховодов и фильтродержателя. Проверка состояния системы производится не реже одного раза в месяц (см. п. 4.5). Наиболее вероятно натекание воздуха через фильтродержатель, подводящие резиновые шланги за счет старения резины и появления трещин, соединения резиновых шлангов со штуцерами и поглотительными устройствами.
При отборе проб воздуха для определения концентраций газовых примесей напряжение электропитания электроаспиратора должно составлять 220 В +/ - 10%.
Воздушные коммуникации один раз в месяц очищают от пыли и промывают теплой мыльной водой, чистой водой, затем спиртом. Воздуховод устанавливается только после просушивания. Промытая система перед отбором проб должна быть продута воздухом в течение примерно 20 мин. О проведенной работе делается запись в журнале профилактических работ, который должен храниться на посту.
Колпачок, предохраняющий воздухозаборную трубку от прямого попадания осадков и грязи, промывается один раз в три месяца.
Для защиты ротаметров электроаспираторов от брызг поглотительных и пропитывающих растворов к выходным штуцерам присоединяют патроны, заполненные промытым и высушенным силикагелем с диаметром зерен 0,5 - 4 мм и ватными тампонами.
Проверка градуировки ротаметров электроаспираторов проводится ежемесячно.
Сразу после отсоединения поглотителей штуцера гребенки должны быть герметично закрыты заглушками. Наличие открытых штуцеров недопустимо.
Поглотительные приборы должны присоединяться к распределительной гребенке (или воздуховодам) встык с помощью коротких резиновых трубок. Все воздуховоды и распределительная гребенка до поглотительных приборов должны быть изготовлены только из фторопласта или стекла. Применение для этой цели хлорвинила, полиэтилена, других пластмасс и всех типов резины недопустимо.
При отборе проб воздуха в сорбционные трубки (СТ) они присоединяются к S-образной трубке с помощью резиновой муфты. Присоединение СТ непосредственно к распределительной гребенке недопустимо. Общая длина резиновых соединений, с которыми непосредственно соприкасается анализируемый воздух, не должна превышать 10 мм. Нельзя допускать загрязнения S-образной трубки пропитывающим раствором. Промывка трубки и присоединительных муфт должна производиться еженедельно в химической лаборатории.
Сорбционные трубки устанавливаются при отборе пробы строго вертикально слоем сорбента вниз, чтобы воздух проходил слой сорбента снизу вверх (черт. 4.14 - не приводится). Перед присоединением СТ к электроаспиратору слой сорбента уплотняется легким постукиванием нижнего конца СТ о кусочек чистой фильтровальной бумаги, лежащей на твердой поверхности.
При отборе проб воздуха для определения содержания диоксида серы, сероводорода и сероуглерода СТ должны быть защищены от света.
При отборе пробы воздуха для определения концентрации фторида водорода в качестве материала для воздуховода нельзя применять не только резину, но и стекло. Допускается только фторопласт. Поэтому отбор проб для определения HF не может осуществляться с помощью воздухоотборника «Компонент», имеющего стеклянные распределительные гребенки. Можно присоединять СТ снаружи поста к патрубку для отбора проб на сажу. Внутреннюю поверхность воздуховодов при отборе проб HF внутри поста следует очищать от пыли 1 раз в неделю.
В соответствие с ГОСТ Р 52033-2003 проведение проверок автомобилей на соответствие требований настоящего стандарта следует проводить:
при контроле технического состояния находящихся в эксплуатации автомобилей;
на предприятиях, эксплуатирующих и обслуживающих автомобили, при техническом обслуживании, ремонте и регулировке агрегатов, узлов и систем, влияющих на изменение содержания нормируемых компонентов в отработавших газах;
на предприятиях, осуществляющих капитальный ремонт автомобилей.
На предприятиях, эксплуатирующих и обслуживающих автомобили, при техническом обслуживании, ремонте и регулировке агрегатов, узлов и систем, влияющих на изменение содержания нормируемых компонентов в отработавших газах проводится проверка автомобилей на соответствие требований стандарта ГОСТ Р 52033-2003.
Результаты проверки заносятся в Журнал записи результатов проверок автомобилей с бензиновыми двигателями на соответствие экологическим требованиям.
Нормы и методы измерений дымности для автомобилей с дизельными двигателями определяет ГОСТ 21393-75 (с изменением №2). В соответствие с ним контроль дымности автомобилей дизельным двигателем следует проводить:
на предприятиях, эксплуатирующих автомобили:
при выборочных проверках автомобилей, выезжающих на линию;
после технического обслуживания и ремонта или регулировки агрегатов, узлов и систем, влияющих на изменение дымности;
на предприятиях, осуществляющих услуги и работы по техническому обслуживанию и ремонту автомобилей - после осуществления услуг и работ;
при государственных технических осмотрах автомобилей и выборочных проверках на дорогах.
Результаты проверки заносятся в Журнал учета измерений дымности при проверке автомобилей с дизельными двигателями.
