Тропосфера, как составная часть биосферы

Состав атмосферного воздуха

Выделение (106 т/сут) некоторых газообразных веществ

Источники загрязнения атмосферного воздуха
Промышленные источники загрязнения атмосферного воздуха подразделяются на
источники выделения - технологические устройства (аппараты установки и т.п.), в процессе эксплуатации которых выделяются примеси
источники выбросов - трубы, вентиляционные шахты, аэрационные фонари и другие устройства, с помощью которых примесь поступает в атмосферу

Промышленные выбросы подразделяются на
организованные - промышленный выброс поступает в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы, что позволяет применять для очистки от загрязняющих веществ соответствующие установки.
неорганизованные - промышленный выброс поступает в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушений герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта.
Неорганизованные выбросы характерны для очистных сооружений, хвостохранилищ, золоотвалов, участков погрузочно-разгрузочных работ, сливно-наливных эстакад, резервуаров и других объектов.

Предельно допустимые концентрации в атмосферном воздухе населенных мест

Может создаться ситуация, когда в воздухе одновременно находятся вещества, обладающие суммированным (аддитивным) действием. В таком случае сумма их концентраций (С), нормированная на ПДК, не должна превышать единицы согласно следующему выражению:

К вредным веществам, обладающим суммацией действия, относятся, как правило, близкие по химическому строению и характеру влияния на организм человека, например:
диоксид серы и аэрозоль серной кислоты;
диоксид серы и сероводород;
диоксид серы и диоксид азота;
диоксид серы и фенол;
диоксид серы и фтористый водород;
диоксид и триоксид серы, аммиак, оксиды азота;
диоксид серы, оксид углерода, фенол и пыль конверторного производства

Вещества при одновременном присутствии в атмосферном воздухе не обладающие суммацией действия, т.е. предельно допустимые значения концентраций сохраняются для каждого вещества в отдельности:
оксид углерода и диоксид серы;
оксид углерода, диоксид азота и диоксид серы;
сероводород и сероуглерод

Служба наблюдений и контроля за состоянием атмосферного воздуха состоит из двух частей или систем:
Наблюдение (мониторинг). Обеспечивает наблюдение за качеством атмосферного воздуха в городах, населенных пунктах и территориях, расположенных вне зоны влияния конкретных источников загрязнения.
Контроль. Обеспечивает контроль источников загрязнения и регулирование выбросов вредных веществ в атмосферу.

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.

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.

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.

Зависимость количества стационарных постов от численности населения

Для постов наблюдений устанавливаются три программы наблюдения:
полная
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.
неполная
наблюдения проводятся ежедневно (воскресенья и субботы чередуются), но только в 7, 13 и 19 ч местного декретного времени
сокращенная
в районах, где температура воздуха ниже 45oС, наблюдения проводятся 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.

Средняя скорость воздуха, проходящего через фильтры 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 см2), t - время работы установки, ч.

Объем воздуха, прошедшего через экран, находят по уравнению:
S1 - площадь экрана, м2;
t - время экспозиции экрана, с;
f - продуваемость экрана, равная примерно 45%.

Посты наблюдений загрязнения атмосферного воздуха
Маршрутный пост наблюдений - место на определенном маршруте в городе. 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.
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.

Автоматизированная система наблюдений и контроля окружающей среды (АНКОС-АГ)
Предназначена для автоматизированного сбора, обработки и передачи информации об уровне загрязнения атмосферного воздуха.
Система позволяет непрерывно получать информацию о концентрации примесей и метеорологических параметрах в населенных пунктах или около крупных промышленных предприятий. Технические возможности регистрации, передачи, хранения и обработки данных о загрязнении атмосферного воздуха позволили разработать основные принципы функционирования автоматизированных систем наблюдения за состоянием атмосферного воздуха.

Системы АНКОС-АГ и Центра обеспечивают:
систематическое измерение заданных параметров атмосферного воздуха;
автоматический сбор информации со станций АНКОС;
сбор информации от неавтоматизированных звеньев наблюдений (например, от стационарных и передвижных постов);
оперативную оценку ситуации по известным значениям ПДК;
краткосрочный прогноз уровней загрязнения контролируемых примесей;
обработку и выдачу информации.

В результате проведенных расчетов на ЭВМ получаются:
максимальные концентрации примесей в узлах расчетной сетки, мг/м3;
максимальные приземные концентрации (См) и расстояния, на которых они достигаются (Хм), для источников выбросов вредных веществ;
доля вклада основных источников выбросов в узлах расчетной сетки;
карты загрязнения атмосферного воздуха (в долях ПДКмр);
распечатка входных данных об источниках загрязнения, метеорологических параметрах, физико-географических особенностях местности;
перечень источников, дающих наибольший вклад в уровень загрязнения атмосферного воздуха;
другие данные.

Комплексы неблагоприятных метеорологических условий для источников разных типов
Для высоких источников с горячими (теплыми) выбросами:
высота слоя перемешивания меньше 500 м, но больше эффективной высоты источника;
скорость ветра на высоте источника близка к опасной скорости ветра;
наличие тумана и скорость ветра больше 2 м/с.
Для высоких источников с холодными выбросами: наличие тумана и штиль.
Для низких источников выбросов: сочетание штиля и приземной инверсии.

Для характеристики загрязнения атмосферного воздуха по городу в целом в качестве обобщенного показателя используется параметр Р:
N-число наблюдений за концентрацией примеси в городе в течение одного дня на всех стационарных постах;
М - количество наблюдений в течении того же дня с повышенной концентрацией примеси (q), превышающей среднее сезонное значение (qсс), более чем в 1,5 раза (q > 1,5 qсс).

Если повторяемость градации Р>0,35 меньше 5%, то к первой группе загрязнения следует относить градации параметра Р>0,30), ко второй - Р от 0,21 до 0,30.
Если повторяемость градации Р>0,35 меньше 5%, то к первой группе загрязнения следует относить градации параметра Р>0,30), ко второй - Р от 0,21 до 0,30.

Общими задачами сети наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха 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.

Концентрация исследуемых веществ в воздухе (в мкг/л или мг/л)
С = a/V,
где а - масса вещества, найденная в пробе, мкг;
V - объем исследуемой пробы воздуха, приведенный к нормальным условиям, л (0°С, 101080 Па) и равный
V = 273·P·Vt./(273 + t)·101080
где р - атмосферное давление при отборе пробы, Па;
t - температура воздуха месте отбора пробы, °С;
V, -объем воздуха, отобранного на анализ при температуре t°С, л;
При концентрировании анализируемых веществ из воздуха в жидкие поглотительные среды или на твердые сорбенты в анализе могут использоваться части объема растворов проб. В этом случае концентрация веществ в воздухе
С = a·V1/V2·V,
где V1, _ обший объем раствора пробы; мл; V2 - объем раствора пробы, используемый доя анализа, мл,
или С = в·V1/V,
где в - концентрация анализируемого вещества в растворе пробы, мкг/мл.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Определение макроколичеств газов методом Орса
СО2, SO2, H2S, НCl, О2, СО, Н2
Определение газов методами спектрофотометрии
NH3, СО2, CS2, СО, С12, Вг2, SO2, SO2C12, S2CI2, NO2, HC1, (CN)2, HCN, HF и др.