< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Критерии оценки степени загрязнения атмосферы

Санитарная оценка качества атмосферного воздуха с точки зрения степени его загрязнения приводится в следующих четырех основных государственных нормативных документах. Рассмотрим их основные положения.

В соответствии с Законом Украины [28] атмосферный воздух в населенных пунктах, на территориях предприятий, учреждений, организаций и других объектов, воздух в производственных и других помещениях длительного или временного пребывания людей должен удовлетворять санитарным нормам. Предприятия, учреждения, организации и граждане при осуществлении своей деятельности обязаны принимать необходимые меры относительно предотвращения и устранения причин загрязнения атмосферного воздуха, физического влияния на атмосферу в населенных пунктах и рекреационных зонах, а также воздуха в обитаемых и производственных помещениях, в учебных, лечебно-профилактических и других заведениях, других местах длительного или временного пребывания людей. Органы исполнительной власти, местного самоуправления, предприятия, учреждения, организации и граждане обязаны содержать предоставленные в пользование или принадлежащие им на праве собственности обитаемые, производственные, бытовые и другие помещения в соответствии с требованиями санитарных норм. В процессе эксплуатации производственных, бытовых и других помещений, сооружений, оборудования, транспортных средств, использования технологий их владелец обязан создать безопасные и здоровые условия труда и отдыха, которые отвечают требованиям санитарных норм, осуществлять мероприятия, направленные на предотвращение загрязнения окружающей среды.

Государственные санитарные правила [29] определяют требования относительно предупреждения неблагоприятного влияния на здоровье людей и санитарно бытовые условия их обитания химических и биологических веществ, которые распространяются в атмосферном воздухе от источников их поступления. Оценка фактического или прогнозного (расчетного) уровня загрязнения атмосферного воздуха проводится путем сопоставления показателя загрязнения одним веществом или суммарного показателя загрязнения смесью веществ с показателем предельно допустимого загрязнения (ПДЗ). Допустимым признается уровень, который не превышает ПДЗ. Показатель фактического или прогнозного загрязнения атмосферного воздуха одним веществом рассчитывается по формуле

где ПЗ — показатель загрязнения;

С — фактическая или прогнозная концентрация конкретного вещества, мг/м ;

ПДК — значение предельно допустимой концентрации этого вещества, мг/м .

Суммарный показатель загрязнения (СПЗ) воздуха смесью веществ рассчитывается по формуле

СПЗ = Т{ + (-^З-)*2 + (-^)*3 +.........+(_^)*„ х

пдк/ пдк2 пдкъ пдк„

где СПЗ — суммарный показатель загрязнения (в %);

С1, С2, С3......С„ — значения фактических или прогнозных концентрации загрязняющих веществ, которые входят в состав смеси, мг/м ;

ПДК1, ПДК 2, ПДК3..........ПДК „ — значение предельно допустимых концентраций соответствующих загрязняющих веществ, которые входят в состав смеси, мг/м ;

К1, К2, КЗ ... К„ — значение коэффициентов, которые учитывают класс опасности соответствующего загрязняющего вещества:

для веществ 1-го класса — 08; 2-го класса — 0,9; 3-го класса — 1,0; 4-го класса — 1,1.

В соответствии с государственным стандартом [30] и руководящим документом [31] для оценки результатов исследований загрязненности атмосферного воздуха на стационарных и маршрутных постах наблюдений используются величины максимальных разовых и среднесуточных ПДК. Для установления показателя загрязнения атмосферного воздуха используются значения фактических концентраций (С), выраженные в мг/м3 и полученные при их статистической обработке в соответствии с требованиями [31]. При этом для расчета ПЗ или СПЗ значения С принимаются:

  • — для характеристики загрязнения атмосферного воздуха в районе отдельных стационарных постов — среднеарифметическое значение из числа разовых или среднесуточных концентраций, измеренных на протяжении года;
  • — для характеристики загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния отдельного объекта или группы объектов — максимальное значение концентрации, определенное как статистически достоверная максимальная величина из числа разовых концентраций, обнаруженных в отдельных точках населенного пункта на стационарных, маршрутных или подфакельных постах, а также в точках при экспедиционных (эпизодических) обследованиях.