Поддержание состояния автотранспорта в эксплуатации на уровне технических требований, установленных заводами-изготовителями, является непременным условием их соответствия гарантируемым нормам вредных выбросов в атмосферу. С точки зрения воздействия на выбросы вредных веществ следует, в первую очередь, выделить техническое состояние топливной аппаратуры, цилиндро-поршневой группы, систем газораспределения и зажигания двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Например, неправильная регулировка системы холостого хода карбюратора, «зависание» иглы распылителя форсунки, или «пропуски» в системе зажигания двигателя могут сопровождаться пятидесятикратным увеличением выбросов окиси углерода (СО), углеводородов (СН), в том числе бенз(а) пирена, и дымности отработавших газов.
Журнал записи результатов проверок автомобилей с бензиновыми двигателями на соответствие экологическим требованиям
Журнал учета измерений дымности при проверке автомобилей с дизельными двигателями
Модель автомобиля ____________
Государственный номер________
3. Проведение наблюдений за химическим составом атмосферных осадков
Химический состав осадков является интегральной характеристикой загрязнения слоя атмосферы, в котором образуются облака. Отбор проб атмосферных осадков производится на метеорологических станциях, расположенных как в сельской местности, так и в пределах города или промышленного района. Из сети станций по отбору проб атмосферных осадков в сельской местности выделены станции мониторинга фонового загрязнения атмосферы, вошедшие в международную сеть ВМО. Наблюдения на сети станций мониторинга фонового загрязнения атмосферы (БАПМоН) осуществляется в районах минимального загрязнения (базовые станции) и в районах, подверженных влиянию хозяйственной деятельности человека, куда загрязняющие вещества поступают путем местных миграционных процессов (региональные станции).
При отборе осадков должно быть исключено попадание в пробу посторонних веществ. Стандартный осадкомер, изготовленный из химически нестойкого материала, для этой цели непригоден. При ручном способе отбора проб используются устройства, установленные только на период выпадения осадков. Для анализа важно собрать первые, наиболее загрязненные порции осадков, поэтому на метеостанциях следует предусмотреть круглосуточный режим работы. При автоматическом отборе проб осадков используется установка, снабженная устройством, которое автоматически открывает крышку над приемной поверхностью в начале выпадения осадков и закрывает ее после их прекращения. Она обеспечивает измерения величины pH и электропроводности осадков.
Отбор проб производится на открытой ровной площадке, удаленной не менее чем на 100 м от деревьев, холмов, зданий, линий электропередачи, местных источников загрязнения атмосферы. Приемные поверхности осадкосборника и стандартного осадкомера должны быть примерно на одинаковом уровне от подстилающей поверхности.
В зависимости от периода отбора пробы могут быть суммарные и единичные. Единичная проба отбирается в период отдельного дождя или снегопада; сбор осадков может продолжаться от нескольких минут до нескольких часов, иногда суток. Если осадки выпадают с небольшим перерывом (менее 1 ч) и при неизменной облачности, их отбирают в один сосуд. При перерыве более 1 ч осадки собирают как отдельные пробы. Суммарная проба включает осадки, объединенные за некоторый промежуток времени: месяц, неделю, сутки. Такая проба характеризует среднее содержание определяемых компонентов за соответствующий период времен.
В соответствии с рекомендацией ВМ, период отбора проб на станциях фонового мониторинга составляет 7 сут. Каждый недельный период начинается во вторник, в срок, ближайший к 8 ч поясного декретного (зимнего) времени, когда производится измерение количества осадков. На обычной сети станций собирают месячные пробы. При необходимости выяснения влияния метеорологических условий и локальных источников загрязнения на химический состав осадков программа работ на станциях может предусматривать отбор как суммарных, так и единичных проб осадков.
В связи с тем что содержание растворенных в осадках веществ невелико и измеряется милиграммами или даже долями миллиграмма в 1 дм3 воды, требуется строгое соблюдение условий отбора, хранения и анализа проб осадков. Необходимо исключить попадание посторонних веществ в пробы осадков как в момент отбора, так и во время их хранения и транспортировки в централизованные лаборатории. Организация транспортировки проб должна обеспечить минимальные сроки между отбором и анализом проб осадков.
Осадкосборные устройства и сосуды для хранения и транспортировки проб атмосферных осадков должны быть изготовлены из прочного химически стойкого материала. Их пригодность необходимо исследовать в химической лаборатории путем измерения электропроводности и pH дистиллированной воды, которую наливают в эти сосуды. За 1 сут допустимо изменение значения pH на 0,3, электропроводности на 1 - 2 мкСм/см. Полиэтиленовые колбы (флаконы), предназначенные для отбора и хранения проб, доставляются на станцию из химической лаборатории тщательно промытыми, закрытыми, пронумерованными и взвешенными. Они открываются только на время отбора проб осадков.
