Основні методи моніторингу повітря. Характерні ознаки стану погоди

Атмосфера - один з елементів навколишнього середовища, який повсюдно схильний до впливу людської діяльності. Наслідки такого впливу залежать від багатьох факторів і проявляються у зміні клімату та хімічного складу атмосфери. Ці зміни, байдужі для самої атмосфери, є важливим чинником впливу на біотичну складову середовища, зокрема людини.

Атмосфера, чи повітряне середовище, оцінюється у двох аспектах.

1. Клімат та його можливі зміни як під впливом природних причин, так і під впливом антропогенних впливів взагалі (макроклімат) та даного проекту зокрема (мікроклімат). Ці оцінки припускають також прогноз можливого впливу кліматичних змін на здійснення виду антропогенної діяльності, що проектується.

2. Забруднення атмосфери, оцінка якого проводиться за структурною схемою, викладеною в темі 5. Спочатку оцінюється можливість забруднення атмосфери за допомогою одного з комплексних показників: потенціал забруднення атмосфери (ПЗА), що розсіює здатність атмосфери (РСА) та ін. забруднення атмосфери у цьому регіоні. Висновки і про клімато-метеорологічні особливості, і про вихідне забруднення атмосфери спираються на, перш за все, дані регіонального Росгідромету, меншою мірою - на дані санітарно-епідеміологічної служби та спеціальних аналітичних інспекцій Мінприроди РФ, а також на інші літературні джерела. І наостанок. На підставі отриманих оцінок і даних про конкретні викиди в атмосферу об'єкта, що проектується, розраховуються прогнозні оцінки забруднення атмосфери з використанням спеціальних комп'ютерних програм («Еколог», «Гарант», «Ефір» та ін.). Ці програми дозволяють не тільки розрахувати рівні потенційного забруднення атмосфери, але і отримати картосхеми полів концентрацій та дані про випадання забруднюючих речовин (ЗВ) на поверхню, що підстилає.

Критерієм оцінки ступеня забруднення атмосфери є гранично допустимі концентрації (ГДК) забруднюючих речовин. Виміряні або розраховані концентрації ЗВ у повітрі порівнюються з ГДК, і таким чином забруднення атмосфери вимірюється у величинах (частках) ГДК. Не слід плутати концентрації ЗВ в атмосфері зі своїми викидами в атмосферу. Концентрація – це маса речовини в одиниці обсягу (або навіть маси), а викид – маса речовини, що надійшла в одиницю часу (тобто «доза»). Викид не може бути критерієм забруднення атмосфери, тому що забруднення повітря залежить не тільки від величини (маси) викиду, а й від низки інших факторів (метеопараметри, висота джерела викиду та ін.). Прогнозні оцінки забруднення атмосфери використовуються в інших розділах ОВНС для прогнозу наслідків стану інших факторів від впливу забрудненої атмосфери (забруднення поверхні, що підстилає, вегетація рослинності, захворюваність населення та ін.).

Оцінка стану атмосфери під час проведення екологічної експертизи полягає в інтегральної оцінці забруднення повітряного басейну досліджуваної території, визначення якої використовується система прямих, непрямих і індикаторних критеріїв. Оцінка якості атмосфери (насамперед її забрудненості) досить добре розроблено і базується дуже великому пакеті нормативних і директивних документів, використовують прямі моніторингові методи вимірювання параметрів середовища, і навіть непрямі ‑ розрахункові методи і критерії оцінки.

Прямі критерії оцінки. Основними критеріями стану забруднення повітряного басейну є величини гранично допустимих концентрацій (ГДК). При цьому слід враховувати, що атмосфера займає особливе становище в екосистемі, будучи середовищем перенесення техногенних речовин-забруднювачів та найбільш змінюваною та динамічною з усіх складових її абіотичних компонентів. Тому для оцінки ступеня забруднення атмосфери застосовуються диференційовані за часом оцінки показники: максимально разові ПДКмр (для короткострокових ефектів) та середньодобові ПДКсс, а також середньорічні ПДКг (для тривалого впливу). Ступінь забруднення атмосфери оцінюється за кратністю та частотою перевищення ПДК а також сумування біологічної дії забруднюючих речовин (ЗВ). Рівень забруднення повітря речовинами різних класів небезпеки визначається "наведенням" їх концентрацій, нормованих за ГДК, до концентрацій речовин 3-го класу небезпеки. Забруднюючі речовини у повітряному басейні за ймовірністю їхнього несприятливого впливу на здоров'я населення ділять на 4 класи:

1-й - надзвичайно небезпечні;

2-й - високо небезпечні;

3-й - помірно небезпечні;

4-й – малонебезпечні.

Зазвичай використовуються фактичні максимально разові, середньодобові та середньорічні ГДК, порівнюючи їх із фактичними концентраціями ЗВ в атмосфері за останні кілька років, але не менше ніж за 2 роки. Іншим важливим критерієм оцінки сумарного забруднення атмосферного повітря (різними речовинами за середньорічними концентраціями) є величина комплексного показника (Р), що дорівнює кореню квадратному із суми квадратів концентрацій речовин різних класів небезпеки, нормованих за ГДК та наведених до концентрацій речовин 3-го класу небезпеки.

Найбільш загальним та інформативним показником забруднення повітря є КІЗА – комплексний індекс середньорічного забруднення атмосфери. Його кількісне ранжування за класом стану атмосфери наведено у табл. 6.1.

Таблиця 6.1. Критерії оцінки стану забруднення атмосфери за комплексним індексом (КІЗА)

Наведене ранжування за класами стану атмосфери виконано відповідно до класифікації рівнів забруднення за чотирибальною шкалою, де:

Клас «норми» відповідає рівню забруднення повітря нижче середнього містами країни;

Клас «ризику» дорівнює середньому рівню;

Клас «кризи» - вище середнього рівня;

Клас «лиха» значно вище середнього рівня.

КІЗА зазвичай застосовується для порівняння забруднення атмосфери різних ділянок досліджуваної території (міст, районів тощо) та для оцінки тимчасової (багаторічної) тенденції зміни стану забруднення атмосфери.

Ресурсний потенціал атмосфери території визначається її здатністю до розсіювання та виведення домішок, співвідношенням фактичного рівня забруднення та величиною ГДК. Оцінка розсіювальної здатності атмосфери ґрунтується на величині таких комплексних кліматичних та метеорологічних показників, як потенціал забруднення атмосфери (ПЗА) ) та параметр споживання повітря (ПВ). Ці характеристики визначають особливості формування рівнів забруднення залежно від метеоумов, що сприяють накопиченню та виведенню домішок з атмосфери.

ПЗА - комплексна характеристика повторюваності метеорологічних умов, несприятливих для розсіювання домішки в повітряному басейні. У Росії виділено 5 класів ПЗА, притаманних міських умов, залежно від повторюваності приземних інверсій і застоїв слабких вітрів і тривалості туманів. Параметр споживання повітря (ПВ) є обсягом чистого повітря, необхідний для розведення викидів ЗВ до рівня середньої допустимої концентрації. Цей параметр особливо важливий при управлінні якістю повітряного середовища у разі встановлення природокористувачам режиму колективної відповідальності (принцип «бульбашки») за ринкових відносин. На основі даного параметра обсяг викидів встановлюється для цілого регіону, а вже потім підприємства, що знаходяться на його території, спільно знаходять найбільш вигідний для них спосіб забезпечити цей обсяг, в т.ч. через торгівлю правами забруднення.

Оцінка ресурсного потенціалу атмосфери проводиться з урахуванням гігієнічного обґрунтування комфортності клімату території, можливості використання території у рекреаційних та селітебних цілях. Важливою вихідною складовою при цій оцінці є фізіолого-гігієнічна класифікація погод (тобто поєднання таких метеофакторів як температура та вологість повітря, сонячна радіація та ін.) холодного та теплого періодів року. Як критерій для оцінки оптимального розміщення джерел забруднення атмосфери і селітебних територій використовується величина резерву (дефіциту) властивостей атмосферного повітря (ВР), що розсіюють.

Атмосферне повітря прийнято розглядати як початкову ланку в ланцюжку забруднень природних середовищ та об'єктів. Ґрунти і поверхневі води можуть бути непрямим показником її забруднення, а окремих випадках, навпаки – бути джерелами вторинного забруднення атмосфери. Це визначає необхідність окрім оцінки забруднення безпосередньо повітряного басейну враховувати можливі наслідки взаємовпливу атмосфери та суміжних середовищ та отримання інтегральної («змішаної» - непрямо-прямої) оцінки стану атмосфери.

Непрямими показниками оцінки забрудненості атмосфери є інтенсивність надходження атмосферної домішки внаслідок сухого осадження грунтовий покрив і водні об'єкти, і навіть внаслідок вимивання її атмосферними осадами. Критерієм цієї оцінки є величина допустимих і критичних навантажень, виражених в одиницях щільності випадень з урахуванням часового інтервалу (тривалості) їх надходження. Групою експертів північно-європейських країн рекомендовано такі критичні навантаження для кислих лісових ґрунтів, поверхневих та ґрунтових вод (з урахуванням сукупності хімічних змін та біологічних ефектів для цих середовищ):

Для з'єднань сірки 0,2-0,4 гS кв.м рік;

Для сполук азоту 1-2 гN кв.м рік.

Завершальним етапом комплексної оцінки стану забруднення атмосферного повітря є аналіз тенденцій динаміки техногенних процесів та оцінка можливих негативних їх наслідків у короткостроковому та довгостроковому аспекті (перспективі) на локальному та регіональному рівнях. При аналізі просторових особливостей та тимчасової динаміки наслідків впливу забруднення атмосфери на здоров'я населення та стан екосистем застосовується метод картографування (останнім часом – побудови ГІС) з використанням набору картографічних матеріалів, що характеризують природні умови регіону, включаючи наявність територій, що особливо охороняються (заповідних та ін.). .

На думку Л.І. Болтневий, оптимальна система компонентів (елементів) інтегральної (комплексної) оцінки стану атмосфери повинні включати:

Оцінки рівня забруднення із санітарно-гігієнічних позицій (ГДК);

Оцінки ресурсного потенціалу атмосфери (ПЗА та ПВ);

Оцінки ступеня впливу на певні середовища (грунтово-рослинний та сніговий покрив, води);

Тенденції та інтенсивності (швидкості) процесів антропогенного розвитку – технічної системи для виявлення короткострокових та довгострокових ефектів впливу;

Визначення просторового та тимчасового масштабів можливих негативних наслідків антропогенного впливу.