Для характеристики загрязнения атмосферного воздуха на основе расчетных данных используются максимальные разовые концентрации, полученные для конкретной территории населенного пункта при расчетах рассеивания выбросов.

Оценка степени загрязнение атмосферного воздуха проводится из расчета кратности превышения показателей загрязнения их нормативного значения (ПДК) и включает определение уровня загрязнения (допустимый, недопустимый) по степени его опасности (безопасный, слабо опасный, умеренно опасный, опасный, очень опасный). Некоторые значения предельно допустимых концентраций ЗВ представлены в таблице 12.

Таблица 12Значения предельно допустимых концентраций некоторых ЗВ

Предельно допустимая

№№ п/п

Загрязняющее вещество

концентрация, мг / м3

Класс

Максимальная разовая

Среднесуточная

опасности

1

Азота диоксид

0,085

0,04

2

2

Азота окись

0,4

0,06

3

3

Азота трифторид

0,4

0,2

3

4

Акролеин

0,03

0,03

2

5

Акрилонитрил

-

0,03

2

Кроме санитарных законодательство Украины предусматривает также экологические требования к качеству атмосферного воздуха. В частности Закон об охране атмосферного воздуха [32] направлен на обеспечение экологической безопасности и предотвращение вредного влияния атмосферного воздуха на здоровье людей и окружающую природную среду. Закон дает определение норматива качества атмосферного воздуха как критерия качества атмосферного воздуха, который отображает предельно допустимое максимальное содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе при котором отсутствует негативное влияние на здоровье человека и состояние окружающей природной среды.

Для обеспечения экологической безопасности, создания благоприятной среды жизнедеятельности, предотвращение вредного влияния атмосферного воздуха на здоровье людей и окружающую природную среду Законом предусматривается осуществление регуляции выбросов наиболее распространенных и опасных загрязняющих веществ, перечень которых устанавливается Кабинетом Министров Украины. Перечень загрязняющих веществ пересматривается Кабинетом Министров Украины по предложению специально уполномоченного центрального органа исполнительной власти по вопросам экологии и природных ресурсов и специально уполномоченного центрального органа исполнительной власти по вопросам здравоохранения. С учетом особенностей экологической ситуации региона, населенного пункта органы местного самоуправления могут дополнительно устанавливать перечень загрязняющих веществ по которым осуществляется регуляция их выбросов на соответствующей территории. По представлению территориальных органов специально уполномоченных центральных органов исполнительной власти по вопросам экологии и природных ресурсов и по вопросам здравоохранения органы местного самоуправления, в случае превышения нормативов экологической безопасности на соответствующей территории утверждают в соответствии с законом программы оздоровления атмосферного воздуха, осуществляют мероприятия по уменьшению загрязнения атмосферного воздуха. Государственные органы здравоохранения и экологии предусматривают в качестве единственного критерия чистоты атмосферного воздуха — санитарный показатель, а именно величину предельно допустимой концентрации (ПДК).

Одним из основных вопросов в области охраны здоровья человека и окружающей среды является вопрос безопасности его нахождения в среде при наличии источников загрязнения атмосферы. При наличии источника выбросов ЗВ в атмосферу координату безопасного нахождения человека или животного от источника выбросов находят путем расчета рассевания ЗВ в приземном слое атмосферы. На основании расчета строится кривая приземной концентрации ЗВ и на этот же график наносится величина ПДК вещества. Точка пересечения кривой приземной концентрации и величины ПДК загрязняющих веществ позволяет определить безопасное расстояние на котором может располагаться человек или другой живой организм (ЖО) от источника загрязнения (рисунок 33).

Рассматриваемый подход характеризует чистоту атмосферного воздуха как природный ресурс потребляемый человеком и окружающей его средой. При этом устанавливается санитарный аспект использования природного ресурса. В ст. 5 Закона Украины об охране атмосферного воздуха [32] устанавливаются следующие нормативы в области охраны атмосферного воздуха:

  • — нормативы экологической безопасности атмосферного воздуха;
  • — нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ стационарных источников;
  • — нормативы предельно допустимого влияния физических и биологических факторов стационарных источников;
  • — нормативы содержания загрязняющих веществ в отработанных газах и влияния физических факторов передвижных источников;
  • — технологические нормативы допустимого выброса загрязняющих веществ.