При ручном способе отбора проб осадков в теплый и холодный периоды используют разные осадкосборные устройства. Отбор проб дождевой воды осуществляется через эмалированные, стеклянные или полиэтиленовые воронки с надетым на горловину защитным приспособлением, препятствующим попаданию осадков, стекающих по внешней стороне воронки в сборную колбу (черт. 2.1). В качестве такого приспособления можно использовать крышку от полиэтиленовой колбы с просверленным в ней отверстием для горловины воронки. Конец воронки должен входить в сборную колбу. Для отбора проб твердых осадков (снег) применяют эмалированные кюветы или пластмассовые ванночки с крышками размером 30ґ40 см и высотой не менее 5 см. Полиэтиленовые ведра вместимостью 5 - 10 дм3 можно использовать для отбора проб как жидких, так и твердых осадков.
Установка для отбора проб твердых (а) и жидких (б) осадков
1 - штатив; 2, 5 - крышка; 3 - полиэтиленовое ведро; 4 - кольца держателя; 6 - полиэтиленовая воронка (диаметр 23 см); 7 - навинчивающаяся крышка; 8 - полиэтиленовая колба.
Площадь приемной поверхности устройства для отбора проб определяется объемом пробы, необходимым для выполнения анализа, и средним количеством осадков, выпадающих за тот или иной период отбора. Для проведения полного анализа химического состава осадков необходимо не менее 250 см3 воды, поэтому диаметр приемной поверхности при отборе месячных проб жидких осадков должен быть не меньше 15 см, недельных - 20 см, единичных - 25 см. В тех районах, где наименьшее значение средней месячной суммы осадков составляет 5 мм, диаметр воронки для отбора месячных или недельных проб должен быть не менее 25 см.
Воронки, ведра, кюветы или ванночки, закрытые крышкой и помещенные в чистые полиэтиленовые мешки, а также запасные колбы, доставляемые из химической лаборатории, должны храниться в шкафу или хорошо закрывающемся ящике в чистом помещении.
Для транспортировки и хранения чистой посуды и проб осадков применяются специальные ящики. Объем суммарных проб осадков может составлять от 2 до 4 дм3, поэтому следует предусмотреть место для шести колб вместимостью 0,5 дм3 или четырех колб вместимостью 1,0 дм3. При отборе единичных проб целесообразно использовать колбы вместимостью 0,25 дм3. Транспортировочные ящики имеют размеры 30ґ30ґ25 см. В них в зависимости от вместимости пересылаемых колб вставляют фанерные перегородки с ячейками соответствующих размеров. Ящик закрывается выдвижной крышкой, на одной стороне которой написан адрес станции, на другой - лаборатории, где проводится анализ пробы. Перед отправкой ящика крышка задвигается так, чтобы на ее наружной стороне был адрес пункта назначения, и привинчивается шурупами.
Отправка месячных проб осуществляется не позднее 5-го числа следующего месяца, недельных и единичных проб - каждый четверг. При этом единичные пробы сопровождают заполненной таблицей наблюдений за химическим составом осадков (ТНХО).
Установка для отбора проб осадков располагается на столе размером 80ґ80 см, установленном на высоте 130 - 150 см от поверхности земли. При отборе проб жидких осадков она состоит из полиэтиленовой приемной воронки 6, крышки 5, полиэтиленовой колбы 8 вместимостью 500 см3, штатива 1 и двух колец 4 разного размера, (см. черт. 2.1б). На горловине воронки имеется резьба, на которую навинчивается крышка 7 от стандартной колбы вместимостью 500 см3 с отверстием для горловины воронки. Не рекомендуется использовать в качестве сборного сосуда одну и ту же колбу, так как на ее стенках могут адсорбироваться примеси, которые при ополаскивании дистиллированной водой полностью не удаляются.
В зимнее время штатив убирают, металлические части тщательно протирают машинным маслом и хранят в сухом месте. Воронка и колба хранятся отдельно в полиэтиленовом пакете.
В теплый период перед началом выпадения жидких осадков выносят на метеоплощадку воронку с навинченной на ее конец колбой вместимостью 0,5 дм3, упакованные в полиэтиленовый пакет. Извлекают из пакета воронку с колбой и устанавливают их на столе, как показано на черт. 2.1. Воронку закрывают крышкой или чистым полиэтиленовым мешком. В момент начала выпадения осадков крышку или мешок снимают и убирают в полиэтиленовый пакет. Если дождь идет с перерывами, то на время перерыва необходимо закрыть воронку крышкой или полиэтиленовым мешком. Если колба успевает заполниться до прекращения дождя, то ее осторожно вывинчивают и сразу же вставляют новую. По окончании дождя колбу и воронку убирают с площадки и переносят в помещение. Воронку и крышку ополаскивают дистиллированной водой, стряхивают остатки дистиллированной воды, закрывают воронку крышкой и вкладывают в чистый полиэтиленовый пакет и затем убирают в шкаф.
