Загрязнения атмосферного воздуха

Воздушная среда характеризуется следующими основными параметрами: газовым молекулярным составом чистого воздуха, газовыми загрязняющими примесями, запыленностью, микрофлорой а также вспомогательными параметрами, такими как: температура, давление влажность, скорость и направление ветра, и, наконец, полями – электрическим, радиационным, электромагнитным, звуковым и тепловым.

К основным, наиболее распространённым примесям относятся совокупность твёрдых частиц: пыль и/или аэрозоли, сернистый газ S0_2, окислы азота N_XO_X, окись углерода СО, углекислый газ СО₂, фреоны,

Единицы измерения загрязнения атмосферы зависят от вида загрязняющего вещества.

Для пыли, сажи, аэрозолей различают массовую, объёмную, счётную и поверхностную концентрации.

Массовая, или гравиметрическая концентрация – это масса частиц, содержащихся в единице объёма воздуха. В международной практике чаще всего используется единица массовой концентрации мг/м³. При очень низких концентрациях может использоваться также мкг/м³ (мкг/м³, 10^-3 мг/м³) и нанограмм на кубический метр (нг/м³).

Для оценки экологического воздействия на окружающую среду тех или иных источников выбросов содержание атмосферной пыли и аэрозолей также определяют по выпадению на подстилающую поверхность и измеряют в единицах массы на единицу площади: г/м, кг/га или т/км².

Объёмная концентрация – это объём частиц содержащихся в единице объёма загрязнённого воздуха, которую измеряют в см³/м³.

Счётная концентрация – это отношение числа загрязняющих частиц к единице объёма загрязнённого воздуха, выражаемая количеством частиц в 1 м³.

Поверхностная концентрация характеризует суммарную поверхность частиц, содержащихся в единице объёма воздуха и измеряется в м²/м³.

При исследованиях загрязнённости воздуха большое значение придают размерам пылевых частиц или аэрозолей, так как мелкие частицы обладают способностью легко проникать глубоко в лёгкие и оседать там, а с другой стороны имеют низкую гравиметрическую седиментацию (осаждение) и поэтому составляют основную часть трансграничного переноса. Размеры частиц большей частью измеряют в микронах – мкм. При характеристике дисперсности аэрозоля (пыли) пользуются различными средними размерами частиц: средний арифметический диаметр, средний квадратный диаметр, средний кубический диаметр (Такеуи Н., 1984), а также геометрическим и аэродинамическим диаметром частиц (Шадрин А.С., 1978).

Средний арифметический диаметр определяют по формуле (3.2):

, (3.2)

где n_i – число частиц в i-м интервале диаметров со средним размером d_i, N – общее число частиц.

Средний квадратичный (средний по поверхности) диаметр определяют по формуле (3.3):

. (3.3)

Средний кубический (средний по объёму) диаметр определяют по формуле (3.4):

. (3.4)

Геометрический диаметр D_pij частиц в интервале размеров частиц от D_pi до D_pj определяется по соотношению (3.5)

D_p = D_pij = . (3.5)

Аэродинамический диаметр D_al связан с геометрическим диаметром соотношением (3.6)

D_al = D_p , (3.6)

где – плотность частиц.

В газовом анализе пользуются объёмными и массовыми единицами измерения концентрации (содержания) определяемого компонента в смеси. Объёмные единицы измерений показывают долю объёма, занимаемого определяемым компонентом в анализируемой газовой смеси.

Объёмными (относительными) единицами являются проценты (об %), промилле (% об) и число объёмных частей на миллион (об. част. 10^-6 или vpm).

Массовыми единицами являются либо масса определяемого компонента в единице объёма анализируемой смеси, например миллиграмм на кубический метр, либо безразмерные единицы, определяющие число массовых частей определяемого компонента на миллион (ppm) массовых частей анализируемой газовой смеси.

Объёмные единицы – удобнее массовых и поэтому более распространены в газовом анализе, поскольку относительное, например процентное, содержание определяемого компонента не зависит от давления и температуры газа. При анализе примесных количеств вещества пользуются массовыми единицами (чаще всего мг/м³ и ppm), причём указывают агрегатное состояние примеси.

Соотношения между безразмерными и размерными единицами для некоторых газов следующие:

SO2 CO O2 NO NO2

1 ppm 1 ppm 1 ppm 1 ppm 1 ppm

= 2,7 мг/м3 = 1,2 мг/м3 = 2,1 мг/м3 = 1,25 мг/м3 = 2,0 мг/м3

Часто при указании концентрации указывается время, в течение которого определяется её среднее значение (час, сутки, год), а также сезон года (лето, осень, зима, весна).