График изменения концентраций окислов железа в приземном слое атмосферы в зависимости от расстояния от источника выброса

Рисунок 33 - График изменения концентраций окислов железа в приземном слое атмосферы в зависимости от расстояния от источника выброса

Кроме нормативов экологической безопасности все перечисленные выше нормативы поддерживаются подзаконными актами и документами, разработанными специально уполномоченными государственными органами в области охраны окружающей среды и определяющими физические параметры перечисленных нормативов. Нормативы экологической безопасности никакими подзаконными документами Украины не поддерживаются. Для восполнения этого пробела авторами предлагается к рассмотрению разработанный норматив экологической безопасности атмосферного воздуха.

В основу рассматриваемого норматива положена оценка способности атмосферы к самоочищению после ее загрязнения. Выше были рассмотрены факторы, влияющие на состояние атмосферы в части очистки ее от загрязнения. Для каждого отдельного региона способность к самоочищению индивидуальна и определяется природными свойствами окружающей среды. В настоящее время предприятия загрязнители занимаются очисткой выходящих в атмосферу загрязняющих веществ только в источнике выброса. На уменьшение выбросов ЗВ в источнике направлено действие природоохранных законодательств многих стран мира. Но действующее законодательство Украины не предусматривает очистку воздуха от загрязнения отдельных регионов в целом. Частично это связано с трансграничным переносом загрязняющих веществ, а частично с большой затратной частью этой деятельности. Поэтому естественную способность региона к самоочищению необходимо связывать только с деятельностью непосредственно самой окружающей среды.

Массы выбрасываемых в атмосферу ЗВ в настоящее время настолько велики, что возникает вопрос определения критерия допустимой мощности выброса (ДМВ) загрязняющих ингредиентов в атмосферу, при котором окружающая среда (атмосферный воздух) сохраняет способность к самоочищению (не путать с санитарным критерием - ПДК). Указанный критерий для каждого региона должен быть индивидуален. То есть зависеть как от условий антропогенного выброса, так и метеоусловий в атмосфере куда происходит выброс. Кроме указанных выше ограничений данный критерий для региона должен определяться не для отдельного источника выбросов, а для суммарной мощности источников отдельно взятого региона.

По мнению авторов наиболее подходящим параметром, удовлетворяющим перечисленным требованиям является импеданс атмосферного воздуха региона, определяемый зависимостью (26)

Для определения численной величины данного параметра для отдельного региона предлагается провести следующие расчетные действия:

1 На основании данных представляемых в специально уполномоченные государственные органы в области охраны окружающей среды (министерство охраны окружающей природной среды Украины), государственными управлениями в регионах по программе ЕМЕП рассчитывается величина антропогенной нагрузки на атмосферный воздух региона по отдельным ингредиентам загрязнения. Антропогенная нагрузка определяется как сумма месячных выбросов стационарных и передвижных источников по каждому отдельному загрязняющему веществу. На основании месячных величин массы выбросов по каждому отдельно взятому загрязняющему веществу рассчитывается средняя величина мощности выброса в течение месяца (г/с), по формуле

где Мг{ — масса выброса г - го ЗВ в течении месяца от всех действующих источников региона по данным программы ЕМЕП, г;

— количество дней в месяце;

т — количество часов в сутках.

2. По данным мониторинговых наблюдений на стационарных постах региона измеренных величинах концентраций ЗВ в атмосфере С2г, определяется среднемесячная величина концентрации отдельных загрязняющих веществ за наблюдаемый период (мг / м3) по формуле

где С,,г — измеренные величины концентраций ЗВ, полученные по данным мониторинга атмосферного воздуха на стационарном посте наблюдений в течении месяца, мг/м3;

г — текущий месяц измерений рассматриваемого периода;

к — количество мониторинговых измерений в течении месяца.

3. На основании расчетных данных, а именно полученных по программе ЕМЕП средней величине мощности выброса в течение месяца по каждому отдельному ЗВ (¥гср .) мес и средней величине загрязнения атмосферного воздуха за наблюдаемый месяц по каждому отдельному ЗВ (С2ср .г) определяется импеданс загрязняющего вещества, м3 / с по формуле

  • 4. Данные полученные в пункте 3 (см. выше) по каждому г -ому отдельному ЗВ наносятся в качестве точек на график зависимости
  • ((1ти) - /(
  • 5. В результате нанесенные точки на графиках аппроксимируются функцией обобщенного вида (для анализируемых ЗВ) импеданса атмосферного воздуха загрязняющих веществ региона.