Дистиллированная вода вместе с чистыми колбами для отбора проб осадков высылается на станцию из лаборатории в закрытых полиэтиленовых колбах.
В зимний период перед началом выпадения твердых осадкой (снега) выносят кювету (ванночку), закрытую крышкой или другой кюветой на метеоплощадку и устанавливают ее на столе внутри ветровой защиты. В момент начала выпадения снега крышку снимают и убирают в полиэтиленовый пакет. Если снег идет с перерывами, то на время перерыва кювету необходимо закрывать крышкой. По окончании выпадения снега кювету закрывают крышкой и переносят в помещение. Таяние снега происходит в удаленной от источников обогрева закрытой кювете при комнатной температуре.
В помещении метеостанции собранные недельные или месячные пробы осадков переливают в колбу вместимостью 0,5 или 1,0 дм3, плотно закрывают ее крышкой и убирают в темное прохладное место (шкаф или ящик). При наполнении одной колбы используют другие свободные колбы. Однако следует помнить, что нельзя смешивать осадки, выпавшие в течение разных недель или месяцев.
Единичные пробы жидких осадков хранят и транспортируют в тех колбах, в которые они были собраны. При отборе проб твердых осадков талую воду сливают в колбу, предназначенную для хранения единичной пробы, после заполнения одной колбы остаток переливают в другую колбу. В случае продолжительного дождя или снегопада необходимо собрать их полное количество, при этом могут быть последовательно заполнены несколько колб. Пробы рекомендуется хранить при температуре +5°С.
Если объем суммарной или единичной пробы оказался меньше 10 см3, то ее выливают, так как такого объема недостаточно для проведения анализа. Освободившуюся колбу ополаскивают дистиллированной водой, закрывают пробкой и в дальнейшем снова используют для отбора проб. Однако, если программой исследования предусмотрено измерение pH или других параметров сразу после выпадения осадков, то в этом случае используется и количество осадков, меньшее 10 см3.
Сборную колбу, кювету (ванночку) после переливания из них осадков, а также крышку от кюветы ополаскивают дистиллированной водой. Стряхивают остатки воды, закрывают их соответствующими крышками, укладывают раздельно в полиэтиленовые пакеты и готовые к следующему употреблению хранят в шкафу или специальном ящике. В таблице ТНХО-1 или ТНХО-2 указывают номер колбы и необходимые сведения.
В конце каждого месяца воронку (в теплый период) или кюветы (в холодный период) промывают теплой водой с хозяйственным мылом, затем теплой чистой водой, после чего ополаскивают дистиллированной водой не менее трех раз и помещают в чистые полиэтиленовые пакеты, присылаемые из лаборатории. Использование для мытья сборных устройств синтетических стиральных порошков и питьевой соды категорически запрещается, поскольку следы этих веществ при последующем ополаскивании водой полностью не удаляются и могут быть причиной искажения химического состава осадков. В помещении, где находятся пробы осадков, нельзя хранить химические вещества бытового и производственного характера (поваренную соль, растворы аммиака, кислот, оснований и т.д.).
Химический состав проб осадков трансформируется как со временем, так и при смешивании отдельных проб для получения суммарной (недельной, месячной), поэтому рекомендуется производить измерение неустойчивых параметров в пункте отбора проб сразу после выпадения осадков, например водородного показателя pH, кислотности (щелочности) атмосферной воды. В связи с этим в программу работ на станциях по особому указанию могут быть включены измерения pH и удельной электропроводности. При отсутствии возможности проведения инструментальных измерений можно получить качественную оценку кислотности (щелочности) путем определения реакции воды проб осадков с помощью смешанного индикатора.
Смешанный индикатор готовят в лаборатории из метилового красного (0,2%-ный раствор в спирте) и метиленового голубого (0,1%-ный раствор в спирте) в объемном соотношении 1:1. В кислой среде окраска индикатора красно-фиолетовая, в щелочной - зеленая. При значении pH, равном 5,4, происходит изменение окраски индикатора на серую [2, 3]. Индикатор следует хранить в темной капельнице, обернутой черной бумагой. Срок хранения индикатора 3 - 4 мес.
Для определения реакции пробы осадков наливают до метки в пробирку 5 см3 собранную воду, добавляют из капельницы 2 - 3 капли индикатора, закрывают пробирку пробкой, хорошо перемешивают содержимое. Наблюдаемый цвет раствора (красно-фиолетовый, зеленый или серый) записывают в таблицу ТНХО-1 или ТНХО-2. После этого раствор из пробирки выливают в канализацию, пробирку и пробку ополаскивают несколько раз дистиллированной водой, высушивают в сушильном шкафу (или на воздухе) и хранят в чистом полиэтиленовом пакете.
Пробирки после использования в течение месяца отправляют в лабораторию для более тщательной обработки, откуда они снова поступают на станцию вместе с чистыми колбами и дистиллированной водой.
