Мониторинг состояния атмосферы и снегового покрова

Организация наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в городах и населенных пунктах осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.2.3.01 – 86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила конт­роля качества воздуха населенных пунктов». Наблюдения за уров­нем загрязнения атмосферы производятся на посту, представляю­щем собой заранее выбранное для этой цели место (точку местно­сти), на котором размещается павильон или автомобиль, обору­дованный соответствующими приборами.

Посты наблюдений устанавливаются трех категорий: стационар­ные, маршрутные и передвижные (подфакельные).

Стационарный пост предназначен для обеспечения не­прерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Из числа стационарных постов выделяются опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления долговременных измерений содержания основных и наиболее распространенных специфических загрязняющих веществ.

Маршрутный пост предназначен для регулярного отбора проб воздуха в том случае, когда невозможно (нецелесообразно) установить пост или необходимо более детально изучить состоя­ние загрязнения воздуха в отдельных районах, например в новых жилых районах.

Передвижной (подфакельный) пост служит для отбора проб под дымовым (газовым) факелом с целью выявле­ния зоны влияния данного источника промышленных выбросов.

Стационарные посты оборудованы специальными павильона­ми, которые устанавливают в заранее выбранных местах. Наблюде­ния на маршрутных постах проводятся с помощью передвижной лаборатории, оснащенной необходимым оборудованием и прибо­рами. Маршрутные посты также устанавливают в заранее выбран­ных точках. Одна машина за рабочий день объезжает 4...5 точек. Порядок объезда автомашиной выбранных маршрутных пестов дол­жен быть одним и тем же, чтобы определение концентраций при­месей проводилось в постоянные сроки. Наблюдения под факелом предприятия также ведутся с помощью специально оборудован­ной автомашины. Подфакельные посты представляют собой точ­ки, расположенные на фиксированных расстояниях от источника. Они перемещаются в соответствии с направлением факела обсле­дуемого источника выбросов.

Каждый пост независимо от категории размещается на откры­той, проветриваемой со всех сторон площадке (на асфальте, твер­дом грунте, газоне).

Стационарный и маршрутный посты организуются в местах, выбранных с учетом обязательного предварительного исследова­ния загрязнения воздушной среды города промышленными выбро­сами, выбросами автотранспорта, бытовыми и другими источ­никами, а также с учетом изучения метеорологических условий рассеивания примесей путем эпизодических наблюдений и расче­тов полей максимальных концентраций примесей. При этом сле­дует учитывать повторяемость направления ветра над территорией города. В определенных направлениях выбросы от многочисленных предприятий могут создавать общий факел, соизмеримый с факе­лом крупного источника. Если повторяемость таких направлений ветра велика, то зона наибольшего среднего уровня загрязнения будет формироваться на расстоянии 2...4 км от основной группы предприятий, причем иногда она может располагаться и на окра­ине города. Для характеристики распреде­ления концентрации примеси по городу посты необходимо уста­навливать в первую очередь в тех жилых районах, где возможны наибольшие средние уровни загрязнения, затем в административ­ном центре населенного пункта и в жилых районах с различными типами застройки, а также в парках и зонах отдыха. К числу наи­более загрязненных районов относятся зоны наибольших максимальных разовых и среднесуточных концентраций. Эти концентрации создаются выбросами промышленных предприятий. Такие зоны находятся на расстоянии 0,5... 2 км от низких источников выбросов и 2... 3 км от высоких. Такие концентрации могут создавать также магистрали интенсивного движения транспор­та, поскольку влияние автомагистрали обнаруживается лишь в непосредственной близости от нее (на расстоянии 50... 100 м).

Регулярные наблюдения на стационарных постах проводятся по одной из четырех программ наблюдений: полной (П), неполной (НП), сокращенной (СС), суточной (С).

1.Полная программа наблюдений предназначена для по­лучения информации о разовых и среднесуточных концентрациях. Наблюдения в этом случае выполняются ежедневно путем непре­рывной регистрации с помощью автоматических устройств или дискретно, через равные промежутки времени, не менее четырех раз при обязательном отборе проб в 1, 7, 13и19ч по местному декретному времени.

2.По неполной программе наблюдения проводятся с це­лью получения информации о разовых концентрациях ежедневно в 7, 13 и 19 ч местного декретного времени.

3.По сокращенной программе наблюдения проводятся с целью получения информации только о разовых концентрациях ежедневно в 7 и 13 ч местного декретного времени. Наблюдения по сокращенной программе допускается проводить при температуре воздуха ниже 45 °С и в местах, где среднемесячные концентрации ниже 1/20 максимальной разовой ПДК или меньше нижнего пре­дела диапазона измерений концентрации примеси используемым методом.

Допускается проводить наблюдения по скользящему графику: в 7, 10 и 13 ч – во вторник, четверг и субботу, в 16, 19 и 22 ч – в понедельник, среду и пятницу. Наблюдения по скользящему гра­фику предназначены для получения информации о разовых кон­центрациях.

4. Суточная программа отбора проб предназначена для по­лучения информации о среднесуточной концентрации. В отличие от полной программы наблюдения в этом случае проводятся пу­тем непрерывного суточного отбора проб, при этом исключается получение разовых значений концентрации. Все программы на­блюдений позволяют получать информацию о среднемесячных, среднегодовых и средних концентрациях за более длительный период.