В качестве практического примера приведем результаты расчета импеданса атмосферного воздуха Севастопольского региона. Расчет проводился для следующих основных загрязняющих веществ, определяющих загрязнение атмосферы данного региона. А именно: сернистый ангидрид, окислы азота, окись углерода и формальдегид. Вычисления осуществлялись для каждого отдельно взятого загрязняющего вещества в соответствии с зависимостям (30), (31) и (32) и приведенными выше пунктами методики расчета 1-5 за период 2004-2005 годов.

В соответствии с [27] процесс загрязнения атмосферы региона в общем случае может быть представлен в виде системы со многими входными и многокомпонентным выходным процессом, изображенными на рисунке 34. Под входными процессами понимаются метеорологические и прочие внешние процессы, характерные только для атмосферной среды исследуемого региона. К последним относятся также процессы характеризующие мощность выбросов загрязняющих веществ антропогенного характера в границах региона. Под многокомпонентным выходным процессом понимается степень загрязнения атмосферного воздуха отдельными ингредиентами, характерными для антропогенных выбросов региона.

Принципиальная схема загрязнения атмосферного воздуха региона X1 — среднесуточная скорость ветра;

Рисунок 34 - Принципиальная схема загрязнения атмосферного воздуха региона X1 — среднесуточная скорость ветра;

X 2 — среднесуточная температура воздуха; X3 — среднесуточное давление;

Xi и Хс — прочие метеорологические и другие параметры, характеризующие регион;

//1 .... Ну и Нсу — функции связи между метеорологическими и другими параметрами и степенью загрязненности воздуха;

^Р2г — суммарная мощность выброса источников антропогенного загрязнения региона;

^Сгг — суммарная степень загрязненности атмосферы региона.

Данная схема (рисунок 34) представляет собой многомерную систему с произвольными входными процессами и многокомпонентным процессом на выходе, характеризующимся величиной ^С2{. Учитывая, что природные процессы относятся к недетерминированным процессам, приведенную на Рисунке 34 систему необходимо описывать статистическими зависимостями. В частности необходимо решить вопрос о степени допустимости антропогенной нагрузки на атмосферный воздух Севастопольского региона, степени зависимости (корреляции) загрязнения воздуха от мощности выброса, а также метеорологических и прочих параметров окружающей среды.

На практике величина импеданса загрязнения атмосферы региона рассчитывалась в следующей последовательности:

  • 1. Проведен анализ техногенной нагрузки (ТН) на атмосферу региона в июле - декабре 2004 года и январе - марте 2005 годов. Основой для проведения анализа являлись данные, представляемые по программе ЕМЕП в министерство экологии Украины. Расчеты мощности выбросов производились для отдельных загрязняющих веществ региона, выбрасываемых передвижными и стационарными источникам. Исходные данные для расчета представленные в отчетах по программе ЕМЕП приводилась к среднемесячным величинам мощности выбросов р (г/с).
  • 2. По данным стационарных постов наблюдений за состоянием загрязнения атмосферного воздуха региона, расположенным на Павловском мыске, ул. Толстого и в поселке Инкерман, определялись среднемесячные величины степени загрязнения атмосферы за период 20042005 годов. Динамика изменений концентраций ЗВ по данным стационарных постов наблюдений представлена на рисунке 35 и рисунке 36.

Динамика изменений средних концентраций ЗВ в атмосфере г.Севастополя

Рисунок 35 - Динамика изменений средних концентраций ЗВ в атмосфере г.Севастополя

Динамика изменений средних концентраций окиси углерода в атмосфере г.Севастополя

Рисунок 36 - Динамика изменений средних концентраций окиси углерода в атмосфере г.Севастополя

Результаты анализа величин представленных на графиках показывают малый размах колебаний и устойчивую среднюю величину концентраций в течение контролируемого периода времени формальдегида и окислов азота. Одновременно имеет место тренд к снижению концентраций во времени сернистого ангидрида и окисла углерода. На графиках приведены линии тренда изменения концентраций, которые имеют вид близкий к линейному. Там же приведены математические зависимости, описывающие линии тренда для каждого загрязняющего вещества. На основании приведенных графиков произведен расчет среднемесячных концентраций ЗВ по каждому ингредиенту.

