Тема: Моніторинг атмосфери

Вивчити:

1. Джерела і наслідки забруднення атмосферного повітря.

2. Загальні вимоги до організації спостережень за забрудненням атмосфери.

3. Види постів спостережень, програми і терміни спостережень.

4. Методи оцінювання забруднення атмосферного повітря, прилади і способи відбору проб.

5. Метеорологічні спостереження при відборі проб повітря.

6. Оцінювання стану атмосферного повітря за результатами спостережень.

7. Екологічне нормування якості атмосферного повітря.

Завдання для самостійної роботи студентів:

1. Джерела і наслідки забруднення атмосферного повітря:
а) характеристика складу атмосферного повітря;
б) джерела забруднення атмосфери; в) природне забруднення; г) штучне забруднення; д) потепління клімату;
ж) кислотні опади;
з) руйнування озонового екрана атмосфери;
к) запустелювання.

2. Методи оцінювання забруднення атмосфери:
а) хроматографічні методи аналізу забруднення атмосфери;
б) мас-спектральний метод аналізу;
в) спектральні методи аналізу забруднення атмосфери;
г) електрохімічні методи аналізу забруднення атмосферного повітря.

3. Автоматизовані системи спостереження і контролю за атмосферним повітрям: газоаналізатори – ГКП-1, 667ФФ, ГМК-3, 645-ХЛ, 623 НН.

Література:

1.Величко О.М., Зеркалов Д.В. Екологічний моніторинг. - К.: Науковий світ, 2001.-205с.

2.Гелашвили Д.Б. Экологический мониторинг. - Нижний Новгород, 2000.-428с.

3.Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища. - К., Знання, 2004.-309с.

4.Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987.-93с.

5.Клименко М.О. Моніторинг довкілля. Рівне: УДУВПП, 2004.-232с.

6.Алексеев В.В. Методы и средства контроля загрязнений окружающей среды. СПб., 2001.-56с.

7.Школьний А.К. Контрольно-вимірювальні прилади в екології. – Ів.-Франківськ, 2005.-328с.

8.Білявський Г.О. та ін. Основи екології: теорія і практикум: Навчальний посібник.-К.: Лібра, 2002.

Заняття 4-5

Тема: Організація спостереження і контролювання забруднень атмосферного повітря: розподіл концентрацій забруднюючих речовин

Мета: ознайомитися з вимогами до організації спостереження і контролювання забруднення атмосферного повітря в Україні; навчитися визначати максимальні приземні концентрації забруднюючих речовин в атмосфері, оволодіти прийомами їх розрахунку та визначення відстані їх формування.

Актуалізація та корекція знань студентів:

І. Дайте правильні відповіді на запитання чи закінчіть речення, фразу:

1. Комплекс завдань по організації спостережень за станом атмосферного повітря виконує служба спостережень, яку формують системи: ... .

2. Спостереження за якістю атмосферного повітря у містах, населених пунктах і територіях, розміщених поза зоною впливу конкретних джерел забруднення забезпечує система ...

3. Спостереження і контроль за джерелами, викидами шкідливих речовин в атмосферу здійснює система ... .

4. За допомогою чого здійснюють попередні дослідження?

5. З якою метою здійснюють попередні дослідження?

6. При розміщенні постів спостереження пріоритет надають точкам, де ... .

7. Назвіть умови, необхідні для роботи поста спостереження.

8. На якому рівні здійснюється контроль у зонах впливу АЕС?

9. На якій відстані від можливого джерела радіоактивного забруднення здійснюють контрольні дослідження?

10. Які спостереження забезпечує моніторинг на основі снігомірної зйомки?

11. Куди надходить інформація з мережі станцій дослідження транскордонного перенесення забруднення?

12. За ступенем оперативності інформацію поділяють на ... .

13. Узагальнені результати за місяць містить ... вид інформації.

14. Яке призначення має режимна інформація?

15. Діюча в Україні мережа спостережень за забрудненням атмосфери охоплює пости: ... .

16. Що таке АСКОС?

17. Пости спостережень можуть бути: ... .

18. Ким визначається перелік речовин за якими варто спостерігати?

19. Яке призначення має стаціонарний пост спостереження?

20. Назвіть типи павільйонів мережі стаціонарних постів.

21. Що таке опорний стаціонарний пост?

22. Для чого призначений неопорний стаціонарний пост?

23. Яке призначення маршрутного поста спостереження?

24. Як часто змінюють маршрут і чому?

25. Визначаючи місця відбору проб маршрутного поста, приймають до уваги параметри: ... .

26. Яке призначення має пересувний пост спостереження?

27. Яка його друга назва і обґрунтуйте її?

28. Які види програм спостережень знаєте?

29. За якою програмою здійснюють спостереження у місцях, де С=1/20 ГДК?

30. Який вид програми здійснюють, якщо температура –45⁰С?

ІІ. Виконайте завдання письмово:

1. Забруднення атмосферного повітря – це _________________________________________
_________________________________________________________________

2. Заповніть схему:

3.Найінтенсивніші джерела забруднення атмосфери: _________________________________
________________
_______________________________.

ІІІ. Обґрунтуйте та поясніть:

1. Чим зумовлено виникнення моніторингу атмосферного повітря?

2. Які види забруднення атмосфери знаєте?

3. Розкажіть про природне забруднення атмосфери.

4. Чим зумовлюється штучне забруднення атмосфери?

IV. Виконайте завдання:

Тема: Розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері

Мета:ознайомитися з методикою розрахунків приземних концентрацій забруднювачів при роботі одиночного джерела викиду; оволодіти методикою і прийомами розрахунку.

Теоретичні відомості

У басейні річки розташоване підприємство, яке є стаціонарним джерелом забруднення атмосферного повітря. Для визначення впливу цього підприємства на повітряний басейн над територією, що підлягає моніторингу, необхідно організувати систему спостереження і контролювання. З цією метою необхідно здійснити:

1. Характеристику джерел забруднення атмосферного повітря в басейні річки: потрібно коротко охарактеризувати об’єкт забруднення, забруднюючі речовини, що викидаються підприємством в атмосферу, їх вплив на навколишнє середовище та здоров’я людей, визначити клас шкідливості підприємства та зробити план стандартної санітарно-захисної зони.

2. Визначити розподіл концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері.

Він підпорядковується законам турбулентної дифузії. На розсіювання викидів суттєво впливає стан атмосфери, розміщення підприємства і характеристика джерел викидів (висота джерела, діаметр гирла тощо), особливості місцевості, фізичні та хімічні властивості речовин, що викидаються. Горизонтальне переміщення суміші визначається, як правило, швидкістю вітру, а вертикальне - розподілом температур у вертикальному напрямку.

З віддаленням від джерела викиду (труби) в напрямку розподілу промислових викидів виокремлюють три зони забруднення атмосфери:

1) зону перекиду факела викидів (вона характеризується невисоким вмістом шкідливих речовин у приземному шарі повітря);

2) зону задимлення з максимальним вмістом шкідливих речовин (ця зона найнебезпечніша для населення), яка залежить від метеорологічних умов і може бути розміщена у межах 10-49 висот джерела викиду (труби) від забудови;

3) зону поступового зниження рівня забруднення. Значення максимальної приземної концентрації прямо пропорційне до обсягу викидів з джерела і обернено пропорційне квадрату висоти джерела викиду (труби) над землею. Підйом гарячих потоків майже повністю зумовлений підйомною силою газів, що мають вищу температуру, ніж навколишнє повітря.

Максимальне значення приземної концентрації шкідливої речовини С_м (мг/м³) при викиді газоповітряної суміші з одиничного джерела з круглим гирлом, яке досягається за несприятливих умов на відстані Х_м (м) від джерела, визначають за формулою:

, (1)

де А — коефіцієнт, що враховує частоту температурних інверсій; для розміщених в Україні джерел висотою менше 200 м у зоні від 50° до 52° п. ш. — 180 (Чернігівська, Сумська, Київська, Волинська, Рівненська, Житомирська області), а південніше 50° п. ш. — 200;

М - маса шкідливої речовини, викинутої в атмосферу за одиницю часу, г/с;

F — коефіцієнт швидкості осідання шкідливих речовин в атмосфері (для газів — 1, для пари —2, для пилу — 3);

Н — висота джерела викиду, м (для наземних джерел H = 2 м);

η — коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості. Якщо місцевість рівна або з перепадом висот, які не перевищують 50м на 1 км, приймають η = 1;

ΔΤ(°С) — різниця між температурою, що викидається газоповітряною сумішшю T_г і температурою навколишнього атмосферного повітря T_n;

V₁ (м³/с) - витрата газоповітряної суміші, яку визначають за формулою:

, (2)

де D - діаметр гирла труби, м; w₀ - середня швидкість виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду, м/с;

т i п - коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з гирла джерела викиду, їх визначають залежно від параметрів f; f_e; V_м; V_м’:

; (3)

; (4)

; (5)

; (6)

де V_м — небезпечна швидкість вітру, V_м’ — швидкість вітру, за якої приземні концентрації мають найбільші значення.

Коефіцієнт т визначають залежно від f за формулою:

, при f< 100; (7)

, при f ≥ 100. (8)

Для f_e<f< 100 значення коефіцієнта m знаходять при f = f_e.

Коефіцієнт n при f < 100 визначається залежно від V_м:

(а) п=4,4 V_м, при V_м,<0,5; (9)

(б) п = 0,532 V_м² - 2,13 V_м + 3,13, при 0,5 ≤ V_м < 2; (10)

(в) n=1, при V_м ≥2. (11)

При f ≥ 100 або ΔТ ≈ 0 (V_м’ =0,5 (холодні викиди)) коефіцієнт п обчислюється так:

; (12)

. (13)

Коефіцієнт п розраховують за формулами (а) або (в) при V_м = V_м’.

Усі вихідні дані та розрахунки зводять у таблицю за певною формою (див. табл.1).

Таблиця 1

Результати розрахунків максимальних приземних концентрацій

Назва забруд. речовин

Маса викиду, г/с

Висота джерела викиду, м

Витрата газової суміші, м3/с

Коефіцієнти

Cmax, мг/м3

СГДК, макс. раз., мг/м3

СГДК, сер. доб., мг/м3

А

F

η

m

n

f

Vм

Vм'

fe

Для прикладу розглянемо й заповнимо таблицю 1 вихідними даними та обчисленнями щодо заводу з виробництва азбесту. Усі зведені дані й розрахунки подамо у вигляді табл.. 2.

Як видно з таблиці 2, концентрації таких речовин, як сірчаний газ, сірководень і пил нетоксичний перевищують значення максимально разових і середньодобових ГДК.

Після цих розрахунків визначають відстань, на якій формується максимальна приземна концентрація.

Відстань Х_м (м) (табл. 3) від джерела викидів, на яких приземна концентрація С за несприятливих метеорологічних умов досягає максимального значення С_м, визначають за формулами:

якщо F < 2, то Х_M, = d H; (14)

якщо F ≥2, то . (15)

Значення безрозмірного параметру d знаходять за формулами (при f<100):

d =2,48(1 +0,28 ), при V_M ≤ 0,5; (16)

d=4,95V_M(1+0,28 ), при 0,5 < V_M ≤ 2; (17)

d= 7 (1+0,28 ), при V_M> 2. (18)

Таблиця 2

Максимальні приземні і гранично допустимі концентрації забруднюючих речовин, що викидаються заводом з виробництва азбесту

Назва забруд. речовини	Маса, г/с, М	Висота, м, Н	Витрата,м3/с, V1	Коефіцієнти	Макс. конц. Ст, мг/м3	ГДК м. р., мг/м3	ГДК с. д., мг/м3	Клас шкідлив.
А	F	η	m	n	f	Vм	Vм'	fe
Сірча-ний газ	0,8		0,03				1,412	1,003	0,011	0,228	0,011	0,001	0,118	0,008	0,003
Сірково-день	0,2		0,030	0,008	0,008
Оксид вуглецю	3,6		0,531	3,0	1,0
Пил нетокс.	5,2		2,303	0,5	0,05
Сажа	0,1		0,044	0,15	0,05
Діоксид азоту	0,45		0,066	0,085	0,04

Таблиця 3

Результати розрахунків відстані формування максимальних приземних концентрацій для заводу з виробництва азбесту

d	2,635
Забруд. речов.	Сірча-ний газ	Сірко-водень	Оксид вуглецю	Пил нетокс.	Сажа	Діоксид азоту
F
ХM(м)	105,41	105,41	105,41	52,7	52,70	105,41

Для речовин, концентрації яких перевищують гранично допустимі максимальні разові концентрації, розраховують відстань, на якій формується концентрація в межах ГДК. За небезпечної швидкості вітру V_M приземну концентрацію шкідливих речовин С (г/м³) в атмосфері по осі факела викиду на різних відстанях Х_M від джерела викиду визначають за формулою:

С = S₁ C_M (19)

де S₁ — коефіцієнт, який визначається залежно від відношення Х/Х_M і коефіцієнта F.

S₁,= 3(Х/Х_M,)⁴ - 8(Х/Х_M,)³ + 6(Х/Х_M,)², при Х/Х_M, < 1 (20)

, при 1<X/X_M ≤8; (21)

, при Х/Х_M>8, F≤1,5; (22)

, при Х/Х_M >8, F>1,5; (23)

Розрахунки записують у вигляді таблиці (табл. 4).

Таблиця 4.