 

2. Организация мониторинга атмосферы на стационарных постах

 

Стационарный пост наблюдений представляет собой специаль­но оборудованный павильон, в котором размещена аппаратура, необходимая для регистрации концентраций загрязняющих ве­ществ и метеорологических параметров по установленной програм­ме. Из числа стационарных постов необходимо выделить опорные стационарные посты, которые предназначены для выявления дол­говременных изменений содержания основных или наиболее рас­пространенных загрязняющих веществ. При этом заранее опреде­ляется круг задач, к которым относятся оценка среднемесячной, 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 загрязнения (стоянок автомашин, мелких пред­приятий с низкими выбросами и 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.

Для населенных пунктов со сложным рельефом и большим чис­лом источников загрязнения рекомендуется устанавливать один пост через каждые 5... 10 км.

С целью получения информации о загрязнении воздуха с уче­том особенностей города рекомендуется ставить посты наблюде­ний в разных функциональных зонах (жилой, промышленной и др.). В городах с большой интенсивностью движения автотранспорта посты должны устанавливаться также вблизи автомагистралей.

Для обеспечения оптимальных условий проведения стационар­ных наблюдений отечественной промышленностью выпускаются стандартные павильоны – посты наблюдений или комплексные лаборатории типа «ПОСТ». Лаборатория «ПОСТ» представляет со­бой утепленный павильон, в котором установлены комплекты при­боров и оборудования для отбора проб воздуха и проведения ме­теорологических измерений скорости и направления ветра, температуры, влажности. Практически все стационарные пункты контроля загрязнения оборудованы комплектными лаборатори­ями «ПОСТ-1». В настоящее время начали выпускаться и уста­навливаться в городах новые модификации комплексной лабо­ратории «ПОСТ-2», которые отличаются более высокими про­изводительностью и степенью автоматизации. Если за одно обслуживание на «ПОСТ-1» можно одновременно отбирать 9 проб, то на «ПОСТ-2» – 38. Кроме того, «ПОСТ-2» оснащен автомати­зированным прибором «Компонент» с узлом отбора проб для оп­ределения запыленности воздуха. В качестве побудителя расхода воз­духа здесь установлен аспиратор ЭА-1. «ПОСТ-2» оборудован так­же автоматическим прибором контроля относительной влажности и температуры воздуха с самописцем. В лабораториях «ПОСТ-1» и «ПОСТ-2» могут устанавливаться газоанализаторы ГКП-1, ГМК-3 и др. Подробное описание воздухозаборного прибора «Компонент» и анеморумбографа М63МР приводится в эксплуатационных документах.

Наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими параметрами на стационарных постах должны проводиться круглогодично, во все сезоны, независимо от погодных условий.

 

3. Наблюдения на маршрутах и передвижных постах

 

Маршрутным передвижным постом является лаборатория «Атмосфера-П». Она предназначена для определения уровня за­грязнения атмосферного воздуха и измерения метеорологичес­ких элементов при проведении маршрутных и подфакельных на­блюдений.

Приборы и оборудование лаборатории могут эксплуатировать­ся при температуре воздуха внутри салона автофургона Ю...35°С, относительной влажности до 80% (при 20 °С), атмосферном дав­лении 90... 104 кПа (680...785 мм рт.ст.). Скорость передвижения лаборатории по дорогам с усовершенствованным покрытием не превышает 45 км/ч.

Оборудование лаборатории «Атмосфера-П» смонтировано в ку­зове автофургона типа УАЗ-452А. Салон автофургона разделен стен­кой на два отсека: приборный и вспомогательный. В приборном отсеке размещены приборы и оборудование для отбора проб воз­духа на газовые примеси, сажу и пыль, газоанализаторы, измери­тельный пульт анеморумбометра М-49 (или М-47) и пульт управ­ления, а во вспомогательном отсеке – датчики температуры и влаж­ности воздуха, распределительный щит, кабель на катушке, аккумуляторные батареи, держатель патронов и другое оборудование.

На крыше автофургона укреплена съемная платформа, на ко­торой находятся ящик с датчиком измерения скорости и направ­ления ветра, мачта для установки в рабочее положение датчиков и выносная штанга для крепления датчиков температуры, влажнос­ти и анеморумбометра.

Приборы и оборудование для отбора проб воздуха расположе­ны на стенде по левому борту автомашины, а также во вспомога­тельном отсеке.

Соединительные трубопроводы для отбора проб воздуха на пыль и сажу через стенки и вспомогательный отсек выводятся в откры­тую во время отбора проб заднюю дверь автофургона.

Отбор проб воздуха на газовые примеси производится на высо­те 2,6 мот уровня земли по вертикальному каналу, который смон­тирован параллельно газопроводу для отбора пыли и сажи. В этом случае отбор проб производится через держатель, укрепленный на выносной штанге.

Оба канала отбора проб газовых примесей имеют общий на­греватель, включаемый при температурах наружного воздуха ниже –5°С. Терморегулятор обеспечивает автоматическое поддержание температуры пробы не ниже 5 °С.