3. Для каждого отдельно взятого ЗВ рассчитывался импеданс загрязнения атмосферы города в соответствии с зависимостями (30) — (32).

Пример расчета

На основании расчетных данных об объемах выбросов ЗВ за год, полученных по данным программы ЕМЕП [53] и данных мониторинга о загрязнении атмосферы региона на стационарных постах наблюдения (по списку А общераспространенных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе — пыль, оксид углерода, диоксид серы, диоксид азота) [72], проведены расчеты мощности выбросов загрязняющих ингредиентов (г/с) и соответствующие им импедансы загрязнения атмосферы 3/с). Результаты расчетов для пыли, окиси углерода, сернистого ангидрида и окислов азота представлены на Рисунках 37-40.

Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выбросов пыли в 2004-2005 годах

Рисунок 37 — Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выбросов пыли в 2004-2005 годах

Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выбросов окиси углерода в 2004-2005 годах

Рисунок 38 — Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выбросов окиси углерода в 2004-2005 годах

Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выбросов сернистого ангидрида в 2004-2005 годах

Рисунок 39 — Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выбросов сернистого ангидрида в 2004-2005 годах

Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выбросов окислов азота в 2004-2005 годах

Рисунок 40 — Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выбросов окислов азота в 2004-2005 годах

Анализ полученных на рисунках графиков показывает, что три из четырех загрязняющих веществ (пыль, сернистый ангидрид и окислы азота) описываются степенными функциями с достоверностью аппроксимации в пределах К2 = 0,87 -=- 0,95 . Зависимость импеданса от мощности выброса окиси углерода описывается полиномом второй степени с достоверностью аппроксимации К2 = 0,67 . К особенностям описания зависимостей импеданса от мощности выброса для отдельных ингредиентов относится недостаточность количества наблюдений по ширине полосы данных о мощности выброса. В частности по пыли ширина полосы данных по мощности выбросов составляет р = 24 -т- 52г /с , по окиси углерода — р = 560 780г /с, по сернистому ангидриду — 16 -т- 72г / с и по окислам азота — р = 60 -т- 124г / с.

Недостаточность наблюдений в широкой полосе анализа мощности выброса для отдельных ингредиентов не позволяет построить достоверную зависимость в широкой полосе мощностей выброса. Но позволяет описывать той или иной математической зависимостью функцию изменения на начальных участках мощности выброса в диапазоне от 0 до 124 г/с.

Поэтому для построения достаточно достоверной зависимости 1т2[ " /) в широкой полосе мощностей выброса ЗВ в атмосферу от антропогенных источников предлагается построить интегральный график зависимости для всех четырех анализируемых ингредиентов загрязнения. Результаты построения представлены на рисунках 41-45. На данных рисунках для аппроксимации (описания) интегральных графиков изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от антропогенной нагрузки последовательно выбраны полиномы второй, третьей, че6твертой, пятой и шестой степеней. Каждая точка, обозначенная на графике как (♦) соответствует определенной величине нагрузки и импеданса одного из рассмотренных выше загрязняющих веществ, а именно пыли, окиси углерода, сернистого ангидрида и окислов азота, приведенных на рисунках 37-40. Цель процедуры описания зависимости 1тг{ ~ /(р) полиномами 2-6 степеней следующая. Как отмечалось ранее (рисунки 37-40) практические величины антропогенных нагрузок на атмосферу региона по отдельным загрязняющим веществам находятся в достаточно ограниченных пределах — ¥гг = 16 -г- 124г /с и ¥гг = 560 780г /с. В диапазоне от 125 до 559 г/с статистические данные по государственной программе ЕМЕП отсутствуют. Поэтому с целью определения математической зависимости, описывающей изменение интегральной величины импеданса атмосферы региона от величины антропогенной нагрузки во всем диапазоне нагрузок (от 0 до 700-800 г/с), проводится процедура аппроксимации данных полиномами 2-6 степеней. В перечисленном диапазоне аппроксимаций наиболее достоверной будет принята та зависимость, которая имеет максимальную величину достоверности аппроксимации (К2).

Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 2-ой степени)

Рисунок 41 — Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 2-ой степени)

На рисунке 41 экспериментально-расчетные величины, соответствующие импедансу загрязнения и антропогенной нагрузке на атмосферу севастопольского региона в 2004-2005 годах, описываются полиномом второй степени (приведен на рисунке). Достоверность аппроксимации составляет К2 = 0,25 . То есть достаточно низкая.

На рисунке 42 экспериментально-расчетные величины, соответствующие импедансу загрязнения и антропогенной нагрузке на атмосферу севастопольского региона в 2004-2005 годах, описываются полиномом третьей степени (приведен на рисунке). Достоверность аппроксимации составляет К2 = 0,82.

Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 3-ей степени)

Рисунок 42 — Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 3-ей степени)

Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 4-ой степени)

Рисунок 43 — Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 4-ой степени)

На рисунке 43 экспериментально-расчетные величины, соответствующие импедансу загрязнения и антропогенной нагрузке на атмосферу севастопольского региона в 2004-2005 годах, описываются полиномом четвертой степени (приведен на рисунке). Достоверность аппроксимации составляет К2 = 0,82.

Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 5-ой степени)

Рисунок 44 — Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 5-ой степени)

На рисунке 44 экспериментально-расчетные величины, соответствующие импедансу загрязнения и антропогенной нагрузке на атмосферу севастопольского региона в 2004-2005 годах, описываются полиномом пятой степени (приведен на рисунке). Достоверность аппроксимации составляет К2 = 0,88 . То есть достаточно высока.

Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 6-ой степени)

Рисунок 45 — Динамика изменения импеданса атмосферного воздуха севастопольского региона в зависимости от мощности выброса ЗВ (аппроксимация полиномом 6-ой степени)

На рисунке 45 экспериментально-расчетные величины, соответствующие импедансу загрязнения и антропогенной нагрузке на атмосферу севастопольского региона в 2004-2005 годах, описываются полиномом пятой степени (приведен на рисунке). Достоверность аппроксимации составляет Я2 = 0,895 . То есть достаточно высока.

Из всех представленных на рисунках 41-45 графиков наибольшая величина достоверности аппроксимации достигается при описании процесса 1т^ ~ /(/г^г.) полиномами пятой и шестой степеней Я2 = 0,884 и К2 = 0,895 соответственно (Рисунки 44 и 45). Анализируя полученные зависимости (см.рисунки) необходимо отметить:

  • — принятые к рассмотрению точки графика описываются полиномом шестой степени с достоверностью аппроксимации Я2 = 0,895 ;
  • — зависимость импеданса от величины антропогенной нагрузки предполагает участок роста величины импеданса с ростом мощности выброса загрязняющих веществ в диапазоне от 0 до 200 г/с и участок падения импеданса загрязнению в диапазоне роста мощности выброса загрязняющих веществ от 200 до 500 г/с;
  • — участок роста величины импеданса соответствует процессам практической неизменности или малым изменениям степени загрязнения атмосферы при росте техногенной нагрузки;
  • — максимум величины импеданса 1тг{ = 1200тыс.мъ / с при ¥^ = 200г / с соответствует на Рисунке 45 состоянию окружающей среды, при котором дальнейший рост выброса отдельного загрязняющего вещества приводит к увеличению степени загрязненности этим веществом атмосферного воздуха региона;
  • — превышение антропогенной нагрузки, соответствующей максимальной величине импеданса загрязняющих веществ 1тг{ = 1200тыс.мъ / с при 200г / с, приводит к снижению способности атмосферы севастопольского региона к очистительным процессам. Антропогенная нагрузка на оси абсцисс графика, соответствующая максимальному импедансу, является допустимой антропогенной нагрузкой (ДАН) для ЗВ атмосферы региона;
  • — антропогенная нагрузка на оси абсцисс графика, соответствующая минимальному импедансу 1тг{ — 600тыс.м /с при 500г /с, является предельной антропогенной нагрузкой (ПАН) для ЗВ атмосферы региона. Дальнейшее увеличение антропогенной нагрузки, несмотря на наличие определенной величины импеданса загрязнению Ітгі = 600тыс.м /с при Ггі >- 500г /с может привести к смоговому загрязнению воздуха.
  • 4. Для повышения достоверности результатов получаемых аппроксимацией полиномом 6-ой степени, сглаживания величины интегрального импеданса загрязнения атмосферного воздуха (Іт2І )апрок в зависимости от текущей величины соответствующего выброса ЗВ ¥гі (Рисунок 45), проведем уточненный расчет степени загрязнения атмосферного воздуха в севастопольском регионе по формуле

