Мониторинг атмосферного воздуха: суть, методы организации, системы
Мониторинг качества атмосферного воздуха – это систематические наблюдения за состоянием атмосферы, содержанием в ней вредных веществ. Эта работа очень важна в связи с ростом загрязненности. Для обеспечения мониторинга атмосферного воздуха города используется современная организационная и технологическая база. Наблюдение может осуществляться на стационарных постах или в передвижных лабораториях.
Основные загрязнители
Человеческая деятельность способствует увеличению концентрации в атмосферном воздухе пыли, сажи, жидких аэрозолей и молекул химических веществ.
- Пылевое загрязнение связано как с естественными причинами, так и с сельскохозяйственными работами, строительством, промышленностью, движением машин и т. д. Любая пыль (а не только промышленная) вредна для органов дыхания человека. Самой вредной считается асбестовая пыль. Некоторые виды пыли могут содержать радиоактивные вещества и другие вредные компоненты. Пылевое загрязнение влияет на радиационный баланс и характер выпадения атмосферных осадков. Оно слегка тормозит вызванное человеком глобальное потепление. Для борьбы с атмосферной пылью создаются защитные лесополосы, посадки деревьев, фильтры. Иногда применяют обводнение территории, насыпку грунта, на который затем сажаются растения. Тем, кто вынужден постоянно или часто вдыхать пыль, рекомендуются индивидуальные средства защиты.
- Выбросы сажи связаны с работой автотранспорта, ТЭЦ, промышленных предприятий, мусорных свалок. Она выделяется при сжигании пластмассы, угля, нефти и нефтепродуктов, биомассы, а иногда и природного газа. Сажа может абсорбировать вредные вещества и в этом случае она вредна для здоровья человека. Сама по себе сажа – это продукт сжигания органики, который не является токсичным. Она уменьшает поток солнечного излучения, а при попадании на снег или лед ускоряет его таяние, способствуя глобальному потеплению.
- Химические аэрозоли образуются при реакции соединений серы или азота с водяным паром с образованием капелек кислот. Выпадая на поверхность, они могут вызвать кислотные дожди. Также аэрозоли являются причиной увеличения облачности и повышения отражательной способности Земли. Аэрозоли заметно тормозят глобальное потепление. Соединения серы и азота выделяются при работе автотранспорта, ТЭЦ, промышленных предприятий. А так же при вулканических извержениях.
- Газовые (молекулярные) вещества очень разнообразны и выделяются при различных естественных и антропогенных процессах. Наибольшее значение имеют выбросы вредных для здоровья веществ и парниковых газов. Парниковые и озоноразрушающие газы нередко остаются в атмосфере на столетия и оказывают повсеместное воздействие на радиационные потоки. Выше всего в атмосферу проникает метан, который имеет самую легкую молекулу, что делает его универсальным парниковым газом.
Зачем проводится экологический мониторинг
Концентрация загрязнителей в атмосферном воздухе непостоянна и зависит от многих причин. Поэтому требуются систематические наблюдения за его составом. Они позволяют вычислить средний уровень загрязненности, зависимость уровня загрязнения от направления ветра, определить динамику загрязнения и его состав. Наиболее важен мониторинг вблизи автотрасс, промышленных предприятий, в центральных частях города, а также в местах, удаленных от человеческой деятельности.
Результаты экологического мониторинга атмосферного воздуха важны для принятия решений, как на местном, так и на государственном уровне. Высокое транспортное загрязнение говорит о необходимости разгрузки автотрасс, строительстве объездных путей вокруг города. Если сильное загрязнение обнаруживается вблизи промышленных объектов, то это значит, что необходимы меры по улучшению работы очистных сооружений или требуется расширить санитарно-защитную зону. Рост содержания загрязняющих веществ на удаленных станциях свидетельствует о неблагоприятных региональных или глобальных тенденциях, когда решение проблемы возможно только на государственном или международном уровне.
Методы мониторинга
Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха может проводиться по-разному. Обычно используют 3 варианта:
- Стационарный, когда все наблюдения производят из одной наблюдательной станции.
- Маршрутный, когда для наблюдения используют несколько точек для отбора проб.
- Передвижной, когда замеры производят из разных точек, в зависимости от направления ветров.
Стационарный мониторинг
Стационарный мониторинг используется для длительного и качественного наблюдения, сходного с наблюдением на метеостанции. Такие лаборатории размещают в наиболее удобных местах. Полученные данные позволяют оценить динамику уровня загрязнения в течение длительного времени. Причем как в целом, так и по отдельным компонентам. Отбор проб производится регулярно.
Маршрутный вид мониторинга
Маршрутные наблюдения позволяют охватить сразу несколько точек, когда установка постов в каждой из них является нецелесообразной. При этом получается довольно детальное исследование состава воздуха на определенной территории. Для осуществления таких наблюдений используется автотранспорт. Отбор проб производится в одних и тех же точках местности. Лаборатория на колесах может осилить до 10 наблюдательных точек в день, однако в среднем для наблюдений используют от 3 до 5 точек. Замеры проводятся в одно и тоже время, а порядок посещения мест не меняется.
Передвижной мониторинг
Передвижные посты наблюдения, которые часто называют подфакельными, используются для взятия проб непосредственно возле предприятия. Для таких наблюдений также используют автотранспорт. При этом соблюдается некоторое расстояние от дымовых труб до мест замеров. Количество точек замеров велико, их местоположение и время замера определяется по ситуации или спонтанно. Взятие проб происходит в течение короткого промежутка времени.
Общими правилами для любых точек замеров является открытая местность и наличие под ногами плотного грунта или покрытия.
Особенности стационарных наблюдений
Перед установкой стационарных павильонов производятся следующие мероприятия:
- Определяются предварительные концентрации загрязняющих веществ, для чего используют расчеты и данные других постов наблюдений.
- Изучаются особенности рельефа и характер застройки.
- Изучаются планы по будущей застройке данной территории, особенно в отношении промышленных предприятий.
- Осуществляются комплексные исследования метеорологической обстановки в данной местности.
- Определяется предполагаемая роль транспорта и энергетики.
Число стационарных постов в населенном пункте определяется его размерами, числом жителей, экологической обстановкой, количеством зелени. Если экологическая обстановка не является благоприятной, то посты могут размещаться из расчета: 1 пост на 5–10 км. Располагаются наблюдательные посты в разных экологических условиях: возле трасс, в зеленых насаждениях, в жилых и промышленных зонах.
В нашей стране для стандартизации наблюдений используют однотипные павильоны типа «ПОСТ», которые имеют одинаковое оборудование. Такая стандартизация позволяет минимизировать разброс возможных ошибок, которые могли бы возникнуть из-за различий в технических особенностях аппаратов. Все стационарные наблюдения проводят каждый день, независимо от времен года и погодных условий.
Особенности передвижных лабораторий
В качестве передвижной лаборатории в нашей стране используется стандартная модель «Атмосфера-П». Помимо оборудования для измерения качества воздуха, она оснащена приспособлениями для метеорологических измерений. Ее используют для маршрутных и передвижных наблюдений. Имеются некоторые ограничения в условиях эксплуатации:
- Температура внутри салона автомобиля не должна быть выше 35 °С.
- Допустимые величины атмосферного давления должны находиться в пределах 680–790 мм рт. ст.
- Верхний предел допустимой влажности составляет 80 процентов.
- Даже на твердом искусственном покрытии скорость движения не должна превышать 50 км/ч.
Для определения направления и скорости ветра используют датчик, который находится на крыше автомобиля.
Что дает мониторинг качества воздуха
Системы мониторинга атмосферного воздуха важны в связи с влиянием вредных веществ на здоровье человека и состояние окружающей среды. В некоторых странах, например, в Индии, загрязнение воздуха является одной из главных причин болезней и преждевременной смертности. Измерения состава атмосферного воздуха позволяет оценить концентрацию загрязняющих веществ и выявить случаи превышения их уровня над ПДК. При наличии такового может иметь смысл разработка комплекса мер по снижению уровня до безопасного. Основные цели мониторинга загрязнения атмосферного воздуха:
- Сбор информации по количеству и динамике загрязняющих веществ в зоне наблюдений.
- Разработка адекватных мер по снижению загрязненности.
- Снижение вреда от работы промышленных предприятий для проживающих в зоне наблюдений людей.
- Оценка уровня транспортного загрязнения на улицах городов.
- Оценка целесообразности размещения на исследуемой территории новых промышленных предприятий или транспортных развязок.
- Создание базы данных по экологической ситуации на исследуемой территории.
Государственный мониторинг атмосферного воздуха
Вся информация, полученная при наблюдении за качеством атмосферного воздуха, затем анализируется экологами. С течением времени методики измерений становятся более простыми и доступными. В России государственный мониторинг загрязнения атмосферного воздуха ведется повсеместно. Он является одним из компонентов государственного мониторинга окружающей среды. Осуществляется федеральными и другими органами исполнительной власти в соответствии с порядком, принятом Правительством РФ. Список объектов, где мониторинг атмосферного воздуха является обязательным, устанавливается территориальными органами власти.
Заключение
Таким образом, мониторинг состояния атмосферного воздуха - это очень важная в современном мире работа. От ее качества зависит здоровье и благополучие многих людей. Методы мониторинга атмосферного воздуха различны и зависят от поставленных задач и условий местности. Естественно, что одного лишь слежения недостаточно для решения экологических проблем. Оно лишь предоставляет властным структурам и общественности необходимую информацию. На ее основе необходимо принимать адекватные меры по снижению уровня загрязненности атмосферы.