Оценка качества атмосферного воздуха
Для оценки качества атмосферного воздуха проводят его количественный анализ. Методики количественного химического анализа атмосферного воздуха, промышленных выбросов в атмосферу и воздуха рабочей зоны, допущенные для целей государственного экологического контроля, утверждены в ПНД Ф (природоохранные нормативные документы федеративные).
Для определения количественных характеристик используются инструментальные методы анализа (применение газоанализаторов и газоопределителей т.д).
Качество атмосферного воздуха оценивается путем сравнения максимальных разовых концентраций (Сi) с соответствующими разовыми предельно допустимыми концентрациями вредных веществ (ПДКм.р.):
| Ci £ пдк или |  |
Атмосферный воздух населенных мест одновременно загрязняется большим количеством веществ, при этом совместное присутствие ряда вредных веществ в атмосферном воздухе может усиливать их токсичность.
К настоящему времени установлены 52 группы веществ, обладающих эффектом суммации:
— аммиак, сероводород, формальдегид,
— азота диоксид, серы диоксид,
— озон, двуокись азота и формальдегид,
При совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих суммацией действия, сумма их концентраций не должна превышать 1 (единицы) при расчете по формуле:
или 
,
С1, С2, . Сn — фактические концентрации веществ в атмосферном воздухе,
ПДК1, ПДК2, . ПДКn — предельно допустимые концентрации тех же веществ.
Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) — комплексный показатель степени загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей и представляющий собой сумму концентраций выбранных загрязняющих веществ в долях ПДК (в соответствии с РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы»).
ИЗА рассчитываются по формуле:
где qcp.i — средняя концентрация i-ого вещества;
ПДКcс.i — среднесуточная ПДК для i-ого вещества;
Сi — константа, принимающая значения 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 для соответственно 1, 2, 3, 4-го классов опасности веществ, позволяющая привести степень вредности i-го вещества к степени вредности диоксида серы.
В зависимости от значения ИЗА уровень загрязнения воздуха определяется по таблице 3.
| Уровень загрязнения атмосферного воздуха | Значения ИЗА |
| Низкий | меньше или равен 5 |
| Повышенный | 5-7 |
| Высокий | 7-14 |
| Очень высокий | больше или равен 14 |
ИЗА обычно определяется по пяти приоритетным загрязняющим веществам.
КИЗА -комплексный индекс загрязнения атмосферы, определяемый по десяти загрязняющим веществам.
Стандартный индекс — СИ – наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК.
СИ определяется из данных наблюдений на посту за одной примесью или на всех постах района за всеми примесями за месяц или за год.
Определяется в соответствии с РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы.
Уровень загрязнения считается:
– повышенным при СИ 10.
Согласно Государственному докладу «О состоянии и об охране окружающей среды в Российской Федерации в 2009 году» в 40 субъектах Российской Федерации, более 54% городского населения находится под воздействием высокого и очень высокого загрязнения воздуха. В 10 из этих 40 субъектов воздействию высокого и очень высокого загрязнения воздуха подвержены более 75% городского населения, в том числе в Москве и Санкт-Петербурге – 100% населения
Источник
Методы изучения качества воздуха
Методы изучения качества воздуха
Специальность 020201.65 Биология
1 Характеристика содержания вредных веществ
2 Критерии качества воздуха
3 Показатели качества воздуха
4 Методы определения концентраций примесей
5 Методы оценки уровня загрязнения воздуха
Проблема загрязнения воздуха не нова. Более двух столетий серьезные опасения вызывает загрязнение воздуха в крупных промышленных центрах многих европейских стран. Однако длительное время эти загрязнения носили локальный характер. В то время, когда промышленных предприятий, заводов и фабрик было немного, дым и копоть загрязняли сравнительно небольшие участки атмосферы и легко разбавлялись массой чистого воздуха. Однако быстрый рост промышленности и транспорта в XX в. привел к тому, что выброшенные в воздух вещества не успевают рассеяться к моменту поступления в атмосферу новой порции загрязнения. Их концентрация увеличивается, и они становятся причиной вредных и даже фатальных последствий для биосферы.
Загрязнение воздуха в промышленных городах и городских агломерациях значительно выше, чем на прилегающих территориях. С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами.