где (¥А) — текущая величина выброса загрязняющего вещества в атмосферу региона, г/с;

  • (1ш2{ )апрокс — расчетная величина импеданса загрязнения воздуха атмосферы, полученная по результатам аппроксимации.
  • 5. Строятся графики изменения аппроксимированного импеданса загрязнения в функции от текущей величины мощности выброса ЗВ (1ш^ )апрокс ~ /(Рг{ ) и расчетной величины степени загрязнения воздуха в зависимости от текущей мощности выброса ЗВ (Сл)апрок ~ /(^ ) . На график также наносятся величины ПДК исследуемых загрязняющих веществ, которые являются постоянными.

Предлагаемая схема расчета (пункты 1-5) предполагает получение уточненных величин импеданса загрязнения воздуха и степени его загрязнения в регионе в зависимости от антропогенной нагрузки на атмосферу. Основанием для проведения расчетов являются фактические измерения концентраций ЗВ на стационарных постах наблюдения в рамках программы мониторинга атмосферы [72] и отчеты по программе ЕМЕП, подаваемые территориальными государственными управлениями в министерство охраны окружающей среды Украины [53]. Проведем анализ полученных данных. Анализ предлагается провести по трем критериям состояния атмосферного воздуха.

Первый критерий — санитарный показатель, который будет характеризовать возможное влияние загрязнения воздуха на окружающую природную среду и человека. Основой для оценки по данному показателю является концентрация химических ингредиентов в атмосфере региона и в частности величина предельной допустимой концентрации данного химического ингредиента. В качестве численной оценки санитарного показателя предлагается выбрать зависимости степени загрязнения атмосферы от антропогенной нагрузки в выбросах региона (Czj)апрок ~ f (Fzi) и величины предельно-допустимой концентрации исследуемого ингредиента ПДК Ф f (Fzi) = const. Критерием может служить величина антропогенной нагрузки соответствующая точке пересечения N = (Fzi )сан исследуемых зависимостей, то есть равенство ПДК исследуемого ингредиента концентрации загрязняющего вещества в воздухе. Общий подход к оценке санитарного критерия может быть следующим. Величина (Fzi )сан определяет потенциальную санитарную безопасность загрязнения атмосферы. Чем меньше степень загрязнения атмосферы, тем выше степень санитарной ее защищенности. При этом степень санитарной защищенности определяется для каждого загрязняющего вещества отдельно.

Второй критерий — экологический показатель, который характеризует способность атмосферы к самоочищению и определяется величиной его импеданса. То есть соотношение величины антропогенной нагрузки и степени загрязнения воздуха определяет реакцию атмосферы на загрязнение. Данная экологическая оценка имеет определенные преимущества. Потому, что величина критерия формируется на основании измерений концентрации ЗВ на стационарных постах мониторинговых наблюдений за качеством атмосферного воздуха региона и расчетах мощности выбросов ЗВ в атмосферу, основанных на измерениях концентраций ЗВ при выбросе от стационарных источников и объемов использованного топлива при выбросах от передвижных источников. Таким образом не прибегая к сложным математическим расчетам по рассеиванию ЗВ при попадании их из источника в атмосферу[3], можно с достаточной степенью точности определить комплексную реакцию объекта исследования (региона) на данное действие. В качестве экологического критерия зависимость импеданса загрязнению воздуха, как комплексного показателя сопротивления воздуха загрязнению характерен тем, что график этой зависимости от величины антропогенной нагрузки имеет точку перегиба (Рисунок 45). Данная точка на графике свидетельствует о том, что производная величины импеданса по нагрузке будет равна нулю -= U. При дальнейшем увеличении антропогенной нагрузки на атмосферу производная будет величиной отрицательной. Таким образом импеданс сопротивления загрязнению воздуха при дальнейшей увеличении нагрузки падает. То есть окружающая природная среда и в частности атмосфера начинает терять способность к сопротивлению на оказываемое антропогенное загрязнение. Предлагаемый экологический показатель величины антропогенной нагрузки в точке перегиба кривой импеданса может служить экологическим критерием степени загрязнения атмосферы и обозначен как допустимая антропогенная нагрузка (ДАН).