В лаборатории определяют массу собранной воды. Для этого взвешивают все сосуды, в которые собраны в течение месяца единичные и слитые суммарные (недельная, месячная) пробы осадков с точностью 0,1 г, из полученных значений вычитают массу пустых сосудов, определяя тем самым массу (M) собранной воды. Значение M в граммах записывают в таблицу ТНХО-1 или ТНХО-2.
Эффективность или полноту отбора пробы определяют, сопоставляя фактически собранный объем пробы с рассчитанным как произведение площади приемной поверхности воронки или кюветы на количество выпавших осадков за тот или иной период отбора. Поскольку плотность осадков вследствие чрезвычайно малой минерализации близка к плотности воды, равной единице, то масса собранной воды в граммах равна ее объему, выраженному в см3.
Эффективность отбора проб (з%) рассчитывают по формуле:
где M - масса пробы в граммах, равная ее объему в см3;- количество осадков по стандартному осадкомеру, см;- площадь приемной поверхности воронки или кюветы, см2.
При отборе проб атмосферных осадков проводят следующие наблюдения:
при отборе суммарных проб в начале выпадения осадков измеряют направление (в градусах) и скорость (м/с) ветра, температуру воздуха (°С);
проводят измерение количества осадков за период выпадения каждого дождя и снегопада;
при отборе единичной пробы в начале отбора пробы, кроме направления, скорости ветра и температуры воздуха измеряют относительную влажность, определяют количество и форму облачности, проводят измерение осадков за период выпадения отдельного дождя или снегопада. При наличии на станции гигрографа желательно проследить ход изменения влажности во время выпадения осадков и указать пределы их колебания.
Сеть наблюдений за загрязнением природной среды на основе снегомерной съемки (СНЗС) функционирует на базе действующей в Госкомгидромете СССР сети снегомерной съемки. Основной задачей сети наблюдений за загрязнением снежного покрова является отбор проб снега для последующего определения концентраций загрязняющих веществ, получения количественных оценок объема выпадения и переноса веществ на территории СССР (включая трансграничный перенос).
Работа по определению загрязнения снежного покрова на сети включает два этапа: отбор проб и их первичную обработку на гидрометеорологических станциях и анализ проб в химических лабораториях.
Отбор проб производится один раз в год в период максимального накопления влагозапаса в снеге попутно с проведением измерений плотности снега и влагозапаса на снегомерном маршруте.
По данным многолетних наблюдений, отбор проб снега производится: в Эстонском, Латвийском, Литовском, Белорусском, Украинском УГМ во II, III декадах февраля; в Уральском, Башкирском, ЦЧО, Приволжском УГМ - в III декаде февраля - Ш декаде марта; в Верхневолжском, Северо-Западном УГМ и МосЦГНС - во II-III декадах марта; в Мурманском и Северном УГМ - в III декаде марта - I декаде апреля; в Омском (севернее 62° с. ш.), Красноярском (северная часть), Якутском, Колымском, Дальневосточном (северная часть) УГМ - во II, III декадах апреля; в Амдерминском, Тиксинском, Диксонском и Певекском УГМ - в III декаде апреля - II декаде мая; в Омском (южная часть), Красноярском (южная часть), Иркутском, Забайкальском, Западно-Сибирском, Дальневосточном (южная часть), Приморском, Сахалинском УГМ - во II, III декадах марта; в Казахском УГМ, в Северо-Казахстанской, Кустанайской, Кокчетавской, Павлодарской областях - во II, III декадах февраля; в Актюбинском, Целиноградской, Семипалатинской областях - в I, II декадах февраля.
Работы на СНЗС выполняются по программам двух видов. Программа первого вида выполняется почти 50% станций. В лабораториях УГМ и централизованных лабораториях измеряют: кислотность (pH), электропроводность, концентрацию водорастворимых соединений - сульфатов, нитратов, хлоридов, аммония, калия, натрия, магния, кальция, тяжелых металлов, ПАУ, а для отдельных районов - ряда специфических соединений, перечень которых устанавливается специальным заданием Госкомгидромета СССР по согласованию с УГМ. Программа второго вида (изучение водорастворимых загрязняющих веществ) выполняется на всех станциях СНЗС. В лабораториях УГМ определяют: кислотность (pH), электропроводность, концентрацию сульфатов, нитратов, аммония, хлоридов, калия, натрия, магния, кальция.
Организация наблюдений и отбор проб на снегомерных маршрутах
Для отбора проб снега используются следующие вспомогательные устройства и материалы: стандартный снегомер-плотномер, снегомерная рейка; полиэтиленовый пакет вместимостью 10 - 12 дм3 или полиэтиленовое ведро с крышкой для пробы снега; полиэтиленовая пленка - подкладка под крышку ведра размером 50ґ50 см3.