В целом в атмосферу Земли ежегодно выбрасывается в среднем более 400 млн т четырех главных поллютантов (загрязнителей): диоксида серы, оксидов азота, оксидов углерода и твердых частиц. Вклад наиболее промышленно развитых стран в загрязнение атмосферы распределяется следующим образом: по диоксиду серы — 12% Россия, 21 % США, по оксидам азота — 6% Россия, 20% США, по оксиду углерода — 10% Россия, 70% США. Серьезные последствия имеет загрязнение воздуха хлорфторметанами, или фреонами.
Радиоактивное загрязнение атмосферы особенно опасно для людей, животных и растений.
1 Характеристика содержания вредных веществ
Основная физическая характеристика содержания вредных веществ в атмосфере — концентрация, т. е. количество вещества, содержащегося в единице объема воздуха при нормальных условиях. Как правило, ее измеряют в мг/м3. Этот показатель характеризует физическое, химическое и другие виды воздействия на окружающую среду. Единичная разовая концентрация примеси есть величина случайная, она не может характеризовать степень загрязнения воздуха. Для определения уровня загрязнения атмосферы используются статистические характеристики:
— средняя концентрация примеси в воздухе, мг/м3 или мкг/м3 (qср);
— среднее квадратическое отклонение qср, мг/м3 или мкг/м3;
— максимальная (измеренная за 20 мин) разовая концентрация примеси, мг/м3 или мкг/м3 (qм). Загрязнение воздуха определяется по значениям средних и максимальных разовых концентраций примесей. Степень загрязнения оценивается при сравнении фактических концентраций с ПДК. ПДК — предельно допустимая концентрация примеси для населенных мест, установленная Минздравсоцразвития России (Гигиенические нормативы «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест». ГН 2.1.6.1338-03. М., 2003). Для оценки загрязнения воздуха диоксидом азота с 2006 г. используется новое значение ПДКм. р. (Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1983-05 и ГН 2.1.6.1984-05 — введены в действие с 01.02.2006 постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 01.01.2001). Для некоторых веществ значения ПДК, с учетом рекомендованных Всемирной Организацией здравоохранения (ВОЗ) в разные годы предельных значений концентраций, приведены в таблице 1. В России нет критериев для оценки средних годовых концентраций. Поэтому средние концентрации сравниваются с ПДК среднесуточными, максимальные из разовых концентраций — с ПДК максимальными разовыми. При таком подходе всегда присутствует занижение степени загрязнения воздуха, поскольку значение «ПДКчеловек» (если бы оно было установлено) может быть равным или ниже ПДК среднесуточного.
Предельно допустимые концентрации загрязнений в атмосферном воздухе населенных мест устанавливают на основе лимитирующего показателя, такой концентрации, которая оказывается наименьшей при проведении исследований на запах и раздражающее действие, а также не вызывает специфических проявлений организма. Концентрация вредного вещества не должна оказывать прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека.
Максимальные разовые концентрации (ПДКм. р.) устанавливают для тех веществ, которые обладают в большей степени рефлекторным и раздражающим действием. ПДКм. р. необходимы для предупреждения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, изменение биоэлектрической активности головного мозга, световой чувствительности глаз и др.) при кратковременном воздействии атмосферных примесей. В случае если токсические реакции организма появляются при меньшей концентрации вредных веществ, чем рефлекторные или раздражающие реакции, то среднесуточные и максимальные разовые ПДК совпадают.
2 Критерии качества воздуха
Таблица 1 — Критерии качества воздуха, рекомендованные ВОЗ, и предельно допустимые концентрации Минздравсоцразвития России для некоторых загрязняющих веществ, мкг/м3 [1] 
В качестве обязательных статистических характеристик загрязнения воздуха также используются:
— повторяемость, %, разовых концентраций примеси в воздухе выше предельно допустимой концентрации (ПДК) данной примеси;
— повторяемость, %, разовых концентраций примеси в воздухе выше 5 ПДК;
— число случаев концентраций примесей в воздухе, превышающих 10 ПДК.