Третий критерий определяется экологическим показателем, который характеризует отсутствие способности атмосферы региона к самоочищению и определяется величиной его импеданса равным нулю. В качестве экологического критерия импеданс загрязнения воздуха, как комплексный показатель сопротивления воздуха загрязнению, характерен тем, что график его зависимости от величины антропогенной нагрузки имеет точку пересечения с осью абсцисс или бесконечно приближается к этой точке (Рисунок 45). Данная точка на графике свидетельствует о том факте, что производная величины импеданса по нагрузке в пределе будет отсутствовать. При дальнейшем увеличении антропогенной нагрузки на воздух величина импеданса будет иметь минимальную величину. То есть окружающая природная среда и в частности атмосфера или полностью теряет способность к сопротивлению загрязнению или данная способность минимальна. Предлагаемый экологический показатель величины антропогенной нагрузки в точке пересечения (максимального приближения) кривой импеданса с осью абсцисс может служить экологическим критерием степени загрязнения атмосферы и обозначен как предельная антропогенная нагрузка (ПАН).

Результаты построений графиков зависимостей, описанных в пункте 5 представлены на Рисунках 46 и 47.

Динамика изменения аппроксимированного графика импеданса загрязнению атмосферы и исправленных концентраций ЗВ в зависимости от антропогенной нагрузки на атмосферный воздух севастопольского региона

Рисунок 46 — Динамика изменения аппроксимированного графика импеданса загрязнению атмосферы и исправленных концентраций ЗВ в зависимости от антропогенной нагрузки на атмосферный воздух севастопольского региона

Анализ зависимостей, представленных на Рисунке 46, показывает:

  • — экологический показатель - допустимая антропогенная нагрузка (ДАН) на атмосферный воздух региона Севастополя не должна превышать мощности выброса загрязняющего вещества равной 200 г/с;
  • — экологический показатель - предельная антропогенная нагрузка (ПАН) на атмосферный воздух региона Севастополя не должна превышать мощности выброса загрязняющего вещества равной 500 г/с;
  • — санитарный показатель, характеризующий предельное влияние загрязнения воздуха окисью углерода (СО) на окружающую природную среду и человека не должен превышать мощности выброса 500 г/с;

Динамика изменений исправленных концентраций ЗВ в зави¬симости от антропогенной нагрузки на атмосферный воздух севастополь¬ского региона

Рисунок 47 — Динамика изменений исправленных концентраций ЗВ в зависимости от антропогенной нагрузки на атмосферный воздух севастопольского региона

Анализ графиков зависимостей, представленных на Рисунке 47, показывает:

  • — санитарный показатель, характеризующий предельное влияние загрязнения воздуха сернистым ангидридом на окружающую природную среду и человека не должен превышать мощности выброса 420 г/с;
  • — санитарный показатель, характеризующий предельное влияние загрязнения воздуха пылью (неорганической с содержанием двуокись кремния более 70%) на окружающую природную среду и человека не должен превышать мощности выброса 360 г/с;
  • — санитарный показатель, характеризующий предельное влияние загрязнения воздуха двуокисью азота на окружающую природную среду и человека не должен превышать мощности выброса 330 г/с;

Результаты проведенного анализа определения величины выброса загрязняющих веществ в атмосферу севастопольского региона представлены в Таблице 13.

Таблица 13Результаты анализа величины выброса ЗВ в атмосферу региона

№№ п/п

Наименование загрязняющего вещества

Определяющий критерий предельной антропогенной нагрузки

Предельная антропогенная нагрузка по санитарному показателю г/с

Допустимая антропогенная нагрузка по экологическому показателю г/с

Предельная антропогенная нагрузка по экологическому показателю г/с

1

2

3

4

5

6

1

Окись углерода

экологический

500

200

500

2

Ангидрид сернистый

экологический

420

200

500

3

Пыль неорганическая

экологический

360

200

500

4

Азота двуокись

экологический

330

200

500

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >