Наблюдения за фоновым состоянием атмосферы

Мониторинг атмосферного воздуха (продолжение)

Мониторинг радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха

При проведении мониторинга радиоактивного загрязнения атмосферы применяются сборники радиоактивных загрязнений и воздухофильтрующие устройства.Причем своей чувствительностью воздухофильтрующие устройства значительно превосходят сборники радиоактивных выпадений из атмосферы. Для наиболее эффектив­ного контроля за распространением в атмосфере радиоактивных выбросов должна быть обеспечена возможность точного определе­ния полного изотопного состава проб аэрозолей, для чего произ­водительность фильтрующего устройства и эффективность улав­ливания аэрозолей должны быть достаточно высокими. Такая воз­можность имеется в фильтрующих установках серии «Тайфун», в которых в качестве фильтрующего элемента применяются высоко­эффективная фильтроткань для улавливания радиоактивных аэро­золей и сорбционный фильтр для улавливания газообразного ра­диоактивного йода.

Для отбора проб аэрозолей и газообразного йода из приземной атмосферы в окрестностях АЭС предназначена воздухофильтрующая установка «Тайфун-4», имеющая следующий принцип действия. Фильтродержатель установки представляет собой редкую жесткую сетку, выполненную в виде двускатной поверхности с тупым уг­лом между составляющими плоскостями, что облегчает обслужи­вание. На фильтродержателе размещаются йодный фильтр и по­верх него — аэрозольный фильтр, которые прижимаются по контуру рамкой. Воздух с газоаэрозольными радиоактивными приме­сями засасывается с помощью воздуходувки через фильтр, лежа­щий на фильтродержателе. Чистый воздух, пропущенный через фильтр, проходит через интегрирующий расходомер, откуда через вертикальную трубу выбрасывается вверх в атмосферу, что затруд­няет его повторное засасывание в фильтрующее устройство. Уста­новка размещается в защитной будке, которая запирается на за­мок и для поступления наружного воздуха имеет окна с жалюзи, снабженными снего- и каплезадерживающими карманами.

В качестве воздухозаборника используется центробежная воз­духодувка высокого давления производительностью 400 м³/ч, для измерения объема профильтрованного воздуха — газовый счет­чик РГ-400, в качестве аэрозольного фильтра — фильтроткань ФПП-15-1,5, в качестве йодного фильтра — сорбционный филь­трующий материал СФМ-И с марлевыми защитными слоями сверху и снизу.

Если не происходит повышенных выбросов радионуклидов в атмосферу, проба с помощью «Тайфуна-4» отбирается в течение недели. Если же произошел повышенный выброс радионуклидов, работу фильтра необходимо прервать и провести его досрочный изотопный анализ.

В пунктах контроля, в которых имеется возможность ежеднев­ной смены фильтра (они располагаются в жилом поселке атомной электростанции), аэрозольные пробы отбираются один раз в сут­ки. Для этого используется фильтрующая установка «Тайфун-3».

Для массовых измерений на местности в качестве простого и дешевого устройства используется марлевый конус (сачок), натя­нутый на проволочный каркас и насаженный на штангу, воткну­тую в землю. Ось конуса располагается горизонтально под прямым углом к штанге на высоте 1,5 м над поверхностью земли. Устрой­ство свободно продувается ветром.

Эффективность улавливания конусом радиоактивных аэрозолей зависит от погодных условий и дисперсности аэрозольных частиц. Хуже всего улавливаются частицы размером около 0,1 мкм, что соответствует «старым» (давно образовавшимся) радиоактивным аэрозолям глобального происхождения.

Измерения радиоактивного заражения проводят с помощью ра­диометров и дозиметров.

Наблюдения за фоновым состоянием атмосферы

Национальная сеть станций комплексного фонового монито­ринга входит в международную сеть и осуществляет наблюдения за состоянием загрязнения природных сред в фоновых районах. Эта сеть является фундаментом для создания национальной службы экологического мониторинга, которая впоследствии объединит станции, работающие по международным программам.

Базовые станции следует располагать в наиболее чистых местах (в горах, на изолированных островах), где на расстоянии 100 км от станции по всем направлениям в ближайшие 50 лет не предвидится значительных изменений в практике землепользова­ния. Основной задачей базовых станций является контроль за гло­бальным фоновым уровнем загрязнения атмосферы, не испыты­вающим влияния никаких локальных источников.

Региональные станции, главная цель которых заключа­ется в обнаружении в районе станции долгопериодных колебаний атмосферных составляющих, обусловленных изменениями в ис­пользовании земли и другими антропогенными воздействиями, должны находиться в сельской местности, на расстоянии не менее 40 км от крупных источников загрязнения.

Континентальные станции (или региональные стан­ции с расширенной программой)охватывают более широкий спектр исследований по сравнению с региональными станциями. Они должны размещаться в отдаленных районах, чтобы в радиусе 100 км не было источников, которые (за исключением коротких периодов времени) могли бы повлиять на локальные уровни за­грязнения.

В связи с тем, что континентальные фоновые станции призваны характеризовать особенности загрязнения континента в целом, их целесообразно устанавливать выше слоя перемешивания, т.е. выше 1000 м над уровнем моря.

Станции комплексного фонового мониторинга (СКФМ). Одним из принципов фонового мониторинга является комплексное изу­чение содержания загрязняющих веществ в компонентах экосис­тем (атмосферном воздухе, осадках, воде, почвах, биоте). Поэто­му программа наблюдений на СКФМ включает в себя системати­ческие измерения содержания загрязняющих веществ одновременно во всех средах. Результаты этих измерений дополняются гидроме­теорологическими данными.

Перечень включенных в программу веществ составлен с учетом таких их свойств, как распространенность и устойчивость в окру­жающей среде, способность к миграции на большие расстояния, степень негативного воздействия на биологические и геофизиче­ские системы различных уровней. Измерению подлежат среднесу­точные концентрации в атмосферном воздухе взвешенных час­тиц, озона, оксидов углерода и азота, диоксида серы, сульфатов, бенз(а)пирена, а также показатель аэрозольной мутности атмосферы. В атмосферных осадках измеряются концентрации свин­ца, ртути, кадмия, мышьяка, бенз-а-пирена, ДДТ и других хлорорганических соединений, рН, количество анионов и катионов по программе ВМО в суммарных месячных пробах.

Данные гидрометеорологических наблюдений используются для расчета параметров, характеризующих степень загрязнения при­родной среды, и интерпретации их динамики. Вместе с тем гидро­метеорологические данные являются самостоятельными характе­ристиками состояния природной среды.

Метеорологические наблюдения включают в себя наблюдения за температурой и влажностью воздуха, скоростью и направлени­ем ветра, атмосферным давлением и облачностью (количеством, формой, высотой), солнечным сиянием, атмосферными осадка­ми (количеством и интенсивностью), снежным покровом, состоя­нием поверхности почвы. Кроме того, к ним относятся наблюде­ния за радиацией (прямой, рассеянной, суммарной и отражен­ной) и радиационным балансом, градиентами температуры, влаж­ности и скорости ветра на высоте 0,5... 10 м, градиентами темпе­ратуры, влажности почвы на глубине от поверхности до 20 см, тепловым балансом. Данные о температуре воздуха и атмосферном давлении используют при приведении объема проб воздуха к нор­мальным условиям, о количестве и интенсивности осадков — при расчете потоков загрязняющих веществ на подстилающую поверх­ность, о содержании влаги в снежном покрове — при определе­нии количества загрязняющих веществ, выпавших на подстилаю­щую поверхность за зимний период.

Станции БАПМоН. В обязательную программу наблюдений на базовых станциях включены наблюдения за содержанием диокси­да серы, аэрозольной мутностью атмосферы, радиацией, взвешен­ными аэрозольными частицами и химическим составом осадков.

На региональных станциях в программу наблюдений входят измерения атмосферной мутности и концентрации взвешенных аэрозольных частиц, а также определение химического состава ат­мосферных осадков.

Программа наблюдений на фоновых станциях разных катего­рий может быть расширена за счет увеличения числа определяе­мых в атмосфере газов, в частности озона, малых газовых компо­нентов, объемная концентрация которых ниже 1 %, а также газов, которые, преобразуясь в атмосфере, могут превращаться в аэро­зольные частицы (например, диоксиды серы и азота). В настоящее время постепенно увеличивается спектр анализируемых элементов в осадках и аэрозолях.

Любые наблюдения, проводимые по программе фонового мо­ниторинга, должны сопровождаться комплексом обязательных ме­теорологических наблюдений (за видимостью, атмосферными явле­ниями, температурой и влажностью воздуха, направлением и ско­ростью ветра, атмосферным давлением), поэтому фоновые наблюде­ния желательно проводить на базе метеорологических станций.