В лаборатории «Атмосфера-П» используются полуавтоматиче­ские переносные приборы-индикаторы, предназначенные для опре­деления содержания диоксида серы и сероводорода, а также хлора и озона 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 на платформе. Кроме того, 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 на переднем стенде внутри салона.

Маршрутный пост наблюдений – это место на определенном маршруте в городе. Он предназначен 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, серийно выпускаемых промышленно­стью. Такая передвижная лаборатория имеет производительность около 5000 отборов проб в год, при этом в день на такой машине может производиться 8... 10 отборов 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 второй – 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 за специфическими загрязняющими веществами, харак­терными для выбросов данного предприятия, по специально раз­рабатываемым программам и маршрутам. 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 по направлению ветра, последовательно, 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. Под факе­лом проводятся наблюдения 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 – не менее 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.

 

4. Мониторинг загрязнения воздуха автотранспортом

 

            Этот вид транспорта по ряду примесей может быть основным источником загрязнения атмосферного воздуха. Количество вред­ных выбросов, поступающих в атмосферный воздух от автотранс­порта, зависит от следующих факторов: качественного и количественного составов пар­ка автомобилей, условий организации уличного движения, архи­тектурно-планировочных особенностей сети автомагистралей и ряда других факторов. В настоящее время действуют несколько ГОСТов и ОСТов, регламентирующих содержание оксида углерода и других примесей в отработавших газах (ОГ). Они определяют также требования к выбросам бензиновых и дизельных двигателей.

ГОСТ 17.2.2.03 – 87 регламентирует предельно допустимое со­держание углеводородов и оксида углерода в ОГ бензиновых дви­гателей неподвижного автомобиля, когда двигатель работает в двух ре­жимах холостого хода: при минимальной и повышенной частотах вращения коленчатого вала.

ОСТ 37.001.054–74 определяет предельно допустимый выброс двигателем автомобиля оксида углерода, оксидов азота и углево­дородов при так называемом ездовом цикле, во время которого на стенде двигатель работает в четырех режимах движения, характе­ризующих движение автомобиля в условиях города с населением более 1 млн жителей. В этом ОСТе указаны нормы выброса разде­ленных по группам легковых автомобилей массой до 3500 кг, а также ужесточенные нормы выброса по годам. ОСТ применяется на автозаводах Минавтопрома и в специализированных организациях.

ОСТ 37.001.070–75 определяет предельно допустимый выброс бензиновым двигателем грузового автомобиля оксида углерода, оксидов азота и углеводородов при испытании на моторном стен­де по нагрузкам, начиная от холостого хода и кончая максималь­ной мощностью. ОСТом определено дифференцированное по го­дам ужесточение норм выбросов. Этот ОСТ используется только на заводах Минавтопрома.

Автомобили с бензиновыми двигателями при эксплуатации в жаркое время года выбрасывают в атмосферный воздух пары угле­водородов при испарении бензина из бензобаков, карбюраторов и при заправке на бензоколонках. В настоящее время охрана атмосферного воздуха от выбросов вредных веществ автотранспортом обеспечивается правовыми актами и стандарта­ми. Проверка токсично­сти ОГ автомобильных двигателей на предприятиях, имеющих менее 50 автомашин, проводится специализированными органи­зациями. Не разрешается выпуск на линию машин с концентраци­ей в ОГ вредных веществ, превышающей нормы, регламентиро­ванные ГОСТом. Токсичность ОГ автомобилей проверяется при техническом обслуживании, после регулировки карбюратора, а также при выборочных проверках контролирующими органами – ГИБДД, Инспекцией Госкомприроды, СЭС.

Оценка соответствия регулировки систем питания и зажигания нормативным критериям осуществляется только инструментальны­ми методами. С этой целью на автотранспортных предприятиях созда­ются стационарные посты и подвижные лаборатории контроля ток­сичности ОГ. Результаты контроля заносятся в карточку учета про­верок содержания вредных веществ в ОГ автомобильного двигателя. Продолжительность контроля на таком посту составляет 3... 5 мин.

К числу обязательных мероприятий контроля загрязнения ат­мосферного воздуха ОГ автотранспорта относится проверка орга­низации работ по снижению вредного влияния автотранспорта на автопредприятиях, станциях технического обслуживания и авто­ремонтных заводах. Также проводится проверка наличия контрольно-изме­рительных приборов и др. Приказом по автопредприятию должны быть назначены ответственные лица за проведение проверки авто­мобилей на соответствие ОГ нормам стандартов по токсичности. Кроме того, должно быть организовано систематическое обучение персонала, занимающегося ремонтом, контролем и регулировкой двигателей автомобилей.

На всех станциях технического обслуживания автомобилей долж­на проводиться проверка содержания оксида углерода в ОГ ин­дивидуальных машин, и в случае необходимости должны выпол­няться работы по ремонту и регулированию систем питания и за­жигания двигателей. По результатам проверки владельцам машин выдаются специальные талоны. Если при проведении годовых осмот­ров или оперативном контроле автотранспорта на линии органа­ми ГИБДД обнаружено превышение норм выбросов, машины не допускаются к эксплуатации.

Возможности использования стационарных и передвижных по­стов для контроля выбросов автотранспорта ограничены. Это свя­зано с тем, что примеси от низких источников выбросов распре­деляются иначе, чем от высоких источников. Максимум концентрации приме­сей от выбросов ОГ автотранспорта находится на самой транспорт­ной магистрали, а при удалении от обочины резко падает, дости­гая фонового уровня на расстоянии 15...30 м. Данные лазерных исследований показывают, что на расстоянии 25...30 м от обочи­ны дороги существенных колебаний концентрации оксида углерода от выбросов автотранспорта не наблюдается. Возможность исполь­зования для контроля выбросов стационарных постов наблюдений, расположенных в непосредственной близости от автомагистралей, требует специального рассмотрения в каждом отдельном случае.

Для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами автотранспорта организуются специальные наблюдения, в результа­те которых определяются:

1.Максимальные значения концентраций основных примесей, выбрасываемых автотранспортом в районах автомагистралей, и периоды их наступления при различных метеоусловиях и интен­сивности движения транспорта;

2.Границы зон и характер распределения примесей по мере уда­ления от автомагистралей;

3.Особенности распространения примесей в жилых кварталах раз­личного типа застройки и в зеленых зонах, примыкающих к авто­магистралям;

4.Особенности распределения транспортных потоков по магист­ралям города.

Наблюдения проводятся во все дни рабочей недели ежечасно с 6 до 13 ч или с 14 до 21 ч с чередованием дней с утренними и вечерними проверками. В ночное время наблюдения проводятся 1 – 2 раза в неделю.

Точки наблюдения выбираются на городских улицах 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 наблюдения организуются в местах скопле­ния вредных примесей из-за 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.

Приборы размещаются 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 на расстоянии не менее 0,5 м от стены здания. На ули­цах, пересекающих основную автомагистраль, пункты наблюде­ния размещаются на краях тротуара, а также на расстояниях, пре­вышающих ширину магистрали в 0,5, 2 и 3 раза.

Интенсивность движения определяется путем учета числа про­ходящих транспортных средств, которые подразделяются на пять основных категорий (легковые автомобили, грузовые автомоби­ли, автобусы, дизельные автомобили, микроавтобусы и 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 числа 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.

Единовременные измерения выбросов СО и СН в ОГ автомо­билей производятся с помощью газоанализаторов типа ГИАМ.

 

5. Мониторинг радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха

 

При проведении мониторинга радиоактивного загрязнения атмосферы применяются сборники радиоактивных загрязнений и воздухофильтрующие устройства. Причем своей чувствительностью воздухофильтрующие устройства значительно превосходят сборники радиоактивных выпадений из атмосферы. Для наиболее эффектив­ного контроля за распространением в атмосфере радиоактивных выбросов должна быть обеспечена возможность точного определе­ния полного изотопного состава проб аэрозолей, для чего произ­водительность фильтрующего устройства и эффективность улав­ливания аэрозолей должны быть достаточно высокими. Такая воз­можность имеется в фильтрующих установках серии «Тайфун», в которых в качестве фильтрующего элемента применяются высоко­эффективная фильтроткань для улавливания радиоактивных аэро­золей и сорбционный фильтр для улавливания газообразного ра­диоактивного йода.

Для отбора проб аэрозолей и газообразного йода из приземной атмосферы в окрестностях АЭС предназначена воздухофильтрующая установка «Тайфун-4», имеющая следующий принцип действия. Фильтродержатель установки представляет собой редкую жесткую сетку, выполненную в виде двускатной поверхности с тупым уг­лом между составляющими плоскостями, что облегчает обслужи­вание. На фильтродержателе размещаются йодный фильтр и по­верх него – аэрозольный фильтр, которые прижимаются по контуру рамкой. Воздух с газоаэрозольными радиоактивными приме­сями засасывается с помощью воздуходувки через фильтр, лежа­щий на фильтродержателе. Чистый воздух, пропущенный через фильтр, проходит через интегрирующий расходомер, откуда через вертикальную трубу выбрасывается вверх в атмосферу, что затруд­няет его повторное засасывание в фильтрующее устройство. Уста­новка размещается в защитной будке, которая запирается на за­мок и для поступления наружного воздуха имеет окна с жалюзи, снабженными снего- и каплезадерживающими карманами.

В качестве воздухозаборника используется центробежная воз­духодувка высокого давления производительностью 400 м³/ч, для измерения объема профильтрованного воздуха – газовый счет­чик РГ-400, в качестве аэрозольного фильтра – фильтроткань ФПП-15-1,5, в качестве йодного фильтра – сорбционный филь­трующий материал СФМ-И с марлевыми защитными слоями сверху и снизу.

Если не происходит повышенных выбросов радионуклидов в атмосферу, проба с помощью «Тайфуна-4» отбирается в течение недели. Если же произошел повышенный выброс радионуклидов, работу фильтра необходимо прервать и провести его досрочный изотопный анализ.

В пунктах контроля, в которых имеется возможность ежеднев­ной смены фильтра (они располагаются в жилом поселке атомной электростанции), аэрозольные пробы отбираются один раз в сут­ки. Для этого используется фильтрующая установка «Тайфун-3».

Для массовых измерений на местности в качестве простого и дешевого устройства используется марлевый конус (сачок), натя­нутый на проволочный каркас и насаженный на штангу, воткну­тую в землю. Ось конуса располагается горизонтально под прямым углом к штанге на высоте 1,5 м над поверхностью земли. Устрой­ство свободно продувается ветром.

Эффективность улавливания конусом радиоактивных аэрозолей зависит от погодных условий и дисперсности аэрозольных частиц. Хуже всего улавливаются частицы размером около 0,1 мкм, что соответствует «старым» (давно образовавшимся) радиоактивным аэрозолям глобального происхождения.

Измерения радиоактивного заражения проводят с помощью ра­диометров и дозиметров.

 

6. Наблюдения за фоновым состоянием атмосферы

Национальная сеть станций комплексного фонового монито­ринга входит в международную сеть и осуществляет наблюдения за состоянием загрязнения природных сред в фоновых районах. Эта сеть является фундаментом для создания национальной службы экологического мониторинга, которая впоследствии объединит станции, работающие по международным программам.

Базовые станции следует располагать в наиболее чистых местах (в горах, на изолированных островах), где на расстоянии 100 км от станции по всем направлениям в ближайшие 50 лет не предвидится значительных изменений в практике землепользова­ния. Основной задачей базовых станций является контроль за гло­бальным фоновым уровнем загрязнения атмосферы, не испыты­вающим влияния никаких локальных источников.

Региональные станции, главная цель которых заключа­ется в обнаружении в районе станции долгопериодных колебаний атмосферных составляющих, обусловленных изменениями в ис­пользовании земли и другими антропогенными воздействиями, должны находиться в сельской местности, на расстоянии не менее 40 км от крупных источников загрязнения.

Континентальные станции (или региональные стан­ции с расширенной программой) охватывают более широкий спектр исследований по сравнению с региональными станциями. Они должны размещаться в отдаленных районах, чтобы в радиусе 100 км не было источников, которые (за исключением коротких периодов времени) могли бы повлиять на локальные уровни за­грязнения.

В связи с тем, что континентальные фоновые станции призваны характеризовать особенности загрязнения континента в целом, их целесообразно устанавливать выше слоя перемешивания, т.е. выше 1000 м над уровнем моря.

Станции комплексного фонового мониторинга (СКФМ). Одним из принципов фонового мониторинга является комплексное изу­чение содержания загрязняющих веществ в компонентах экосис­тем (атмосферном воздухе, осадках, воде, почвах, биоте). Поэто­му программа наблюдений на СКФМ включает в себя системати­ческие измерения содержания загрязняющих веществ одновременно во всех средах. Результаты этих измерений дополняются гидроме­теорологическими данными.

Перечень включенных в программу веществ составлен с учетом таких их свойств, как распространенность и устойчивость в окру­жающей среде, способность к миграции на большие расстояния, степень негативного воздействия на биологические и геофизиче­ские системы различных уровней. Измерению подлежат среднесу­точные концентрации в атмосферном воздухе взвешенных час­тиц, озона, оксидов углерода и азота, диоксида серы, сульфатов, бенз(а)пирена, а также показатель аэрозольной мутности атмосферы. В атмосферных осадках измеряются концентрации свин­ца, ртути, кадмия, мышьяка, бенз-а-пирена, ДДТ и других хлорорганических соединений, рН, количество анионов и катионов по программе ВМО в суммарных месячных пробах.

Данные гидрометеорологических наблюдений используются для расчета параметров, характеризующих степень загрязнения при­родной среды, и интерпретации их динамики. Вместе с тем гидро­метеорологические данные являются самостоятельными характе­ристиками состояния природной среды.

Метеорологические наблюдения включают в себя наблюдения за температурой и влажностью воздуха, скоростью и направлени­ем ветра, атмосферным давлением и облачностью (количеством, формой, высотой), солнечным сиянием, атмосферными осадка­ми (количеством и интенсивностью), снежным покровом, состоя­нием поверхности почвы. Кроме того, к ним относятся наблюде­ния за радиацией (прямой, рассеянной, суммарной и отражен­ной) и радиационным балансом, градиентами температуры, влаж­ности и скорости ветра на высоте 0,5... 10 м, градиентами темпе­ратуры, влажности почвы на глубине от поверхности до 20 см, тепловым балансом. Данные о температуре воздуха и атмосферном давлении используют при приведении объема проб воздуха к нор­мальным условиям, о количестве и интенсивности осадков – при расчете потоков загрязняющих веществ на подстилающую поверх­ность, о содержании влаги в снежном покрове – при определе­нии количества загрязняющих веществ, выпавших на подстилаю­щую поверхность за зимний период.

Станции БАПМоН. В обязательную программу наблюдений на базовых станциях включены наблюдения за содержанием диокси­да серы, аэрозольной мутностью атмосферы, радиацией, взвешен­ными аэрозольными частицами и химическим составом осадков.

На региональных станциях в программу наблюдений входят измерения атмосферной мутности и концентрации взвешенных аэрозольных частиц, а также определение химического состава ат­мосферных осадков.

Программа наблюдений на фоновых станциях разных катего­рий может быть расширена за счет увеличения числа определяе­мых в атмосфере газов, в частности озона, малых газовых компо­нентов, объемная концентрация которых ниже 1 %, а также газов, которые, преобразуясь в атмосфере, могут превращаться в аэро­зольные частицы (например, диоксиды серы и азота). В настоящее время постепенно увеличивается спектр анализируемых элементов в осадках и аэрозолях.

Любые наблюдения, проводимые по программе фонового мо­ниторинга, должны сопровождаться комплексом обязательных ме­теорологических наблюдений (за видимостью, атмосферными явле­ниями, температурой и влажностью воздуха, направлением и ско­ростью ветра, атмосферным давлением), поэтому фоновые наблюде­ния желательно проводить на базе метеорологических станций.

 

7. Обработка и обобщение результатов мониторинга атмосферы

 

Данные о результатах наблюдений загрязнения атмосферного воздуха и метеорологических параметров, о результатах подфакель­ных и других наблюдений поступают со стационарных и маршрут­ных постов в одно из подразделений местных органов Росгидроме­та. Чаще всего - в отделы обеспечения информацией хозяйственных организаций, управлений по гидрометеорологии, где они прохо­дят контроль и сводятся в специальные таблицы, называемые таб­лицами наблюдений за загрязнением атмосферы (ТЗА). Эти табли­цы подразделяются на четыре вида:

ТЗА-1 – результаты разовых наблюдений за загрязнением ат­мосферного воздуха на сети постоянно действующих стационар­ных и маршрутных постов в одном городе или промышленном центре, а также данные метеорологических и аэрологических наблюдений;

ТЗА-2 – результаты подфакельных наблюдений;

ТЗА-3 – данные средних суточных наблюдений за выпадением и концентрацией пыли и газообразных примесей;

ТЗА-4 – данные суточных наблюдений с помощью газоанали­заторов или других приборов и устройств непрерывного действия.

ТЗА-1 состоит из основной таблицы и дополнительной, кото­рая называется ТЗА-1д. Таблица ТЗА-1 состоит из восьми стра­ниц (100... 120 наблюдений за месяц). В нее записываются данные наблюдений за концентрацией примесей и метеопараметры, соот­ветствующие срокам отбора проб воздуха на метеостанциях. Таб­лица ТЗА-1д предназначена для записи концентраций примесей и метеорологических данных наблюдений на постах Санэпиднадзора (СЭН) и других ведомств того же города, а также результатов спектрального определения в пробах содержания металлов.

После заполнения таблиц и переноса данных на машинный но­ситель (перфоленту, перфокарты и т.д.) они сшиваются вместе таким образом, чтобы данные наблюдений за все сроки следовали в порядке возрастания номеров постов.

Графы (результаты аэрологических наблюдений) заполняются поданным, полученным в городе или на расстоянии 50...60 км от него. Разница в сроках аэрологических наблюдений и наблюдений за загрязнением атмосферы не должна превышать 3 ч. Если наблю­дение за загрязнением воздуха приходится на середину интервала аэрологических наблюдений, то записываются данные предыду­щего срока.

ТЗА-2 составляется в соответствии с методиками Росгидромета.

В титульный лист таблицы ТЗА-3 записывается дата окончания суток, а при наблюдениях за концентрацией пыли – дата снятия фильтра или марли с планшета.

После заполнения таблицы ТЗА-3 производятся расчеты и выборки:

–          средних концентраций (или выпадений осадков) за все дни ме­сяца;

–          максимальных концентраций (или выпадений осадков) за все дни месяца;

–          то же за дни с осадками, в том числе с осадками до 5 мм и более; то же за дни без осадков;

–          для всех вышеуказанных расчетов выбираются данные о скоро­стях ветра менее 2,2 и более 5 м/с; числа случаев выше ПДК.

ТЗА-4 содержит результаты непрерывных наблюдений (газоана­лизаторов и других приборов) за месяц.

Титульный лист таблицы наблюдений за загрязнением атмо­сферного воздуха (газоанализаторы) ТЗА-4 оформляется так же, как титульный лист ТЗА-1.

Вслед за титульным листом идут развернутые листы для записи фактических данных непрерывных наблюдений за концентрация­ми одной примеси по одному прибору. Количество листов в ТЗА-4 должно соответствовать числу приборов в городе. Данные распола­гаются в порядке роста номеров постов.

Загрязнение снежного покрова – индикатор загрязнения техносферы

 

 

 

8. Мониторинг снежного покрова

Состояние окружающей среды крупных городов обычно оценивается по состоянию отдельных ее составляющих: атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и растительного покрова, здоровья горожан. Наиболее динамичной и поэтому наиболее сложной для анализа является атмосфера, которая оказывает существенное влияние на состояние всех компонентов экосистемы. Для мониторинга атмосферы можно использовать различные объекты и методы анализа, каждый из которых имеет свои ограничения и достоинства. Наиболее активно используемый метод контроля официальными органами - непосредственный анализ воздуха приземной атмосферы, который проводится либо на стационарных станциях контроля (обычно автоматический контроль), либо с использованием разового или периодического отбора проб воздуха в наиболее подверженных загрязнению районах города. Данный метод, особенно в автоматическом режиме, при достаточно большом количестве станций имеет несомненные преимущества. К наиболее важным из которых можно отнести оперативность оценки состояния атмосферы и, соответственно, возможность быстрого реагирования при аварийных ситуациях, а также возможность автоматической компьютерной обработки и обобщения получаемой информации. Однако, это дорогостоящий метод мониторинга, т.к. требует полного охвата исследуемой территории такими станциями. Кроме того, затруднено получение интегральных показателей загрязненности, которые позволили бы говорить об экологическом состоянии того или иного микрорайона города и суммарном воздействии загрязняющих показателей на состояние окружающей среды, в том числе и человека. В этом случае рациональнее использовать другие объекты анализа, которые позволяют проводить сезонный (снег, листья, лишайники), многогодовой (по кольцам деревьев) и многовековой мониторинг (по верховым торфяникам, донным отложения). Такое разнообразие объектов анализа позволяет решать различные задачи мониторинга с разной степенью интеграции результатов, их относительной независимостью.

Снежный покров, обладающий высокой сорбционной способностью, представляется наиболее информативным объектом при выявлении техногенного загрязнения не только атмосферных осадков, но и атмосферного воздуха, а также последующего загрязнения вод и почв.

Среди основных причин, обусловливающих возможность успешного применения методов мониторинга загрязнения снежного покрова и как следствие природных сред, можно выделить следующие:

- отбор проб снежного покрова чрезвычайно прост и не требует сложного оборудования по сравнению с отбором проб воздуха;

- снежный покров позволяет решить проблему количественного определения суммарных параметров загрязнения (сухих и влажных выпадений);

- при образовании и выпадении снега концентрация загрязняющих веществ в нём оказывается обычно на 2-3 порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе, поэтому измерения содержания этих веществ могут производится достаточно простыми методами и с высокой степенью надёжности;

- снежный покров как естественный планшет-накопитель даёт достаточно объективную величину сухих и влажных выпадений в холодный сезон.

Среднее время пребывания в атмосфере антропогенных и природных веществ тесно связано с высотой выброса и физико-химическими свойствами. Время пребывания, как правило, растет с высотой выброса и увеличением дисперсности аэрозольных частиц и составляет от нескольких минут до года и более.

Снежный покров отражает различные временные характеристики загрязнения. Содержание металлов в снежном покрове является результатом загрязнения атмосферного воздуха, суммируя колебания уровней загрязнения, связанные с воздействием технологического процесса, эффективностью пылегазоулавливания, влиянием метеорологических и других факторов. В снежном покрове отражается существующее загрязнение е атмосферного воздуха.

Пробы снежного покрова отбираются на всю мощность из шурфов или снегоотборниками, при этом обязательно фиксируется площадь шурфа и время снегостава. Размеры шурфа замеряются по длине и ширине для расчета площади, на которую проектируется выпадения из атмосферы. При этом вес пробы должен быть не менее 6 кг., чтобы получить массу выпадений, достаточную для проведения анализа на содержание металлов. Дата отбора проб четко фиксируется, что позволяет определить время, за которые накопились в снегу атмосферные выпадения. Оно рассчитывается от даты установления устойчивого снежного покрова (по данным гидрометеослужбы).

Отобранные пробы снега растапливаются и центрифугируются для выделения твердой фракции выпадений. После высушивания, осадок взвешивается. Вес осадка определяет общее количество пыли, выпадающей за единицу площади в единицу времени. Расчет ведется по формуле:

где -- вес пыли, осажденной снегом,

 -- проективная площадь осаждения

 -- временной интервал в сутках между моментом опробования и датой установления устойчивого снежного покрова.

Основные требования к химико-аналитическим исследованиям при проведении геохимического картирования снежного покрова связаны с необходимостью экспрессного получения данных по максимальному широкому комплексу химических элементов, формирующих зоны загрязнения. С этой целью используется спектральные методы анализа. При исследовании металлов в снежном покрове обязательно определение свинца, ртути, цинка, меди, хрома, никеля, ванадия, олова. При наличии источников выбросов кадмия, мышьяка, фтора определение этих элементов в природных средах проводят атомно-абсорбционной спектрофотометрией и йонселективными методами.

Характеристика снежного покрова проводится по геохимическим показателям. Они учитывают распределение как отдельных металлов, участвующих в загрязнении, так и ассоциации, обусловленные полиэлементностью химического состава техногенных потоков, формирующих загрязнение. К таким показателям относятся коэффициент концентрации химических элементов Kc и суммарный показатель загрязнения Zc. Коэффициент концентрации – это показатель кратности повышения содержаний химических элементов в точке опробования над его средним содержанием в аналогичной природной среде на фоновом участке. Фоновые участки выбираются на территориях, не подвергающихся загрязнению или испытывающих его в минимальной степени.

Кроме того, интенсивность накопления свинца, меди и ртути в депонирующих средах сравнивается с их расчетными допустимыми уровнями.

Данные по загрязнению снежного покрова представляется, кроме уже указанных, следующими показателями:

· показателями концентрации химических элементов в пыли, уловленной снежным покровом (в мг/кг пыли);

· показателя выпадения общей пыли, рассчитываемого на единицу площади за единицу времени (г/км² сутки);

· показатели массы химических элементов с выпадение пыли на снежный покров (мг/км2 сутки).

Для этих величин рассчитываются также коэффициенты концентрации по сравнению с фоновыми уровнями и суммарный показатель нагрузки, аналогичный суммарному показателю загрязнения.

На основе указанных геохимических показателей строятся карты распределения отдельных химических элементов или их ассоциаций. На моноэлементных картах в виде изолиний абсолютных содержаний или превышений над фоном показывается распределение отдельных металлов. Интервалы градации между изолиниями принимаются в арифметической пропорции. Но при построении карт выделяют четыре уровня загрязнения.

Таким образом, можно наглядно увидеть районы (места) интенсивного загрязнения и принять необходимые меры.

Снежный покров играет важную роль в функционировании экосистем. Он оказывает влияние на климат, рельеф, гидрологические и почвообразовательные процессы, жизнь растений и животных. Особенно велика роль снежного покрова в круговороте воды в природе.

Снеговое питание занимает значительное место в речном стоке территорий, на которых формируется снежный покров. Он определяет величину годового стока, уровень весеннего половодья, ледовый режим рек, интенсивность наледных и лавинных процессов, годовой баланс ледников.

Многообразна роль снежного покрова и в жизни растений. Он изменяет термический и водный режим среды обитания растений, оказывает на них непосредственное механическое воздействие. Снежный покров предохраняет их от вымерзания и ветрового иссушения в зимний период. Вместе с тем, он может способствовать выпреванию растений. Даты разрушения устойчивого снежного покрова определяют продолжительность вегетационного периода и даты наступления фенофаз. От запаса воды в снежном покрове зависит весеннее увлажнение почв и, следовательно, продуктивность растений.

Снежный покров способствует развитию жизненных форм растений, влияет на видовое разнообразие и соотношение экологических типов растений на той или иной территории.

Снежный покров является важным экологическим фактором для животных. Его теплоизолирующие свойства позволяют многим видам избегать низких температур воздуха. Благодаря снежному покрову в зимний период ведут активный образ жизни (вплоть до размножения) многие виды мелких грызунов. Ряд птиц зарывается в снег на ночевку. Многим животным снежный покров мешает добывать корм. Увеличение толщины снежного покрова вызывает у ряда видов затруднения в передвижении, что меняет отношения в системе «жертва-хищник». В связи с этим снежный покров является одним из факторов миграции животных и плотности их размещения.

В связи с этим, наблюдения за динамикой снежного покрова являются важным компонентом комплексного мониторинга климата и экосистем.

Наблюдения за снежным покровом включают в себя:

1. фиксацию основных режимных характеристики снежного покрова (даты установления и схода снежного покрова, даты образования и разрушения устойчивого снежного покрова, число дней со снежным покровом; число дней с устойчивым снежным покровом),

2. измерение параметров снежного покрова, измеряемые в процессе инструментальных наблюдений: толщина снежного покрова; плотность снежного покрова; снегозапас.

3. характеристику снежного покрова, получаемую в ходе визуальных наблюдений: степень покрытия поверхности снежным покровом; характер залегания снежного покрова; характер разрушенности снежного покрова; структура снежного покрова (стратиграфия); состояние поверхности почвы под снегом.

Снежный покров является удобным индикатором загрязнения атмосферных осадков, атмосферного воздуха, а также загрязнения воды и почв в результате таяния снега, так как:

-- при образовании и выпадении снега в результате процессов его сухого и влажного вымывания концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается обычно на два-три порядка выше, чем в атмосферном воздухе;

-- отбор проб очень прост и не требует специального сложного оборудования; послойный отбор дает возможность отследить динамику загрязнения за зимний период; одна проба, взятая по всей толщине снежного покрова, дает представительные данные о загрязнении в период от образования устойчивого снежного покрова до момента отбора пробы;

-- снежный покров позволяет решить проблему количественного определения суммарных параметров загряз нения (сухих и влажных выпадений снега);

-- снежный покров является эффективным индикатором процессов закисления природных сред.

Мониторинг загрязнения снежного покрова позволяет отслеживать загрязнение окружающей среды сульфатами, нитратами, ионами аммония, основаниями, тяжелыми металлами, полициклическими ароматическими нефтяными углеводородами, хлорорганическими пестицидами и другими веществами.

Снежный покров также может быть использован для определения вещественного состава и мощности выбросов предприятий, доли вещества, увлекаемого в дальний и локальный перенос, дистанционных измерений параметров загрязнения местности, в том числе и из космоса (измерение альбедо).

Мониторинг загрязнения снежного покрова осуществляют на базе снегомерной сети, используемой для определения физических параметров снежного покрова (высоты, плотности, влагозапаса).

Отбирают пробы снега для определения параметров его загрязнения весовым снегомером во время проведения плановых снегосъемок в период максимального влагосодержания (влагозапаса) в снеге один раз за зиму. В месте отбора снегомер врезают на всю толщину снежного покрова до поверхности земли, после чего трубу с керном снега вытаскивают, поддерживая внизу полиэтиленовой лопаткой. Время пребывания снега в металлическом снегомере должно быть минимальным. Нижняя (режущая) часть снегомера и основание столбика снежного керна должны быть тщательно очищены от частиц грунта. Определение параметров загрязнения проводят путем анализа одной сборной пробы, которая с заданной точностью должна характеризовать среднюю концентрацию загрязняющего вещества на маршруте. Этого достигают отбором нескольких частных проб в пунктах определения плотности снега. Наиболее часто сборная проба имеет объем 2--4 л и состоит из 4--6 частных проб, равномерно размещенных на снегомерном маршруте. Часто для отбора проб снега используют метод конверта.