3 Показатели качества воздуха
Установлено три показателя качества воздуха: индекс загрязнения атмосферы — ИЗА, стандартный индекс — СИ и наибольшая повторяемость превышения ПДК — НП: — ИЗА — комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций примесей. Поэтому ИЗА характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха.
— СИ — стандартный индекс, т. е. наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК. Он определяется из данных наблюдений на гидрометеорологическом посту за одной примесью, или на всех постах рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или за год. Показатель характеризует степень кратковременного загрязнения.
— НП — наибольшая повторяемость (в процентах) превышения максимально разовой ПДК по данным наблюдений за одной примесью на всех постах территории за месяц или за год.
— Q – средняя за год концентрация любого вещества.
Комплексный ИЗА (I(n)), учитывающий n загрязняющих веществ, рассчитывается по формуле 
где qcp i — среднегодовая концентрация i-го загрязняющего вещества,
ПДКc. c.i — его среднесуточная предельно допустимая концентрация,
Ci — безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень вредности
i-ого загрязняющего вещества к степени вредности диоксида серы.
Значения Ci равны 1,5; 1,3; 1,0 и 0,85 соответственно для 1, 2, 3 и 4 классов
опасности загрязняющего вещества.
Чтобы значения I(n) были сравнимы для разных городов или за разные интервалы времени в одном городе, необходимо рассчитывать их для одинакового количества (m) загрязняющих веществ. Для этого по парциальным значениям Ii для отдельных примесей вначале составляется вариационный ряд, в котором I1 > I2 > . >
In. Далее рассчитывается суммарный I(m) для заданного и одинакового количества (m) загрязняющих веществ. Чтобы значения I(n) были сравнимы для разных городов или за разные интервалы времени в одном городе, необходимо рассчитывать их для одинакового количества (m) загрязняющих веществ. Для этого по парциальным значениям Ii для отдельных примесей вначале составляется вариационный ряд, в котором I1 > I2 > . >In. Далее рассчитывается суммарный I(m) для заданного и одинакового количества (m) загрязняющих веществ. В информационных документах для оценки уровня загрязнения воздуха используется ИЗА для пяти загрязняющих веществ, рассчитанный по формуле (1), в которой n=m=5. В соответствии с существующими методами оценки, уровень загрязнения атмосферы считается:
— низким (Н), если СИ I2 > . > In. Далее рассчитывается суммарный I(m) для заданного и одинакового количества (m) загрязняющих веществ.
В информационных документах для оценки уровня загрязнения воздуха
используется ИЗА для пяти загрязняющих веществ, рассчитанный по формуле (1), в которой n=m=5.
В соответствии с существующими методами оценки, уровень загрязнения
атмосферы считается повышенным при ИЗА от 5 до 6, СИ 10, НП>50%. 16
Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным образом по нормативному подходу. Величины токсических химических веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном мало и они не позволяют адекватно оценить его состояние в крупных промышленно-урбанизированных центрах. К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмо сферы крупных промышленно-урбанизированных территории относитсямногоканальное дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в способности быстро, неоднократно и в одном ключе охарактеризовать большие площади.
Экологическая практика в России и за рубежом показала, что её неудачи связаны с неполным учетом негативных воздействий, неумением выбран, и оценить главные факторы и последствия, низкой эффективностью использования результатов натурных и теоретических экологических исследований при принятии решений, недостаточной разработанностью методов количественной оценки последствий загрязнения приземной атмосферы и других жизнеобеспечивающих природных сред.
Во всех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Они периодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха и поступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ в воздушном бассейне.
Список использованной литературы
1 Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186-89. Москва: Гидрометеоиздат, 1991.
2 РД 52.04.667-2005. «Документы о состоянии загрязнения атмосферы в городах для информирования государственных органов, общественности и населения. Общие требования к разработке, построению, изложениюи содержанию». М., 2006. – 52 с.
3 , Заводская загрязнения атмосферы на здоровье населения. ТрудыГГО. Вып. 549. Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 1998. С. 171–199.
4 , Смирнова воздуха. Крупнейшие города России // «Инженерные системы» АВОК-Северо-Запад. № 2(6)–3(7), 2002.
5 , Смирнова городов и его изменения. − СПб.: Астерион, 2008, −254 с.
Источник
