Тема: Методы изучения качества воздуха

  • Вид работы: Реферат
  • Предмет: Экология
  • Формат файла: MS Word

скачать реферат

 

Содержание

Введение

1. Характеристика содержания вредных веществ

2. Критерии качества воздуха

3. Показатели качества воздуха

4. Методы определения концентраций примесей

5. Методы оценки уровня загрязнения воздуха

Заключение

Литература

 

Введение

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 03.11.2005). 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,
  • 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< 1, НП< 10, ИЗА<5; 
  • повышенным (П) при 5<СИ≥1 или 20<НП≥10 или 7<ИЗА≥5; 
  • высоким (В) при 10<СИ≥5 , или  50<НП≥20, или 14<ИЗА≥7;
  • очень высоким (ОВ) если СИ≥10, или НП≥50%, или ИЗА≥14. 

Для перечисленных в таблице 1 и многих других веществ Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации утверждены предельно допустимые концентрации (ПДК) для воздуха населенных мест [2].

4. Методы определения концентраций примесей

Пробы воздуха для определения концентраций примесей отбираются в сорбционные трубки с соответствующим хемосорбентом. Затем отобранные пробы пересылаются в лабораторию для проведения химического анализа. Для определения концентрации примесей в основном используются фотометрические методы. В соответствие с ГОСТ 17.2.4.02-81 допустимое значение погрешности этих методов не должно превышать 25%.   Концентрация диоксида серы определяется фотометрическими методами, основанными на использовании реакции диоксида серы с парарозанилином:

  • ТХМ – методом (отбор проб воздуха производится в трубки с пленочным хемосорбентом),
  • в некоторых городах – ФАП – методом (с отбором проб в слабый раствор формальдегида). Диапазон определения концентрации диоксида серы составляет 0,35 – 1 мг/м3.

Концентрация диоксида азота определяется методом, основанном на реакции Грисса, в диапазоне 0,02–1,4 мг/м. Методика определения оксида азота основана на окислении его до диоксида азота.

Для определения аммиака используется индофенольный метод в двух вариантах — с отбором проб в барботеры и на сорбционные трубки. Концентрации определяются в диапазоне 0,01–6 мг/м3.

Метод определения сероуглерода с отбором проб на пленочный сорбент основан на улавливании сероуглерода из воздуха пленочным хемосорбентом его фотометрическом определении по соединению, образующемуся в результате взаимодействия сероуглерода, тетраметилпропилентиамина и ацетата меди.

Метод определения фтористого водорода основан на улавливании фтористого водорода пленочным хемосорбентом и определении его массы по ослаблению фторид-ионами окраски комплекса циркония с ксиленоловым оранжевым. Концентрации определяются в диапазоне 0,002–0,17 мг/м 3.

Концентрация формальдегида определяется двумя методами. Первый метод основан на улавливании формальдегида из воздуха дистиллированной водой и фотометрическом определении его по образовавшемуся в результате взаимодействия с финилгидразингидро-хлоридом и хлорамином «Б» окрашенному соединению. Второй метод основан на улавливании формальдегида ацетилацетоном в среде уксуснокислого аммония и фотометрическом определении образующегося соединения, окрашенного в желтый цвет. В обоих методах отбор проб воздуха ведется в жидкостные поглотительные приборы.

В большинстве городов определение фенола производится с отбором проб воздуха на пленочный хемосорбент и фотометрическим определением по соединению, образующемуся в результате взаимодействия фенола с 4-аминоантипирином и железосинеродистым калием. В некоторых городах используется метод с улавливанием фенола из воздуха раствором карбоната натрия и фотометрическим определением по азокрасителю, образующемуся при взаимодействии фенола с диазотированным паранитроанилином.

Для определения концентраций бензапирена (БП) отбор проб пыли осуществляется на аэрозольные фильтры ежедневно. Фильтры, собранные за месяц, анализируются для определения концентраций бенз(а)пирена. Метод определения основан на извлечении бензапирена из фильтров н-гексаном при комнатной температуре, концентрировании или разбавлении экстрактов до концентрации БП меньше 10-6 г/см3 и определении концентрации бензапирена изменением интенсивности его линии 402,4 нм в спектре флуоресценции исследуемого экстракта при температуре кипения жидкого азота (77◦К), возбуждении 365 нм и сравнении ее с интенсивностью раствора БП с концентрацией 1 * 10-10–1 * 10-6  г/см3 при той же длине (365 нм). В соответствии с методикой 4.10 части III Руководства при определении концентрации БП вводится коэффициент 1,4, учитывающий компенсацию спектральных эффектов и потери, обусловленные неполнотой улавливания при отборе проб и неполнотой извлечения из фильтра.

Концентрации металлов определялись путем анализа аэрозольных фильтров, собранных за месяц при отборе проб воздуха в течение нескольких сроков, с помощью атомно-абсорбционного и ренгено-флюоресцентного методов.

5. Методы оценки уровня загрязнения воздуха

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/м Этот показатель качества 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:

  • „среднее квадратическое отклонение qср, мг/м или мкг/м
  • „максимальная (измеренная за 20 мин) разовая концентрация примеси, мг/м или мкг/м.

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 некоторых веществ значения ПДК даны в таблице 1. 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 03.11.2005).

Рекомендованные Всемирной Организацией здравоохранения (ВОЗ) в разные годы предельные значения 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.

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 [3].

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 ПДКсовпадают [4].

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.

Заключение

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 атмосферы крупных промышленно-урбанизированных территории относится многоканальное 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.

Литература

  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. Безуглая Э. Ю., Заводская Е. К. Влияние загрязнения атмосферы на здоровье населения. ТрудыГГО. Вып. 549. Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 1998. С. 171–199.
  4. Безуглая Э. Ю., Смирнова И. В. Проблемызагрязнения воздуха. Крупнейшие города России // «Инженерные системы» АВОК-Северо-Запад. № 2(6)–3(7), 2002.
  5. Безуглая Э. Ю., Смирнова И. В. Воздух городов и его изменения. − СПб.: Астерион, 2008, −254 с.

Электронный адрес для связи admin@vseobiology.ru

© 2015-2017 https://vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

Заказать курсовую

^ Наверх