Проба снега с каждого снегомерного маршрута (полевого или лесного) объединяет отдельные керны снега, взятые для определения плотности снега в начале, середине и конце маршрута. Необходимо выбирать точки отбора так, чтобы пробы приблизительно характеризовали среднюю высоту снежного покрова на данном маршруте. Количество кернов снега (n) в пробе определяется на месте исходя из условия получения общего объема воды в одной пробе не менее 2,5 дм3 и может быть вычислено по формуле:
где n - количество кернов снега;
х - требуемый объем воды в пробе, х = 2500 см3 (г);
с - плотность снега (с ≈ 0,25 г./см3);- площадь сечения трубы снегомера-плотномера (S = 50 см2);- средняя высота снежного покрова на маршруте, см.
При высоте снежного покрова более 60 см количество кернов снега в пробе не должно быть меньше 3. Каждый керн снега вырезается на полную глубину снежного покрова. Следует избегать захвата снегомером частиц грунта. Перед ссыпанием снега в полиэтиленовое ведро или пакет необходимо тщательно очистить нижний конец снегомера и снежного керна от грунта и растительных включений. Пробы снега доставляются на метеостанцию в плотно закрытых полиэтиленовых ведрах или пакетах. Разрешается уплотнение снега в ведре или пакете руками через полиэтиленовую пленку.
При отборе пробы на снегомерном маршруте фиксируются следующие данные: место отбора пробы (название метеостанции); дата отбора пробы; дата установления устойчивого снежного покрова; тип маршрута (полевой, лесной); средний влагозапас в снеге (в мм) на маршруте в день отбора пробы; суммарное количество атмосферных осадков (по осадкомеру), выпавших со дня установления устойчивого снежного покрова; средняя высота снега, измеренная в местах взятия кернов снега; количество кернов снега в пробе; средняя плотность снега на маршруте в день отбора пробы; наличие или отсутствие проталин или оголенных участков вблизи места отбора пробы
Предварительная обработка проб на метеостанциях (постах) при выполнении программы первого вида
Для обработки проб на метеостанциях при выполнении программы первого вида необходимы следующие вспомогательные устройства и материалы:
Фильтры «синяя лента» диаметром 15 см, предварительно взвешенные в лаборатории УГМ, снабженные этикеткой с указанием массы и упакованные в полиэтиленовый пакет.
Стеклянная воронка диаметром 10 - 15 см.
Колба или бутылка для отфильтрованной воды (фильтрата) вместимостью 800 - 1000 см3.
Лабораторные стаканы вместимостью 800 - 1000 см3 для растапливания снега - 1 - 2 шт.
Бутылки (стеклянные или полиэтиленовые) для заполнения отфильтрованной водой пробы снега общим объемом 4 дм3.
Сопроводительный лист
(заполняется на метеостанции)
Место отбора пробы (метеостанция).
Дата отбора пробы.
Дата установления устойчивого снежного покрова.
Тип маршрута (полевой, лесной, болотный и т.д.).
Средний влагозапас в снеге на маршруте, к моменту отбора пробы, мм.
Суммарное количество атмосферных осадков (по осадкомеру), выпавших со дня установления устойчивого снежного покрова до момента отбора пробы снега, мм.
Средняя высота снега, измеренная при отборе кернов снега, мм.
Количество кернов снега в пробе, шт.
Средняя плотность снега на маршруте, при отборе пробы снега.
Общий объем воды в пробе.
Наличие или отсутствие проталин или оголенных участков вблизи мест отбора пробы.
Даты, когда дневные температуры атмосферного воздуха были положительными (превышали 0°).
Масса чистого фильтра, использованного при фильтровании (указана на этикетке).
Столовая ложка из нержавеющей стали или полиэтилена для перекладывания снега в стаканы и придерживания нерастаявшего кома снега в стакане во время слива растопленной части пробы из стакана на фильтр.
Кружок из полиэтиленовой пленки диаметром 20 см для закрывания воронки с фильтром во время фильтрации, при сушке или остановке в работе.
Пинцет для извлечения растительных включений в снеге.
Мензурка вместимостью 0,5 - 1 дм3.
Доставленную со снегомерного маршрута на метеостанцию пробу до начала обработки необходимо хранить на холоде, не допуская ее таяния. Предварительная обработка проб ставит своей целью разделить жидкую и твердую фазы пробы для раздельного определения в этих фазах химического состава и концентраций загрязняющих веществ.
К предварительной обработке проб предъявляются следующие основные требования: растапливанию и фильтрованию подлежит весь объем пробы; выполнение операции фильтрования следует проводить непосредственно в момент растапливания снега, так как при хранении талой воды в течение 4 - 5 ч на стенках сосуда, у поверхности, образуется несмываемая жирная сажистая пленка углеводородных соединений, захватывающая часть тонкодисперсной фракции твердых частиц, что приводит к непригодности пробы для анализа на углеводородные соединения и искажает истинное содержание в пробе других ингредиентов; осадок твердых частиц должен быть полностью перенесен на фильтр. Фильтр должен плотно прилегать к стенкам воронки, при фильтровании к нему прикасаться нельзя. Во избежание повреждения фильтра следует предохранять его от попадания комков нерастаявшего снега.
Для растапливания снег переносят в стаканы, при этом из него пинцетом выбирают и отбрасывают веточки, листья, хвою, траву и другие растительные остатки. Выбирать их с поверхности фильтра нельзя. Крупные одиночные растительные включения следует извлечь из талой воды в стакане, так как они не являются составной частью антропогенного загрязнения. Извлечение из пробы растительных включений необходимо потому, что включения, попадая на фильтр, увеличивают его массу, и следовательно, снижают значение определяемых концентраций загрязняющих веществ. Растапливание снега производится при комнатной температуре. Для ускорения работы первые порции снега в стаканах можно слегка подогреть на водяной бане при температуре не выше 40°С. После образования первой порции воды форсировать растапливание снега не следует, поскольку процесс фильтрации, обычно идет медленнее, чем тает снег при комнатной температуре.
По мере накопления талой воды в стаканах ее сливают на фильтр. При этом необходимо следить, чтобы воронка была заполнена водой не более чем на 3/4 высоты. Заполнение ее до краев или перелив недопустимы. При сливе воды следует придерживать снежный ком в стакане ложкой или стеклянной палочкой. Отфильтрованную талую воду (фильтрат), замерив ее объем с точностью до 10 см3, переливают в бутылки; при этом фиксируют общий объем талой воды, полученной из пробы снега. По окончании фильтрования талой воды, когда измерен ее общий объем, тщательно переносят из стаканов осадок твердых частиц на фильтр. Затем стаканы ополаскивают небольшой порцией фильтрата (из бутылок) объемом 10 - 15 см3, слегка взбалтывают у дна стакана, не размазывая осадок по стенкам, и резким движением переводят раствор на фильтр. Эту операцию повторяют несколько раз. Полноту смыва осадка контролируют просмотром стакана на свет. Для пересылки в химическую лабораторию отливают в стеклянные или полиэтиленовые бутылки 2 дм3 фильтрата.
По окончании фильтрования фильтр с осадком оставляют в воронке для просушки в течение суток. При этом воронку прикрывают куском полиэтиленовой пленки. Просушенный фильтр осторожно извлекают пинцетом из воронки, складывают и вкладывают в пакет с этикеткой, на которой указана предварительная масса фильтра. На той же этикетке пишут название метеостанции. Край пакета заворачивают и заклеивают куском липкой или изоляционной ленты или лейкопластыря. Не сворачивая, пакет упаковывают в бумагу или помещают в конверт.
Бутылки, содержащие фильтрат, закупоривают, пробки заливают стеарином или сургучом, обвязывают полиэтиленовой пленкой и упаковывают в ящик, тщательно обвернув ветошью или соломой. К пакету с фильтром и к ящику с бутылками прилагается один экземпляр сопроводительного листа (см. табл. 5.1). Упакованные фильтр с осадком и фильтрат в бутылках пересылаются в химико-аналитическую лабораторию УГМ.
Предварительная обработка проб на метеостанциях при выполнении программы второго вида
При выполнении программы второго вида необходимы следующие средства измерения, вспомогательные устройства и материалы:
Мерный сосуд вместимостью 0,5 - 1 дм3 с делениями 10 см3
Стеклянная или пластмассовая воронка диаметром 5 - 10 см
Бутылки стеклянные или полиэтиленовые вместимостью 0,5 - 1 дм3 общим объемом 2,5 дм3 для переливания талой воды
Доставленную со снегомерного маршрута пробу растапливают при комнатной температуре в закрытом крышкой или пленкой полиэтиленовом ведре и отстаивают в течение 1 сут (предварительно ведро тщательно промывают дистиллированной водой). 2 дм3 отстоявшейся воды осторожно, не взмучивая осадок, переливают в бутылку, замерив ее объем. Бутылки герметично закрывают пробкой, наклеивают этикетки с надписью «Неотфильтрована». Затем измеряют всю оставшуюся в ведре воду и фиксируют общий объем талой воды из пробы снега. Бутылки упаковывают и отсылают в химическую лабораторию УГМ.
Таблица, содержащая сведения, полученные в процессе проведения отбора и обработки проб, и ряд данных, характеризующих период формирования снежного покрова, заполняется после выполнения работы на метеостанции. Для составления этой таблицы на каждой метеостанции (посту) необходимо вести систематические записи в отдельной тетради, дублирующие записи основного журнала метеонаблюдений. Эта таблица является сопроводительным документом к пробе.
Заключение
Сеть наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха является в настоящем и будущем единственным экспериментальным средством оценки состояния загрязнения атмосферного воздуха и применимости математических моделей рассеяния примесей в атмосфере. Общими задачами сети являются:
повышение эффективности, качества, надежности и достоверности данных наблюдений;
внедрение новых методов многокомпонентного анализа примесей в атмосферном воздухе и в отходящих газах:
достижение оптимального соотношения используемых в различных городах и населенных пунктах методов ручного отбора и анализа проб воздуха и полуавтоматических методов, повышение автоматизации средств измерений;
повышение оперативности сбора, обработки, передачи и использования данных наблюдений в задачах контроля и регулирования уровней загрязнения атмосферного воздуха;
установление тенденций и причин изменения уровней загрязнения атмосферного воздуха.
Оптимальным может быть вариант совмещения задач исследования характера и причин изменения уровней загрязнения атмосферного воздуха. Однако существующая сеть наблюдений в силу различных причин не способна выполнить эти условия. Поэтому для совершенствования организации наблюдений состояния атмосферного воздуха и контроля выбросов должны использоваться методы математического моделирования, оценки загрязнения снежного покрова, аэрокосмические и лазерные дистанционные методы.
Наземные посты наблюдений должны оборудоваться современными высокочувствительными и селективными приборами и системами оценки качества атмосферного воздуха в реальном масштабе времени. С учетом данных комплексного обследования состояния загрязнения атмосферного воздуха на территории города или населенного пункта должна разрабатываться программа оптимизации сети наблюдений. Немаловажными являются выборка и статистическая обработка данных экспериментальных наблюдений.
Список использованной литературы
1)Абанина Е.Н., Зенюкова О.В., Сухова Е.А. Комментарий к Федеральному закону от 10 января 2002 г. №7-ФЗ"Об охране окружающей среде, 2-е издание, переработанное и дополненное. - Система ГАРАНТ, 2007 г.
2)Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. М.: Издательское объединение ЮНИТИ, 2008.
)Алисов Б.П., Полтараус Б.В. Климатология. - М.: Изд. МГУ, 2004. - 299 с.
)Ашимхиной Т.Я. Экологический мониторинг. М. 2005 - 416 с
)Багров Н.А. Аналитическое представление последовательности метеорологических полей посредством естественных ортогональных составляющих // Труды ЦИП. - 1959. - Вып.74. - С. 3-24.
)Безуглая Э.Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов - М.: Гидрометеоиздат, 1990. - 184 с.
)Безуглая Э.Ю., Клинго В.В. О структуре поля концентрации в городском воздухе // Труды ГГО. - 1993. - Вып.293. - С. 60 - 67.
)Безуглая Э.Ю., Клинко В.В. Статистический метод оценки влияния метеорологических условий на содержание примесей в атмосфере // Труды ГГО. - 1974. - Вып.314. - С. 152 - 164.
)Безуглая Э.Ю., Ивлева Т.П. Формальдегид в атмосфере городов. В Сб. «Вопросы охраны атмосферы от загрязнения» НПК «Атмосфера». №1 СПб., 2003.
10)Генихович Е.Л., Гущин В.А., Сонькин Л.Р. О возможности прогноза загрязнения воздуха методом распознавания образов // Труды ГГО. - 1973. - Вып.293. - С. 21-25.
11)Зражевский И.М., Шишкин А.М. Основные принципы классификации источников выбросов вредных веществ в атмосферу // Тр. ГГО. 1984. Вып. 479. С. 98 - 104.
)Методические указания: Регулирование выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях. РД 52.04.52 - 85. - Л.: Гидрометеоиздат. 1987. - 52 с.
)Мещерская А.В., Руховец Л.В., Юдин М.И., Яковлева И.И. Естественные составляющие метеорологических полей. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - 200 с.
)Монолова Л., Тенёва М. Результаты изучения запылённости приземной атмосферы по данным содержания пыли в воздухе // Гидрология и метеорология. - 2007. - №4. - С. 45-52.
)Мрозе Х., Вармбт З. Регистрация содержания сернистого газа на окраине большого города // Метеорологические аспекты загрязнения атмосферы. - Л.: Гидрометеоиздат, 2001. - С. 269-280.
)Методические указания по производству и обработке наблюдений за общим содержанием атмосферного озона. М.: Гидрометеоиздат, 2001. 45 с.
)Методические указания по регистрации составляющих радиационного баланса. М.: Гидрометеоиздат, 1996. С. 135.
)Методы определения приоритетных загрязняющих веществ на фоновом уровне для объектов окружающей среды. М.: Гидрометеоиздат, 1982. С. 102 - 115.
)Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М, 2007.
)Немец С.М., Чарыков А.К., Першина Н.А., Лободина М.Т. Фотометрическое определение содержания нитрат-иона в атмосферных осадках // Вестник ЛГУ. Химия. 1996. №2. С. 57 - 61.
)Немец С.М., Зуева В.Л., Туркин Ю.И. Флотационное концентрирование и атомно-абсорбционное определение кадмия и свинца при анализе атмосферных осадков // Аналит. химия. 1993. Т. 38. №10. С. 1782-1786.
)Першина Р.А., Сонькин Л.Р. Возможность прогнозирования загрязнения городского воздуха методом линейного регрессионного анализа // Труды ГГО. - 1997. - Вып.387. - С. 47-51.