Враховуючи все вищезгадане, при обґрунтуванні та оцінці впливу на атмосферу Регламентом проведення ГЕЕ рекомендується розглядати наступне.

1. Характеристика існуючого та прогнозованого забруднення атмосферного повітря. Повинен проводитися розрахунок та аналіз очікуваного забруднення атмосферного повітря після введення проектованого об'єкта в експлуатацію на кордоні СЗЗ, в житловій зоні, на природних територіях і об'єктах, що особливо охороняються та ін., що знаходяться в зоні впливу даного об'єкта.

2. Метеорологічні характеристики та коефіцієнти, що визначають умови розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі.

3. Параметри джерел викидів забруднюючих речовин, кількісні та якісні показники викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря за встановлених (нормальних) умов експлуатації підприємства та максимального завантаження обладнання.

4. Обґрунтування даних про викиди ЗВ повинне у т.ч. містити перелік заходів щодо запобігання та зниження викидів шкідливих речовин в атмосферу та оцінку ступеня відповідності застосовуваних процесів, технологічного та пилогазоочисного обладнання передовому рівню.

5. Характеристика можливих залпових викидів.

6. Перелік забруднюючих речовин і груп речовин, що мають сумирну шкідливу дію.

7. Пропозиції щодо встановлення нормативів гранично допустимих викидів.

8. Додаткові заходи щодо зниження викидів забруднюючих речовин в атмосферу з метою досягнення нормативів ПДВ та оцінка ступеня їх відповідності передовому науково-технічному рівню.

9. Обґрунтування прийнятих розмірів СЗЗ (з урахуванням троянди вітрів).

10. Перелік можливих аварій: у разі порушення технологічного режиму; при стихійних лихах.

11. Аналіз масштабів можливих аварій, заходи щодо запобігання аварійним ситуаціям та ліквідації їх наслідків.

12. Оцінка наслідків аварійного забруднення атмосферного повітря людини і ОС.

13. Заходи щодо регулювання викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря в періоди аномально несприятливих метеорологічних умов.

14. Організація контролю над забрудненням атмосферного повітря.

15. Обсяг природоохоронних заходів та оцінка вартості капітальних вкладень на компенсаційні заходи та заходи щодо захисту атмосферного повітря від забруднень, у тому числі при аваріях та несприятливих метеоумовах.

Проблема забруднення довкілля, особливо повітряної оболонки Землі стає дедалі актуальнішою з часом. Основа для вирішення цієї проблеми лежить у розвитку та вдосконаленні систем екологічного моніторингу, що здійснюється на сучасній організаційній та технологічній базі.

Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки, є список схожих робіт. Також Ви можете скористатися кнопкою пошук

Вступ

Проблема забруднення довкілля, особливо повітряної оболонки Землі стає дедалі актуальнішою з часом. Основа для вирішення цієї проблеми лежить у розвитку та вдосконаленні систем екологічного моніторингу, що здійснюється на сучасній організаційній та технологічній базі. Основними напрямками методичного забезпечення є аналізи пилового забруднення та наявності забруднюючих речовин у повітрі.

Метою цього реферату є виділення основних методів моніторингу атмосферного повітря.

Виділяються такі завдання:

визначити поняття моніторингу атмосферного повітря;

вивчити методи моніторингу атмосферного повітря;

Розглянути організацію системи моніторингу повітря.

1. Методи моніторингу атмосферного повітря

1.1. Загальне поняття про моніторинг атмосферного повітря

Моніторинг атмосферного повітря Системаспостережень за станом атмосферного повітря, його забрудненням і за природними явищами, що відбуваються в ньому, а також оцінка і прогноз стану атмосферного повітря, його забруднення (закон "Про охорону атмосферного повітря".)

З метою спостереження за забрудненням атмосферного повітря, комплексної оцінки та прогнозу його стану, а також забезпечення органів державної влади, органів місцевого самоврядування, організацій та населення поточною та екстреною інформацією про забруднення атмосферного повітря Уряд Російської Федерації, органи державної влади суб'єктів Російської Федерації, органи місцевого самоврядування організують державний моніторинг атмосферного повітря та в межах своєї компетенції забезпечують його здійснення на відповідних територіях Російської Федерації, суб'єктів Російської Федерації та муніципальних утворень.

Державний моніторинг атмосферного повітря є складовою державного моніторингу довкілля та здійснюється федеральними органами виконавчої влади у сфері охорони навколишнього середовища, іншими органами виконавчої влади у межах своєї компетенції у порядку, встановленому уповноваженим Урядом Російської Федерації федеральним органом виконавчої влади.

Територіальні органи федерального органу виконавчої влади у сфері охорони навколишнього середовища разом із територіальними органами федерального органу виконавчої влади області гідрометеорології і суміжних із нею областях встановлюють і переглядають перелік об'єктів, власники яких мають здійснювати моніторинг атмосферного повітря.

1.2. Завдання моніторингу атмосферного повітря

Система моніторингу вирішує такі завдання, пов'язані з управлінням якістю повітря, зокрема:

• контроль за дотриманням державних та міжнародних стандартів якості атмосферного повітря;
• отримання об'єктивних вихідних даних для розробки природоохоронних заходів, містобудівного планування та планування транспортних систем;
• інформування громадськості про якість атмосферного повітря та розгортання систем попередження про різке підвищення рівня забруднення;
• проведення оцінки на здоров'я забруднення повітря;
• оцінка ефективності природоохоронних заходів

1.3. Основні методи моніторингу повітря

Перші спроби вивчення атмосфери було прийнято М.В. Ломоносовим. Перша служба погоди виникла у Росії 1872 р. Безліч експериментів підтверджено зв'язок між забруднення атмосфери і метеорологічними параметрами.

Метеорологія- наука про земну атмосферу, її будову, властивості і процеси, що відбуваються в ній. Властивості атмосфери і процеси, що відбуваються в ній, розглядаються у зв'язку з властивостями і впливом підстилаючої поверхні (суші і моря). Головне завдання метеорології – прогнозування погоди на різні терміни.

Метеорологічна станція - основний компонент регулярних спостережень за станом атмосфери. Придназначена для:

• Вимірювання температури, тиску та вологості повітря;
• Швидкості та напрямки вітру;
• Контролює хмарність, рівень опадів, видимість, сонячну радіацію.

Розрізняють метеостанції наземні та дрейфуючі, що встановлюються на суднах, на буях у відкритому морі.

Наземна підсистема отримання даних налічує 65 центрів з гідрометеорології та моніторингу навколишнього середовища, 21 гідрометеорологічний центр, 21 гідрометеорологічну обсерваторію, 16 гідрометбюро, 18 авіаметеорологічних центрів, 343 авіаметстанції, 22 центри моніторингу 17 іоносферно-магнітних та 30 озонометричних станцій. На 1450 станцій та постах проводяться радіометричні вимірювання. Забруднення атмосферного повітря визначається на 687 станціях у 299 містах.

Методи зондування атмосферного повітря

Ракетне зондування застосовується для зондування верхніх шарів атмосфери: шар від 15-20 до 80-120 км (стратосфера і мезосфера), в якому розташовується більша частина озоносфери та нижньої іоносфери та вищі шари термосфери та екзосфери.

Для вивчення середньої атмосфери використовують метеорологічні ракети, що піднімаються до висот 80-100 км. Вони можуть бути рідинно-і твердопаливними. Основними параметрами, що вимірюються за допомогою метеорологічних ракет, є: тиск, температура, щільність та газовий склад повітря. Залежно від програми досліджень, можуть вимірюватися й інші характеристики.

Для вивчення верхньої атмосфери використовуються потужні геофізичні ракети, що піднімаються до висот понад 100-150 км. Виробляються вимірювання інтенсивності сонячного та космічного випромінювання, оптичних властивостей повітря, його термодинамічних та електричних властивостей, параметрів магнітного поля Землі. Поряд із ракетними зондуванням, що належать до прямих методів вимірювань, для вивчення верхньої атмосфери застосовуються і непрямі методи з використанням радіолокації, метеолідарів, НВЧ, оптичної техніки.

Система ракетного зондування складається з самої ракети, оснащеної вимірювальними приладами і вимірювального комплексу, під яким розуміється сукупність наземних радіотехнічних засобів, призначених для прийому телеметричної інформації про параметри атмосфери і для вимірювання координат ракети під час польоту.

Доставка контейнера приладів на землю відбувається за допомогою парашута.

Метод ехо- та радіолокації

Ехолокатор зондування атмосфери за допомогою звукових хвиль. Дозволяє виявляти зони великомасштабних змін густини атмосфери.

Радіолокатор, РЛС зондування атмосфери радіохвилями з довжинами від метрового до міліметрового діапазону. Дозволяє виявляти різні об'єкти природного та штучного походження, що рухаються в атмосфері, визначати їхню відстань та швидкість (використовуючи ефект Доплера).

Радіолокація здійснюється трьома способами:

1) опромінення об'єкта та прийом відбитого від нього випромінювання;

2) опромінення об'єкта та прийом перевипромінюваних (ретрансльованих) ним хвиль;

3) прийом радіохвиль, випромінюваних самим об'єктом.

Лідар прилад для проведення лазерного зондування атмосфери в оптичному діапазоні спектра. В узагальненому сенсі лазер у лідері використовується як імпульсне джерело спрямованого світлового випромінювання. На відміну від радіодіапазону, у світловому діапазоні частот через небагато довжин хвиль особливо видимого та ультрафіолетового випромінювання відбивачами локаційного сигналу є всі молекулярні та аерозольні складові атмосфери, тобто. по суті сама атмосфера формує лідарний луна-сигнал зі всієї траси зондування. Це дозволяє здійснювати лазерне зондування в будь-яких напрямках в атмосфері.

Принцип лазерного зондування атмосфери полягає в тому, що лазерний промінь при своєму поширенні розсіюється молекулами і неоднорідностями повітря, молекулами домішок, що містяться в ньому, частинками аерозолів, частково поглинається і змінює свої фізичні параметри (частоту, форму імпульсу і т.д.). З'являється світіння (флюоресценція), що дозволяє якісно і кількісно судити про різні параметри повітряного середовища (тиск, температуру, вологість, концентрацію газів).

Лазерне зондування атмосфери здійснюється переважно в ультрафіолетовому, видимому та мікрохвильовому діапазоні. Використання лідарів з великою частотою проходження імпульсів малої тривалості дозволяє вивчати динаміку процесів, що швидко протікають в малих обсягах і в значних товщах атмосфери.

Метод оптичної локації

Аналогічний методу ехо- та радіолокації.

Метод комбінаційного розсіювання

При розсіянні світла газовими молекулами відбувається зсув частоти розсіяного випромінювання. Комбінаційне зрушення частот має кожна молекула газу, який характерний тільки для неї. Середовище, що складається із газових молекул, має тільки їй властивий комбінаційний спектр. Його реєстрація дозволяє визначити наявність домішок досліджуваного середовища шляхом аналізу зсуву смуг поглинання.

Через малий переріз комбінаційного розсіювання цей метод застосовується на невеликих відстанях кілька десятків метрів (наприклад, для контролю шкідливих викидів з будинкових труб).

Метод резонансної флюоресценції

Заснований на здатності молекул флюоресціювати під впливом випромінювання. Наприклад, молекули CO флюоресціюють при опроміненні випромінюванням з =4,6 мкм, а молекули NO 2 ¦ при опроміненні аргоновим лазером з =488 нм.

Перетин флюоресценції значно вищий за переріз комбінаційного розсіювання, тому даний метод більш чутливий.

Метод реєстрації випромінювання, що проходить

Метод заснований на реєстрації випромінювання, що проходить через середовище «на просвіт», коли опорний лазерний генератор і приймач знаходяться по різні сторони від досліджуваного об'єкта.

Із застосуванням відбивачів генератор та приймач знаходяться поруч.

Метод має найвищу чутливість із усіх, але може застосовуватися лише для вимірювання інтегральної концентрації лише вздовж траєкторії променя.

Диференціальний метод

Поєднує в собі метод поглинання та зворотного розсіювання.

Біоіндикаційні методи

Біоіндикація - метод, який дозволяє судити про стан навколишнього середовища за фактом зустрічі, відсутності, особливостей розвитку організмів - біоіндикаторів. Найсильніший антропогенний вплив на фітоценози надають забруднюючі речовини в навколишньому повітрі, такі, як діоксид сірки, оксиди азоту, вуглеводні та ін. Серед них найбільш типовим є діоксид сірки, що утворюється при згорянні палива, що сіро містить і навіть транспорту, особливо дизельного).

Стійкість рослин до діоксиду сірки різна. Навіть незначна наявність діоксиду сірки в повітрі добре діагностується лишайниками спочатку зникають кущисті, потім листуваті і, нарешті, накипні форми. З вищих рослин підвищену чутливість до S02 мають хвойні (кедр, ялина, сосна). Стійкі до забруднення бересклет, бірючина, клен ясенелистий.

Для ряду рослин встановлені межі їхньої життєдіяльності та гранично допустимі концентрації діоксиду сірки в повітрі. Величини ГДК (мг/куб. м): для тимофіївки лучної, бузку звичайного - 0,2; барбарису – 0,5; вівсяниці лучної, смородини золотистої – 1,0; клена ясенелистного - 2,0.

Чутливі до вмісту у повітрі інших забруднювачів (наприклад, хлороводню, фтороводню) такі рослини, як пшениця, кукурудза, ялиця, ялина, суниця садова, береза ​​бородавчаста.

Стійкими до вмісту фтороводню в повітрі є бавовник, кульбаба, картопля, троянда, тютюн, томати, виноград, а до хлороводню - хрестоцвіті, парасолькові, гарбузові, геранієві, гвоздикові, вересові, складноцвіті.

Методи контролю газового складу атмосферного повітря

Відбір проб повітря під час аналізу газо- і пароподібних домішок здійснюється з допомогою протягування повітря через спеціальні тверді чи рідкі поглиначі, у яких газова домішка конденсується чи адсорбується.

В останні роки як сорбенти для концентрування мікродомішок використовують розчинні неорганічні хемосорбенти, плівкові полімерні сорбенти, що дозволяють вловлювати із забрудненого повітря різні хімічні речовини. Важливим достоїнством полімерних сорбентів є їх гідрофобність (волога повітря не концентрується в пастки і не заважає аналізу) і здатність зберігати протягом тривалого часу без зміни початкового складу проби.

Контроль концентрацій газо- та пароподібних домішок атмосферного повітря здійснюється за допомогою газоаналізаторів, що дозволяють здійснювати миттєвий та безперервний контроль вмісту в ньому шкідливих домішок.

1.4. Критерії санітарно-гігієнічної оцінки стану повітря

Речовини, що у атмосферному повітрі, потрапляють у організм людини переважно через органи дихання. Забруднене повітря, що вдихається, через трахею і бронхи потрапляє в альвеоли легень, звідки домішки надходять у кров і лімфу.

У нашій країні проводяться роботи з гігієнічної регламентації (нормування) допустимого рівня вмісту домішок в атмосферному повітрі. Обґрунтуванням гігієнічних нормативів передують багатопланові комплексні дослідження на лабораторних тваринах, а у разі оцінки ольфакторних реакцій організму на дії забруднюючих речовин та на добровольцях. При таких дослідженнях використовуються найсучасніші методи, розроблені в біології та медицині.

В даний час визначено гранично допустимі концентрації в атмосферному повітрі понад 500 речовин.

Гранично допустима концентрація (ГДК) - це максимальна концентрація домішки в атмосферному повітрі, віднесена до певного часу посередництва, яка при періодичному впливі або протягом усього життя людини не чинить і не вплине на неї шкідливого впливу (включаючи віддалені наслідки) і на навколишнє середовище загалом.

Гігієнічні нормативи повинні забезпечувати фізіологічний оптимум для життя людини, і, у зв'язку з цим, до якості атмосферного повітря в нашій країні висуваються високі вимоги. У зв'язку з тим, що короткочасні впливи шкідливих речовин, що не виявляються по запаху, можуть викликати функціональні зміни в корі головного мозку і в зоровому аналізаторі, були введені значення максимальних разових гранично допустимих концентрацій (ПДКмр.). З урахуванням ймовірності тривалого впливу шкідливих речовин на організм людини були введено значення середньодобових гранично допустимих концентрацій (ПДКс).

Таким чином, для кожної речовини встановлено два нормативи: Максимально разова гранично допустима концентрація (ПДКмр) (осереднена за 20-30 хв) з метою попередження рефлекторних реакцій у людини та середньодобова гранично допустима концентрація (ПДКсс) з метою попередження загальнотоксичного, мутагенного іншої дії при необмежено тривалому диханні.

Значення ПДКмр і ПДКсс для домішок, що найчастіше зустрічаються в атмосферному повітрі, наведені в таблиці 2.1. У правій крайній графі таблиці наведено класи небезпеки речовин: 1-надзвичайнонебезпечні, 2-високонебезпечні, 3-помірнонебезпечні та 4-малонебезпечні. Ці класи розроблені для умов безперервного вдихання речовин без зміни їхньої концентрації в часі. У реальних умовах можливі значні збільшення концентрацій домішок, які можуть призвести до короткого інтервалу часу до різкого погіршення стану людини.

Таблиця 1.4

Гранично допустимі концентрації (ГДК) в атмосферному повітрі населених місць

У місцях, де розташовані курорти, на територіях санаторіїв, будинків відпочинку та в зонах відпочинку міст із населенням понад 200 тис. осіб. Концентрації домішок, що забруднюють атмосферне повітря, не повинні перевищувати 0,8 ГДК.

Може виникнути ситуація, коли в повітрі одночасно знаходяться речовини, що володіють підсумованою (адитивною) дією. У такому разі сума їх концентрацій (С), нормована на ГДК, не повинна перевищувати одиниці згідно з таким виразом:

До шкідливих речовин, що мають сумацію дії, відносяться, як правило, близькі за хімічною будовою та характером впливу на організм людини, наприклад:

• діоксид сірки та аерозоль сірчаної кислоти;
• діоксид сірки та сірководень;
• діоксид сірки та діоксид азоту;
• діоксид сірки та фенол;
• діоксид сірки та фтористий водень;
• діоксид та триоксид сірки, аміак, оксиди азоту;
• діоксид сірки, оксид вуглецю, фенол та пил конверторного виробництва.

Разом про те багато речовини за одночасної присутності у атмосферному повітрі не мають сумацією дії, тобто. гранично допустимі значення концентрацій зберігаються для кожної речовини окремо, наприклад:

• оксид вуглецю та діоксид сірки;
• оксид вуглецю, діоксид азоту та діоксид сірки;
• сірководень та сірковуглець.

У тому випадку, коли немає значення ГДК, для оцінки гігієнічної небезпеки речовини можна користуватися показником орієнтовно-безпечного максимального разового рівня забруднення повітря (ВЗУВ).

Розроблено також значення гранично допустимих концентрацій речовин у повітрі робочої зони (ПДКрз).

Значення ПДКрз має бути таким, щоб не викликати у робітників при щоденному вдиханні протягом 8 годин захворювань або не призводити до погіршення стану здоров'я у віддалені терміни. Робочою зоною вважається простір до 2 м заввишки, де розміщується місце постійного чи тимчасового перебування працюючих. Так ПДКрз діоксиду сірки становить 10 діоксиду азоту - 5 а ртуті - 0,01 мг/м3, що значно вище, ніж ПДКмр і ПДКсс відповідних речовин (див. табл. 1.4).

2. Система державного моніторингу стану та забруднення атмосферного повітря в Росії

2.1. Організаційна структура моніторингу забруднень атмосферного повітря

Державний моніторинг атмосферного повітря - це:

1) складова частина державного моніторингу довкілля;

2) вид моніторингу повітря;

3) система спостережень за станом атмосферного повітря, його забрудненням і за природними явищами, що відбуваються в ньому, а також оцінка та прогноз стану атмосферного повітря, його забруднення, що здійснюються федеральними органами виконавчої влади в галузі охорони навколишнього середовища, іншими органами виконавчої влади в межах своєї компетенції у порядку, встановленому Урядом РФ.

Державний контроль за охороною атмосферного повітря має забезпечити дотримання:

• умов, встановлених дозволами на викиди шкідливих (забруднюючих) речовин в атмосферне повітря та на шкідливі фізичні на нього;
• стандартів, нормативів, правил та інших вимог охорони атмосферного повітря, зокрема проведення виробничого контролю за охороною атмосферного повітря;
• режиму санітарно-захисних зон об'єктів, які мають стаціонарні джерела викидів шкідливих (забруднюючих) речовин в атмосферне повітря;
• виконання федеральних цільових програм охорони атмосферного повітря, програм суб'єктів Російської Федерації охорони атмосферного повітря та виконання заходів щодо його охорони;
• інших вимог законодавства Російської Федерації у сфері охорони атмосферного повітря.

Державний контроль за охороною атмосферного повітря здійснюють федеральний орган виконавчої влади в галузі охорони навколишнього середовища та його територіальні органи в порядку, визначеному Урядом Російської Федерації.

Органи виконавчої суб'єктів Російської Федерації організують і проводять державний контроль (державний екологічний контроль) за охороною атмосферного повітря, крім контролю на об'єктах господарської та іншої діяльності, що підлягають федеральному державному екологічному контролю.

Мережа моніторингу якості атмосферного повітря створена та здійснюється в системі організацій Росгідромета. Вона включає 260 міст Росії. Регулярні спостереження якості атмосферного повітря проводяться на 710 станціях. Контрольно-наглядова мережа інших відомств включає ще 50 станцій. У складі Державної служби спостереження за станом атмосферного повітря діють також спеціалізовані підсистеми моніторингу, зокрема станції у біосферних заповідниках, у тому числі за транскордонним перенесенням речовин, що забруднюють повітря.

Мал. 2.1. Організаційно-структурна схема моніторингу забруднення атмосферного повітря

p align="justify"> Особливу роль виконують контрольні виміри, що здійснюються в рамках спільної програми спостережень та оцінки поширення забруднювачів повітря на великі відстані в Європі. За особливою програмою (Програма ЄМЕП) працюють країни, які підписали Конвенцію про транскордонне забруднення повітря на великі відстані.

Деякі наглядові станції, що діють у складі підсистем моніторингу, включені до складу міжнародних систем спостереження, наприклад, станції моніторингу фонового забруднення атмосфери.

На «фонових» станціях у біосферних заповідниках обов'язковим є визначення наступних хімічних речовин у повітрі: зважені частки (аерозолі), діоксид сірки, озон, оксиди вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, бензапірен, хлорорганічні сполуки (ДДТ та ін.), тяжкі свинець, ртуть, кадмій, миш'як), фреони. В атмосферних опадах додатково визначають біогенні елементи (азот, фосфор), радіонуклеїди.

Моніторинг найважливіших компонентів атмосфери здійснюється, крім того, у складі глобальних міжнародних спостережних мереж. Склад спостережуваних компонентів та кількість пунктів спостереження такі: визначення озону (130 наземних станцій, штучний супутник землі «Метеор» з озонометричною апаратурою), визначення оптичної щільності аерозолі (10 станцій), оцінка атмосферно-електричних характеристик (3 станції).

Створено відповідну підсистему моніторингу для оцінки своєчасного стану та прогнозу вмісту парникових газів в атмосфері (СО2, СН4, хлорфторвуглеводнів).

Основні застосування досліджень забруднення атмосфери

• Обґрунтування державних рішень у галузі охорони навколишнього середовища та екологічної безпеки;
• Оцінка ризику здоров'ю населення та навантаження на навколишнє середовище;
• Вибір та оптимізація атмосфероохоронних рішень та технологій у галузях економіки, міському господарстві та ін.;
• Нормування викидів шкідливих речовин, у атмосферу;
• обґрунтування розмірів санітарно-захисних зон;
• Проектування та реконструкція об'єктів різного призначення;
• Розрахунковий та гібридний моніторинг забруднення атмосфери, засвоєння та інтерпретація даних інструментального моніторингу. З метою нормування викидів у розрахунках концентрацій дані інструментального моніторингу враховуються через фонові концентрації Сф.;
• Прогноз та регулювання забруднення атмосфери;
• Оцінка наслідків потенційних та супровід реальних аварій тощо;
• Оцінка впливу можливих змін клімату на забруднення повітряного басейну міст та промислових районів;
• Міжнародні проекти;
• Військові програми.

2.2. Проблеми системи державного моніторингу стану та забруднення атмосферного повітря

1.Щільність існуючої мережі недостатня:

Чисельність населення містах, де рівень забруднення не оцінюється через відсутність спостережень чи його недостатньої кількості, становить 35% від чисельності міського населення РФ;

Сучасний стан мережі та обсяги фінансування дозволяють забезпечувати фактичне виконання обсягів робіт з моніторингу забруднення атмосфери міст на 41% по відношенню до нормативного.

2. Технічне обладнання станцій на сьогодні значною мірою морально застаріло і, як правило, виробило свій ресурс, відзначаються пропуски в спостереженнях через часті збої в подачі електроенергії на ПНЗ.

3. Існуюча система моніторингу з ручним відбором проб не відповідає сучасним вимогам щодо передачі оперативної інформації про забруднення атмосфери в прогностичні центри з метою її засвоєння та забезпечує вимірювання лише малої частки тих шкідливих домішок, які треба прогнозувати.

4. Недостатнє забезпечення аналітичних лабораторій сучасними засобами вимірів.

2.3. Шляхи подальшого розвитку системи державного моніторингу стану та забруднення атмосферного повітря

1. Корінна модернізація приладно-технічного оснащення спостережної мережі та лабораторного обладнання

2. Повсюдний перехід від скороченої до повної програми відбору та аналізу проб повітря;

3. Організація підсистеми моніторингу концентрацій дрібнодисперсного пилу, фракції РМ10 та РМ2,5;

4. Охоплення системою спостережень за забрудненням атмосферного повітря міст із чисельністю населення понад 100 тис. осіб;

5. Розробка нових, що мають місцеве значення, та перегляд існуючих методик визначення концентрацій домішок з активним та пасивним пробовідбором. Особливо перспективними є методики з використанням багатокомпонентних методів аналізу, зокрема хроматографічні;

6. Удосконалення системи забезпечення якості даних мережі моніторингу з метою підвищення достовірності результатів вимірювань концентрацій домішок;

7. Оновлення нормативно-методичної бази інструментального та розрахункового моніторингу, прогнозування забруднення атмосфери, включаючи питання обробки та подання даних, координації відомчих, територіальних та локальних систем спостережень з урахуванням рекомендацій ВООЗ та закордонного досвіду;

8. Подальше вдосконалення поглибленого аналізу результатів спостережень з метою повнішої оцінки змін рівня забруднення повітря;

9. Розробка нових програмних засобів обробки та аналізу даних спостережень з метою повної автоматизації узагальнення та створення інформаційних документів та ресурсів. Впровадження сучасних технічних засобів та технологій у регіональних центрах моніторингу;

10. Забезпечення вихідними даними для розрахунків забруднення атмосфери;

11. Розвиток мережі станцій ДСА, фонового моніторингу як реперних точок відновлення характеристик забруднення атмосфери територією Росії.

Основні напрями розвитку спостережної мережі відповідно до Стратегії діяльності в галузі гідрометеорології та суміжних з нею областях на період до 2030 року (з урахуванням аспектів зміни клімату), затвердженої розпорядженням Уряду РФ від 3 вересня 2010 р. № 1458-р:

Проведення регулярних спостережень за забрудненням атмосферного повітря та їх оптимізація шляхом збільшення частоти спостережень,

Організації спостережень у 43 містах із населенням понад 100 тис. жителів,

Розширення міжнародних вимог переліку визначених речовин (РМ10, РМ2,5),

Поетапне використання автоматизованих систем безперервного вимірювання вмісту основних забруднюючих речовин у атмосферному повітрі населених пунктів.

2.4. Нормативно-правові документи, що регулюють моніторинг атмосферного повітря

Правова охорона атмосфери - реалізація конституційних прав населення та норм в екологічній сфері призвела до істотного розширення основи законодавчого регулювання в галузі охорони атмосферного повітря. Основними законодавчими та іншими нормативними правовими актами є такі:

* Повітряний кодекс Російської Федерації (19 березня 1997 р.) у ньому особливі вимоги пред'являються до стану польотної техніки, регулювання роботи двигунів зниження забруднення атмосфери.

* Федеральний закон від 04.05.1999 N 96-ФЗ (ред. Від 23.07.2013) «Про охорону атмосферного повітря». Закон встановлює правові основи охорони атмосферного повітря та спрямований на реалізацію конституційних прав громадян на сприятливе довкілля та достовірну інформацію про її стан.

* Федеральний Закон «Про знищення хімічної зброї» (2 травня 1997 р.) встановлює правові основи проведення комплексу робіт із забезпечення захисту довкілля.

* Кримінальний кодекс (січень 1997 р.) має низку статей, що стосуються охорони атмосферного повітря містить визначення «Екологічні злочини».

* У Держкомекології Росії розглянуто та затверджено декілька нормативно-правових документів, що стосуються охорони атмосфери, зокрема за методикою розрахунку викидів в атмосферу забруднюючих речовин.

* ГОСТ (1986 р.) «Охорона природи. атмосфера. Норми та методи визначення викидів шкідливих речовин з відпрацьованими газами дизелів, тракторів та самохідних сільськогосподарських машин».

Висновок

Розвиток державної спостережної мережі має здійснюватися у зв'язку з державними програмами соціально-економічного розвитку федеральних округів і суб'єктів РФ з урахуванням інформації, одержуваної територіальними системами спостережень суб'єктів Російської Федерації та локальними системами спостережень.

Використана література

1. Федеральний закон від 04.05.1999 N 96-ФЗ (ред. Від 23.07.2013) "Про охорону атмосферного повітря"http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_150000/
   Горелін Д.О., Конопелько Л. А. Моніторинг забруднення атмосфери та джерел викидів. М.: Вид-во стандартів, 1992. 432 с.
2. Пєшков Ю.В. Система державного моніторингу стану та забруднення атмосферного повітря, Санкт-Петербург, 2013 р.
3. Екологічний моніторинг Методи та засоби. Навчальний посібник. А.К. Муртазов; Рязанський державний університет імені С.О. Єсеніна. Рязань, 2008. 146 с.
4. Екологічне право Росії: словник юридичних термінів. М.: Городець. А. К. Голіченков. 2008.
5. Екологічний моніторинг атмосферного повітря Мазуліна О.В., Полонський Я.В. Волгоград, 2012 р.

http://sibac.info/index.php/2009-07-01-10-21-16/3003-2012-05-31-06-09-14.

на правах рукопису

ОЦІНКА СТАНУ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ В УМОВАХ

СУЧАСНОГО ТЕХНОГЕННОГО ВПЛИВУ

(НА ПРИКЛАДІ АСТРАХАНСЬКОЇ ОБЛАСТІ)

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Астрахань – 2011

Робота виконана на кафедрі природокористування та землеустрою

Астраханського державного університету

Науковий керівник:

Науковий консультант:

доктор біологічних наук, професор

Офіційні опоненти:

доктор географічних наук, професор

кандидат географічних наук, доцент

Провідна організація:

E-mail: *****@***ru

Вчений секретар дисертаційного

ради, кандидат географічних наук,

Загальна характеристика роботи

Актуальність дослідження.Протягом останніх двохсот років у зміні складу атмосфери дедалі більшої ролі поряд із природними факторами набуває фактор антропогенний, пов'язаний із надходженням в атмосферу побічних продуктів промислового виробництва, сільського господарства та життєдіяльності людини. У деяких випадках цей вплив стає настільки помітним, що порушує природні біогеохімічні цикли, що встановилися.

Збільшення викидів шкідливих речовин в атмосферу міст і населених пунктів, що неминуче є небезпечним супутником зростаючого рівня виробничої діяльності, зажадало розвитку досліджень у сфері забруднення повітря. Людство постійно відчуває у собі негативні наслідки антропогенної діяльності, що відбивається на здоров'я нації, добробуті населення і репродуктивної функції. Проблема охорони та відновлення довкілля на даний момент є основним з найважливіших завдань.

Зростання промисловості, перетворення міст на великі міста, нарощування авто парку тягнуть у себе формування критичного рівня стану повітряного басейну. Частина інгредієнтів, що надходять у повітря, схильні до ефекту суммації, частина здатна накопичуватися в грунті та воді, а потім, опосередковано надавати несприятливий вплив на всі живі істоти.

У вирішенні цього питання незаперечна перевага належить аналітичному моделюванню, яке дозволяє врахувати орографічні та кліматичні особливості того чи іншого регіону, вибрати оптимальні умови для роботи промислових об'єктів, правильно та обґрунтовано сформулювати рекомендації щодо вжиття заходів, спрямованих на покращення екологічної обстановки.

Особливий інтерес при цьому становить розробка Астраханського газоконденсатного родовища, де сформувався потужний природно-техногенний комплекс, який значний техногенний вплив на природне середовище району.

У зв'язку з цим найважливішою проблемою є вивчення закономірностей формування екологічних функцій атмосфери у регіонах розташування найбільших газо-хімічних комплексів та зростаючі вимоги до зниження цього негативного впливу, що визначають підхід до розробки системи моніторингу та визначення пріоритетів екологічної небезпеки техногенного впливу.

Об'єктом дослідженняє стан атмосферного повітря в межах санітарно-захисної зони Астраханського газоконденсатного комплексу (АГК), розташованого на найбільшому газоконденсатному родовищі, що характеризується вмістом сірководню до 25%.

Предмет дослідження- Виявлення змін якості атмосферного повітря за різних метеорологічних умов в результаті впливу підприємства газопереробної промисловості.

Мета роботивиявлення особливостей накопичення та поширення кислотоутворювальних сполук у приземному шарі атмосфери в техногенних умовах роботи Астраханського газопереробного комплексу.

Відповідно до поставленої мети в роботі ставилися і вирішувалися наступні завдання:

· Проаналізувати становлення та розвиток гідрометеорологічної мережі спостережень в Астраханському регіоні;

· Дослідити особливості впливу метеорологічних умов Астраханської області на формування домішок у приземному шарі атмосфери;

· проаналізувати динаміку накопичення та розсіювання вмісту сіро- та азотовмісних сполук у приземному шарі атмосфери в межах санітарно-захисної зони Астраханського газопереробного комплексу (СЗЗ АГК);

· розробити базу даних щодо вмісту концентрацій сіро- та азотовмісних сполук для лабораторії охорони навколишнього середовища підприємства видобуток Астрахань»;

· Запропонувати систему заходів щодо зниження впливу Астраханського газового комплексу шляхом удосконалення принципів та методів екологічного моніторингу атмосферного повітря.

Теоретична та методологічна основа дослідження.

Робота виконана на основі теоретичних та методологічних принципів геоекологічного, картографічного та геоінформаційного аналізу, що розробляються в дослідженнях, , та ін.

При вивченні ступеня техногенного забруднення атмосферного повітря в Астраханській області застосовувався наступний комплекс методів: статистична обробка багаторічних кліматичних даних, даних з постів стеження за станом атмосферного повітря; імовірнісно-статистичні - при встановленні кореляційних залежностей; комп'ютерне моделювання зон поширення забруднюючих речовин промислових джерел; графіко-будівельні – при поєднанні модельних результатів та схем території дослідження.

Фактичний матеріал.Матеріалом для дослідження послужили архівні документи ДУ «Астраханський центр з гідрометеорології та моніторингу навколишнього середовища», Звіти лабораторії охорони навколишнього середовища видобуток Астрахань», Територіального органу Федеральної служби державної статистики з Астраханської області, Міністерства промисловості та природних ресурсів Астраханської області, а також матеріали доповіді про стан природного середовища РФ по Астраханській області та особисті польові та лабораторні дослідження автора (р.р.).

Наукова новизна роботиполягає в наступних положеннях:

· Проведено історико-географічний аналіз становлення та розвитку гідрометеорологічної мережі спостережень на території Нижнього Поволжя;

· Оцінено вплив газоподібних викидів (SO2, NO2, H2S) на стан приземного шару атмосфери санітарно-захисної зони Астраханського газового комплексу;

· проаналізовано сезонну мінливість рівнів вмісту сіро- та азотовмісних речовин у приземному шарі атмосфери;

· виконано геоінформаційне картування поширення азото- та сірковмісних сполук на території санітарно-захисної зони Астраханського газового комплексу в сучасних умовах та в умовах можливого перевищення концентрацій вмісту сіро- та азотовмісних речовин у разі збільшення обсягів роботи підприємства;

· Розглянуто шляхи оптимізації негативного впливу підприємства на навколишнє середовище санітарно-захисної зони у зв'язку зі збільшенням обсягів видобутку та переробки природного газу.

Основні положення, що виносяться на захист:

1. Оцінка сучасного стану атмосферного повітря Астраханської області в умовах сучасного техногенного впливу та виділення структури та динаміки прояву впливу газоподібних викидів (SO2, NO2, H2S) на стан атмосфери на території санітарно-захисної зони Астраханського газового комплексу.

2. Прояв сезонної мінливості рівнів вмісту сіро- та азотовмісних речовин у повітряному середовищі, що відображають динаміку значень та визначають закономірності прояву змін стану повітряного середовища.

3. Створення картографічної моделі поширення азото- і сірковмісних сполук на території дослідження, що визначає зони, схильні до найбільшого впливу забруднення приземного шару атмосферного повітря.

Теоретичне та практичне значення роботи

Основні положення роботи є науковим обґрунтуванням при розробці та коригуванні генерального плану-схеми розвитку підприємства Астраханського газового комплексу, які дозволять більш ефективно прогнозувати вплив Астраханського газового комплексу на навколишнє середовище та здоров'я населення, створення бази даних концентрацій забруднюючих речовин приземного шару атмосфери. . Дані, отримані в результаті польових та лабораторних досліджень, дають можливість визначити загальні тенденції та динаміку зміни повітряного середовища.

Матеріал дисертаційного дослідження використовувався автором при розробці робочих програм та лекційних курсів з дисциплін «Геоекологія», «Екологічний моніторинг» та «Основи природокористування» в Астраханському державному університеті.

Апробація роботи та публікації.Основні положення та дані, отримані під час дослідження та доповідалися на Міжнародних, Міжрегіональних та Всеросійських науково-практичних конференціях: VIII Міжнародна конференція «Еколого-біологічні проблеми басейну Каспійського моря» (Астрахань, 2005), Міжнародна науково-практична конференція «Актуальні проблеми охорони біоресурс Волго-Каспійського басейну: міждисциплінарний підхід» (Астрахань, 2007), «Еколого-біологічні проблеми басейну внутрішнього стоку Євразії» (Астрахань, 2008), «Перший Міжнародний науково-практичний семінар, присвячений 450-річчю р. ), «Туризм та рекреація: методичні підходи та практичні рішення» (Астрахань, 2008), III Науково-технічна конференція молодих працівників та фахівців видобуток Астрахань» (Астрахань, 2009), Міжнародна наукова конференція «Інноваційні технології в управлінні, освіті, промисловості « АСТІНТЕХ-2010» (Астрахань, 2010).

Структура та обсяг дисертації.Робота складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку літератури (175 найменувань) та додатків. Обсяг роботи 143 сторінок машинодруку. Робота включає 34 малюнки та 36 таблиць.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовується актуальність дослідження, визначається його об'єкт та предмет, мета та завдання, теоретична та методологічна основа, формулюються положення, що виносяться на захист, розкриваються наукова новизна дослідження, його практична значимість, наводяться відомості про апробацію та структуру роботи.

У першому розділі «Історія вивчення та розвиток гідрометеорологічної регіональної мережі спостережень» узагальнено матеріал про історію вивчення та дослідження атмосферного повітря, розвиток гідрометеорологічної мережі спостережень на території Нижнього Поволжя (табл. 1).

Таблиця 1

Розвиток гідрометеорологічної мережі спостережень на території

Астраханського регіону

Етапи формування та розвитку

Основні події, пов'язані з розвитком гідрометеорологічної мережі спостережень на території Астраханського регіону

Початок метеорологічних спостережень у м. Астрахані з 1772 року. Гідрометеорологічні спостереження в Астраханській губернії та на Північному Каспії розширювалися у зв'язку з розвитком судноплавства проведенням вишукувальних робіт для будівництва судноплавного каналу через дрібноводне узмор'я та залізниці Саратов-Астрахань.

(кінець ΧIΧ – початок ΧΧ ст.)

Початок метеорологічних спостережень в Ахтубінську та

Новомиколаївці (1891 р.), Досанге (1916 р.), створення чотирьох гідрологічних постів.

Освіта метеорологічних станцій Харабалі (1921), Капустін Яр (1925), Лиман (1932). Створення Астраханського відділення гідрометслужби (1936) Перетворення Астраханського відділення гідрометеослужби в Астраханське бюро погоди (1941). Перетворення гирлової станції на Астраханську гідрологічну (1943 р.), на гідрометеорологічну станцію (1945 р.).

Проведення великих агрометеорологічних спостережень на 10 підрозділах – трьох станціях та семи постах (1950 р.). Передача Астраханського гідрометбюро Північно-Кавказькому управлінню гідрометеослужби (1956). Освіта Астраханської гідрометеорологічної обсерваторії (1959). Вивчення хімічного забруднення вод Нижньої Волги та Північного Каспію. Розвиток системи радіаційних спостережень. Організація фонового моніторингу (1986). Збільшення переліку визначених інгредієнтів - формальдегіду (1981), окису азоту (1982).

(1990 р. і до теперішнього часу)

Освіта Астраханського центру гідрометеорологічної служби (АЦГМС) (1992). Зменшення кількості метеорологічних станцій біля області. Освіта метеорологічних станцій на промислових комплексах (видобуток Астрахань»), організація метеорологічних спостережень установами державного значення (ФДМ «Каспійська Флотилія»).

У другому розділі розглянуто кліматичні особливості Астраханської області, наведено характеристику радіаційного та температурного режимів, циркуляційних характеристик, атмосферних опадів. Розглядається процес впливу метеорологічних умов на поширення домішок в атмосферному повітрі та методологію контролю атмосферного повітря на досліджуваній території.

Мал. 1. Прояв кліматичних явищ на території Астраханської області

(за Колчином Є. А, 2011, з доповненнями автора)

В цілому клімат Астраханської області один із найбільш посушливих і континентальних на всій території Росії, з високими температурами влітку, низькими - взимку, великими річними та літніми добовими амплітудами температури повітря, малою кількістю опадів та великою випаровуваністю (рис.1).

На території області середня річна температура повітря рівна +9,4 °С, на півночі +8,3 °С, на півдні +10,2 °С. Тривалість теплого періоду з температурою повітря вище 0 ° С Астраханської області становить 235 – 260 днів. Амплітуда річного перебігу температур повітря досягає 75 °С. Загальний прихід сумарної сонячної радіації загалом протягом року становить 5164 МДж/м2. Тривалість сонячного сяйва в Астрахані протягом року сягає 2682 годин. На території області за рік випадає від 180–200 мм опадів на півдні, до 280–290 мм на півночі.

Троянда вітрів, відображена на рис.2 показує переважні напрямки вітрів на досліджуваній території: східних та західних напрямків. У районі розташування Астраханського газового комплексу швидкість вітру більша, ніж у районі м. Астрахані. Пояснюється це тим, що район розташований у витягнутій депресії вздовж панівних вітрів на кордоні з територією Казахстану, що сприяє посиленню швидкості вітру.

Мал. 2. Аналіз сезонних показників «троянди вітрів»

у районі АГКМ

Особливості клімату сприяють формуванню умов поширення домішок у повітрі. Моніторингові спостереження на точках відбору проб атмосферного повітря АГПЗ проводяться за 17 інгредієнтами (домішками): пилу, діоксиду сірки, діоксиду азоту, аерозолів розчинних сульфатів, сірководню, оксиду вуглецю, сумарного органічного вуглецю, метану бензолу, метилмеркаптану на стаціонарних, маршрутних та пересувних постах (рис.3.).

Мал. 3. Карта-схема розташування точок відбору проб атмосферного повітря

На території Астраханської області, у тому числі на території Астраханського газоконденсатного родовища виділено ареали прояву синоптичних процесів, що сприяють накопиченню шкідливих домішок у нижніх шарах атмосфери: 1. антициклональний над центром Європейської території Росії або вплив над територією Астраханської області; 2. південно-західна периферія Сибірського антициклону; 3. Циклональна діяльність над територією Астраханської області.

Це призводить до збільшення баричних градієнтів та посилення південно-східного вітру до штормових значень, що сприяє виникненню запорошених бур та збільшення концентрації пилу в приземному шарі (Бухаріцин, 1990, Чортов, 1996, Голованова, 1997, 004).

У третьому розділі "Екологічний стан атмосферного повітря в Астраханській області" проведено аналіз сучасного стану повітряного середовища. Розглянуто динаміку та кількість сумарних викидів забруднюючих речовин у навколишнє середовище Астраханської області по галузях промисловості від стаціонарних джерел. Розглянуто основні та специфічні компоненти викидів забруднюючих речовин у атмосферу Астраханської області.

Аналіз впливу галузей економіки області на атмосферне повітря проводився за матеріалами, наданими Астраханським обласним комітетом державної статистики та представлений у таблиці 2.

Таблиця 2

Динаміка викидів шкідливих речовин у атмосферне повітря

по галузі галузей промисловості

Найменування галузей

Фактичний викид забруднюючих речовин (тис. т/рік)

Дозволений викид забруднюючих речовин (тис. т/рік)

Паливна

Енергетика

Нафтохімічна промисловість

Машинобудування

Рибна промисловість

Сільське господарство

Транспорт

Викиди за пп. перерахованих галузей господарства становлять 91,6% від загальної кількості викидів забруднюючих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел області.

Найбільшими забруднювачами атмосферного повітря є підприємства паливно-енергетичного комплексу 80,1% від загальної кількості викидів забруднюючих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел області. У цей комплекс входять найбільші підприємства Астраханської області, такі як видобуток «Астрахань», ТЕЦ-2, ГРЕС, компресорні станції, нафтогазорозподільні станції та ін.

Частка на атмосферне повітря пересувних джерел забруднення (автотранспорт) становила 17,2% від загального валового викиду забруднюючих речовин, у Астраханської області.

З представлених діаграм фактичного викиду забруднюючих речовин за 2007 та 2010 роки можна відзначити збільшення викидів від енергетики, паливної, хімічної та нафтохімічної промисловостей та становить понад 90% від загальної кількості викидів забруднюючих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел області. Частка викидів сільського господарства, харчової та рибної промисловості області становить понад 5,1%, частка транспорту – 3,1%, інше посідає частку машинобудування – менше 2% (рис.4).

2007 (%) 2010 (%)

Мал. 4. Фактичний викид забруднюючих речовин (тис. т. / Рік)

за 2007 та 2010 роки

Відмінною рисою забруднення атмосфери Астраханської промагломерації є розширена номенклатура специфічних забруднюючих речовин. Зі специфічних інгредієнтів, ідентифікованих при спостереженні та статистичному обліку, за масою переважають насичені вуглеводні (метан, бутан, гексан), сірководень, ароматичні вуглеводні (бензол, ксенол, толуол), сажа, фосфогіпс, аміакацетон, метил. Викиди забруднюючих речовин в атмосферу в м. Астрахані за 2009 рік представлені на малюнку 5.

Мал. 5. Динаміка викидів забруднюючих речовин в атмосферу по м. Астрахані

стаціонарним джерелам (тис. т/рік).

Сучасними домінантами у структурі викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря є діоксид сірки та оксид вуглецю. Основна маса викидів забруднюючих речовин (86-88% від загальної маси викидів в цілому по області, у тому числі 88-90% - рідких та газоподібних) припадає на Астраханську промислову агломерацію (Красноярський район, де локалізовано видобуток та переробку природного газу), в тому числі близько 6% всіх промислових викидів зосереджується у м. Астрахані.

У четвертому розділі «Оцінку спостереження за станом забруднення приземного шару атмосфери в районі Астраханського газового комплексу» проведено оцінку ступеня впливу Астраханського газового комплексу на навколишню природну територію в межах санітарно-захисної зони.

Родовище майже повністю знаходиться на території Астраханської області. І лише невелика площею його східна частина розташовується біля Казахстану (рис.6.).

Мал. 6. Схема розташування розроблюваних та перспективних

газоконденсатних родовищ (за Андріановим, 2004)

Одним із основних державних завдань регіонів є створення гарантій безпеки проживання та діяльності населення в них. Складовою загальнодержавних заходів є організація захисту навколишнього середовища та населення від негативного впливу.

Виділення забруднюючих речовин в атмосферу відбувається на всіх етапах технологічного процесу при переробці газу та конденсату. У той же час не виключаються періодичні, залпові викиди при аварійних ситуаціях, зупинках технологічного процесу, ремонтних роботах, пуско-налагоджувальних операціях та висновках процесу на режим.

В атмосферу можуть надходити забруднюючі речовини, що виділяються з цільових продуктів у процесі їх отримання, зберігання, відвантаження (Н2S, SО2, СО, NOх, вуглеводні граничні та ароматичні, пил сірки і т. д.): з реагентів, що використовуються (пари метанолу, аміни та ін.); продукти спалювання газу на смолоскипах; від спалювання палива на допоміжних об'єктах (котельня, автомобільна техніка тощо). Усі організовані джерела викидів шкідливих речовин на АГК за технологічною ознакою об'єднані у 8 груп: труби установок одержання сірки; труби технологічних печей та підігрівачів; димова труба котельні; смолоскипи; вентиляційні викиди; резервуарний парк; навантаження сірки.

Крім організованих джерел викидів, невелика кількість забруднюючих речовин викидається в атмосферу від «неорганізованих» джерел: газовиділення через нещільність сальників арматури та насосів; нещільності на трубопроводах та устаткуванні; пробовідбірні пристрої під час відбору проб; з відкритих споруд на системах каналізацій; з градирень та іншого обладнання; виділення сірководню та діоксиду сірки при наливі на «Карти» та застигання комової сірки; викидів сірчаного пилу при розробці штабелів та навантаженні; дихання резервуарів із нафтопродуктами; випаровування вуглеводнів у нафтолавушках, відстійниках та інших сантехнічних спорудах. Ступінь забруднення атмосферного повітря в районах розташування газопереробного заводу визначається виробничою потужністю підприємства, особливостями технологічних схем та проектних рішень, герметичністю обладнання та комунікацій, якістю та культурою експлуатації діючих установок.

Валові викиди забруднюючих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел видобуток «Астрахань» за 2010 рік склали 105,0 тис. т, що менше нормативно-дозволених обсягів на 20,0 тис. т, але на 8,9 тис. т більше рівня 2009 року -за зростання обсягів виробництва та деякої зміни вмісту компонентів у перероблюваній сировині (рис.7).

Мал. 7. Обсяги видобутку та переробки газу АГПЗ у млрд. м3

Наметившаяся з 2006 року тенденція зростання вмісту сірководню, сірчистого ангідриду і діоксиду азоту в атмосферному повітрі на кордоні СЗЗ АГК і прилеглих до неї населених пунктів збереглася в даний час (за вмістом сірководню, сірчистого ангідриду), що вимагає з'ясування причин дії для забезпечення екологічних можливостей зростання обсягів виробництва та розвитку АГК із дотриманням критеріїв 5 км СЗЗ (рис. 8 а, б, в).

Мал. 8. Рівні забруднення атмосфери населених пунктів

а) сірководнем; б) діоксидом сірки; в) діоксидом азоту

У п'ятому розділі «Динаміка обсягів видобутку та переробки газу та вміст забруднюючих речовин в атмосферному повітрі» проаналізовано причини зростання вмісту забруднюючих речовин в атмосферному повітрі в районі Астраханського газового комплексу. Тенденція до зростання концентрацій забруднюючих речовин у атмосферному повітрі прилеглих населених пунктів, без явних відмінностей у окремих селищах пояснюються підвищенням концентрацій забруднюючих речовин, у атмосферному повітрі (рис. 9). Можливі причини підвищення концентрацій забруднюючих речовин у атмосферному повітрі населених пунктів, на межі санітарно-захисної зони та при підфакельних спостереженнях пов'язувалися як із загальним зростанням виробництва на комплексі, так і підвищенням фонових концентрацій за рахунок діяльності сторонніх організацій та у санітарно-захисній зоні та у зоні впливу комплексу (транспорт, пропарювальні станції та ст. Аксарайська Приволзька залізниця, геологорозвідувальні роботи та ін.). Це положення підтверджувалося тим, що, незважаючи на зниження у 2006 році, порівняно з 2005 роком, викидів забруднюючих речовин у межах санітарно-захисної зони від джерел Астраханського газового комплексу в основному за рахунок зниження викидів оксиду вуглецю та сірчистого ангідриду, що утворюються від роботи установок одержання сірки газопереробного заводу, фактичні концентрації даних забруднювачів у атмосферному повітрі зросли.

Відзначено також той факт, що автоматизовані пункти контролю забруднення атмосферного повітря розташовані в п. Досанг, Комсомольський, Аксарайський реєстрували підвищені концентрації діоксиду сірки та діоксиду азоту при вітрах: західного – північно-північно-західного напрямків, що виключає вплив Астраханського газового комплексу. Також було зазначено, що порівняно з 2004 роком, у роках у 2,7 рази знизилася кількість вітрів зі швидкостями 2-3 та 4-7 м/с, а повторюваність вітрів із мінімальними швидкостями зросла до 50%.

Мал. 9. Динаміка обсягів видобутку та переробки газу та вмісту забруднюючих речовин в атмосферному повітрі

Збільшення вмісту забруднюючих речовин в атмосферному повітрі у 2007 році пов'язане:

Зі збільшенням кількості виконаних операцій з інтенсифікації свердловин (2006 р. – 40 вкв./операцій, 2007 р. – 45 вкв./операцій), з їхнього капітального ремонту (2006 р. – 4 вкв./операцій, 2007 р. – 14 вкв./операцій);

Зі збільшенням валового викиду ГПЗ за рахунок зростання концентрації оксиду вуглецю та сірчистого ангідриду в димових газах, що утворюються від роботи установок одержання сірки.

Незначне зниження вмісту забруднюючих речовин в атмосферному повітрі у 2009 році може бути пов'язане зі зниженням вироблення товарної продукції (нафтопродукти, сірка), а також зі зменшенням обсягів викидів від спалювання пластового газу при віддування свердловин (спалено в 2008 р. – 486 тис. м). тоді як 2007 р. – 543 тис. м3).

Середньорічні та максимальні концентрації діоксиду азоту незначно зросли, концентрації сірководню порівняно з 2007 роком протягом рр. практично не змінилися, діоксиду сірки знизилися. Найбільш значуще зниження відзначено за максимальними концентраціями діоксиду сірки, що реєструються в атмосферному повітрі: практично вдвічі. Щодо 2007 року, у 2008 році відмічено зниження середньорічних концентрацій діоксиду сірки та сірководню в атмосферному повітрі при підфакельних спостереженнях на 29% та 9% відповідно. Концентрації діоксиду азоту за підфакельних спостережень у 2008 році практично не змінилися. Зменшення вмісту діоксиду сірки та сірководню в атмосферному повітрі у 2009 році найімовірніше пов'язане зі зменшенням обсягів викидів забруднюючих речовин у зв'язку зі зниженням продуктивності АГК на 21 % від проектної (рис. 10).

Мал. 10. Динаміка обсягів викидів сірководню та

Мал. 11. Динаміка обсягів викидів діоксиду сірки та

Збільшення викидів сірководню пов'язане із включенням додаткових джерел викидів за даними інвентаризації (раніше не врахованих) та зміною методичного підходу розрахунку викидів у проекті ПДВ.

Зміни викидів діоксиду сірки в основному пов'язані зі змінами концентрації сірчистого ангідриду в димових газах, що утворюються від роботи установок одержання сірки ГПЗ (рис. 11).

Зниження викидів діоксиду азоту відбулося за рахунок виходу у 2005 р. зі складу підприємства управління залізничного транспорту (УЖДТ) та у 2006 р. вузлової та заводської котелень у ПФ (рис. 12).

Мал. 12. Динаміка обсягів викидів діоксиду азоту та

Зростання рівня забруднення атмосферного повітря на межі санітарно-захисної зони Астраханського газового комплексу та прилеглих населених пунктах носить комплексний характер та обумовлено впливом різних джерел викидів забруднюючих речовин.

Можлива причина підвищення концентрацій забруднюючих речовин на кордоні санітарно-захисної зони Астраханського газового комплексу та прилеглих населених пунктах пов'язана як із загальним зростанням виробництва на комплексі, так і з діяльністю інших дочірніх товариств (ЮФ, АФ, Філія «Астраханьбуріння буріння», АУІРС підзем. та ін.) та сторонніх організацій у СЗЗ та в зоні впливу комплексу (транспорт, пропарювальні станції та ст. Аксарайська Приволзька залізниця та ін.).

У зв'язку з подальшим розвитком Астраханського газового комплексу на території Астраханської області та несприятливими еколого-географічними умовами було розглянуто кілька варіантів розвитку Астраханського газового комплексу зі збільшенням видобутку та переробки вуглеводневої сировини.

На існуючому майданчику подальше збільшення та переробка неможливі у зв'язку з високим вмістом забруднюючих речовин на кордоні санітарно-захисної зони та близьким розташуванням населених пунктів. Тому запропоновано варіант збільшення видобутку та переробки відсепарованого газу за рахунок освоєння віддалених структур Астраханського родовища на півночі та сході.

Для контролю за станом навколишнього природного середовища буде необхідним створити систему екологічного моніторингу, яка б охоплювала значну частину додаткової території, де вестиметься видобуток та переробка сировини.

Висновки

1. На території Астраханської області основні впливи на навколишнє середовище надають техногенні атмосферні викиди, що збільшуються, від Астраханського газового комплексу. Найбільш значущими інгредієнтами викидів є діоксид сірки, сірководень, окис вуглецю, оксиди азоту, сірчаний пил, вуглеводні, мікроелементи, меркаптани, аміак, сажа. Важливе значення мають поліциклічні ароматичні вуглеводні тип бенз(а)пірена.

2. Продовжено та здійснено моніторинг спостережень за станом навколишнього середовища в умовах наростання техногенного навантаження на атмосферу в зоні впливу діяльності Астраханського газового комплексу.

3. При дослідженні сезонної динаміки мінливості полютантів повітряному середовищі в літній період показало збільшення концентрацій діоксиду азоту та сірководню у зв'язку з несприятливими метеорологічними умовами (НМУ) (зниження швидкості вітру) та підвищення фонових концентрацій даних інгредієнтів.

4. Розроблено базу даних щодо вмісту азото- та сірковмісних концентрацій у сезонному аспекті в межах санітарно-захисної зони та прилеглих населених пунктах. Побудовано картографічні моделі поширення досліджуваних речовин та виявлено ареали найбільшого забруднення атмосферного повітря.

5. При подальшому збільшенні обсягів видобутку та переробки газового конденсату, пропонуємо обрати другий та третій варіанти розвитку, згідно з «Генеральною схемою…до 2020 року» з розосередженням потоків забруднень у Північній та східній частинах АГКМ.

1. Горбунова, екологічного контролю та моніторингу в Астраханській області [Текст] / , // Вісник Московського державного університету. - "Природні науки". - Москва. - 2009. - Вип. 4. – С. 188-192.

2. Горбунова, оцінка атмосферного повітря санітарно-захисної зони промислового комплексу Астраханської області [Текст] / , // Вісник Московського державного університету. - «Природні науки». - Москва - 2010. - Вип.1. - С. 92-97.

3. Горбунова, спостережень та контролю за станом якості приземного шару атмосферного повітря хімічними лабораторіями Астраханської області [Текст], // Геологія, географія та глобальна енергія. / - Астрахань Вип. 1. – С. 85-90.

Монографії:

4. Насибуліна, екологічні проблеми урбанізованих територій за умов техногенного впливу [Текст]: , , . // Астрахань: Видавничий дім "Астраханський університет", 2008. - 156 с.

5. Баранова, оцінка стану довкілля Красноярського району Астраханської області [Текст]: , , . - Астрахань: Видавничий дім "Астраханський університет", 2009. - 127 с.

6. Горбунова, екологічна ситуація в Красноярському районі Астраханської області за допомогою соціологічного опитування населення [Текст] // Еколого-біологічні проблеми басейну Каспійського моря: матеріали VIII Міжнародної конференції. 11-12 жовтня 2005 р. - Астрахань: Видавничий дім "Астраханський університет", 2005. - С. 182-184.

7. Горбунова, забруднення атмосферних опадів [Текст] // Сучасні проблеми екології та екологічної безпеки півдня Росії. - Астрахань: Вид-во: , 2006. - С. 81-86.

8. Горбунова, навколишнього середовища та оцінка впливу підземних сховищ підприємства «Астраханьгазпром» на природне середовище [Текст] // Нові хімічні технології: виробництво та застосування: збірка статей IX Міжнародної науково-практичної конференції. – Пенза, 2007. – С. 118 -120.

9. Горбунова, опитування як метод оцінки екологічної ситуації в Красноярському районі Астраханської області [Текст] // Економіка природокористування та природоохорони: збірка статей X Міжнародної науково-практичної конференції. - Пенза, 2007. - С. 26-28.

10. Горбунова, аспекти охорони атмосферного повітря [Текст]////Актуальні проблеми охорони біоресурсів Волго-Каспійського басейну: міждисциплінарний підхід. - Астрахань, 2007. - С. 58-61.

11. Горбунова, стан території Астраханської області та використання природних ресурсів Каспійського моря. // Сучасні проблеми геоекології гірських територій: Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції. - Гірничо-Алтайськ: РІО Гірничо-Алтайського держуніверситету, 2007. - С. 181-184.

12. Горбунова, Астраханського газопереробного заводу на атмосферне повітря [Текст] // Проблеми та стратегія збереження аридних екосистем Російської Федерації: зб. наук. ст./М-во природ. ресурсів РФ, Держ. природ. заповідник «Богдинсько-Баскунчацький»; - Ахтубінськ: Царіцин, 2007. - С. 106-107.

13. Горбунова, підприємства «Астраханьгазпром» на природні території, що охороняються [Текст] // Проблеми і стратегія збереження аридних екосистем Російської Федерації: зб. наук. ст./М-во природ. ресурсів РФ, Держ. природ. заповідник «Богдинсько-Баскунчацький»; - Ахтубінськ: Царіцин, 2007. - С. 108-109.

14. Горбунова, наслідки забруднення повітря у Росії стан здоров'я населення [Текст] // Вузовська наука – регіону: Матеріали VI Всеросійської науково-технічної конференції. - Вологда, 2008. - С. 10-15.

15. Горбунова, як фактор впливу на стан атмосферного повітря в Астраханській області [Текст] // Туризм та рекреація: методичні підходи та практичні рішення: матеріали Першого Міжнародного науково-практичного семінару, присвяченого 450-річчю м. Астрахані. 15-16 травня 2008 р. - Астрахань: Видавничий дім «Астраханський університет», 2008. - С. 120-122.

16. Горбунова, екологічного контролю та моніторингу в Астраханській області (на прикладі низки підприємств Астраханської області) [Текст] / . // Екологічні проблеми природних та урбанізованих територій: матеріали Другої науково-практичної конференції студентів, аспірантів, викладачів та наукових співробітників, присвяченої 10-річчю кафедри екології та безпеки життєдіяльності АМУ. 26-27 травня 2008 р. - Астрахань: Видавничий дім "Астраханський університет", 2008. - С. 17-20.

17. Горбунова, галузі промисловості Астраханської області, що впливають на стан атмосферного повітря [Текст] // Еколого-біологічні проблеми басейну Каспійського моря та водойм внутрішнього стоку Євразії (м. Астрахань, 25-30 квітня 2008 р.): матеріали Х Міжнародної наукової конференції, присвяченій 450-річчю Астрахані/Астраханський державний університет. - Астрахань: Видавничий дім "Астраханський університет", 2008. - С. 329-330.

18. Горбунова, -правові аспекти у сфері охорони навколишнього середовища [Текст] / , . // Екологічна безпека регіонів Росії та ризик від техногенних аварій та катастроф: матеріали VIII Міжнародної науково-практичної конференції. - Пенза, 2008. - С.11-13.

19. Горбунова, контроль та моніторинг в Астраханській області [Текст] / , // Альманах сучасної науки та освіти. - №5: Медицина, хімія, ветеринарні науки, фармацевтичні науки, біологічні науки, сільськогосподарські науки, науки про землю та методика їх викладання. - Тамбов: "Грамота", 2008. - С.12-15.

20. Горбунова, атмосферного повітря Російської Федерації та екологічні аспекти його охорони [Текст]: навчальний посібник / , . // - Москва: Вид-во "МОЗАЇКА", 2009. - 92 с.

____________________________________________________

Підписано до друку 22.03.11

Формат 60х84 1/16. Папір офсетний. Гарнітура Times.

Ум. піч. л. 1.0. Тираж. 100 екз. Замовлення №000.

Надруковано в «ПоліграфКом»,

м. Астрахань, пл. Дж. Ріда, 1.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Екологічна оцінка стану атмосферного повітря за флуктуючою асиметрією деревних порід

к.с.-г.н, доцент ДВНЗ «ПДАСА»

Яковишина Тетяна Федорівна

м Дніпропетровськ

Діагностика стану атмосфери методами біоіндикації обумовлюється високим ступенем сполученості рослинних угруповань з наявністю та концентрацією забруднюючих речовин в атмосферному повітрі при низькій собівартості досліджень. Рослини є дуже чутливими індикаторами, що вказують на наявність забруднення ранніми морфологічними реакціями: зміна забарвлення листя, поява некрозів, передчасне в'янення і дефоліація листя.

Обсяг викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря по Дніпропетровській області становить 952,290 тис. т, з них більше половини припадає на переробну промисловість: виробництво коксу, продуктів нафтопереробки та ядерних матеріалів - 0,9%, металургійне виробництво та виробництво готових металевих виробів - 91, 9%, тобто. 36,487 т на км2 або 343,960 кг на одного жителя.

Внесок у забруднення атмосфери Індустріального району м.Дніпропетровська вносять низку автомагістралей, котелень та промислових підприємств, серед яких екологічно небезпечними є найбільші транспортні артерії міста проспект ім. Газети «Правда», Донецьке шосе та ВАТ «Інтерпайп Нижньодніпровський трубопрокатний завод». Наслідком діяльності цих об'єктів є забруднення атмосферного повітря великою кількістю різноманітних газоподібних і конденсованих продуктів, таких як: оксиди вуглецю, азоту та сірки в 1,3-2,3 ГДК, фомальдегідом в 2,7_6,7 ГДК, бенз(а)переном в 1,6 ГДК, фенолом в 2,0 ГДК.

У міру зменшення токсичності для рослин газоподібні сполуки розташовуються в наступній послідовності: фтор > водень > хлор > сірчистий ангідрид > оксиди азоту > хлороводень > формальдегід > туман сірчаної кислоти > аміак > бензол > метанол > циклогексан > сірководень > оксиди вуглецю; тверді аерозолі: пил алюмінієвого виробництва > машинобудівного > цинкового > цементного > металургійного. Окис вуглецю стає токсичним для рослин, коли його концентрація перевищує 1%, для порівняння вміст СО у доменному газі становить до 30% (ВАТ «Дніпропетровський металургійний завод ім. Петровського»).

Аналіз стану забруднення атмосфери викидами промислових підприємств показує, що забруднення є сильним лімітуючим, а окремих випадках і летальним чинником для життєдіяльності рослин. Деревні рослини у зоні викидів промислових підприємств відіграють роль біофільтрів. На рослину діють хімічні та супутні фактори впливу (теплове забруднення, посуха, засолення тощо). Поглинання токсикантів у надлишкових кількостях може призвести до загибелі дерев.

Виходячи з цього, виділяють три етапи, які переживає біофільтр рослини:

1) внутрішньоклітинної утилізації токсикантів;

2) біохімічної детоксикації;

3) некроз генерації, тобто. розпад тканини.

Здатність деревостою протистояти дії забруднювачів атмосферного повітря, а також швидкість, з якою зелені насадження зможуть відновитися після їх негативного впливу може бути біоіндикаційною ознакою забруднення атмосфери.

У зв'язку з цим виникла потреба оцінки якості атмосферного повітря методами біоіндикації з подальшою розробкою заходів щодо покращення екологічної ситуації.

Мета роботи полягала у біоіндикації атмосферного повітря Індустріального району м. Дніпропетровська за станом деревної рослинності.

Для досягнення мети необхідно було вирішити такі завдання:

· Вивчити стан та склад зелених насаджень Індустріального району;

· встановити ступінь забруднення атмосферного повітря за флуктуюючою асиметрією листя клену гостролистого (Acer platanoides L.), берези бородавчастої (Betula verrucosa Ehrh.) та тополі бальзамічної (Populus balsamifera);

· розробити заходи щодо покращення стану атмосферного повітря шляхом відновлення екологічних функцій зелених насаджень.

Об'єкт дослідження – зелені зони вулицями Байкальська, Винокурова, Донецьке шосе, проспектами ім. Газети «Правда» та Миру. Під час натурного дослідження деревних порід було зазначено таке: всі дерева ростуть на міських вулицях, переважно вздовж автошляхів. Ґрунт під деревами майже повністю покритий асфальтом, що суттєво збільшує температуру прикореневого простору та багато в чому підвищує запиленість. Дерева висаджені в один ряд з великими інтервалами. До всіх цих несприятливих факторів додається зимове засолення за рахунок використання для боротьби з ожеледицею солевмісних матеріалів. На ділянці пр. ім. Газети «Правда» видова складова представлена ​​кленом гостролистим і бородавчастою березою, вік дерев 25_30 років, щільність одне дерево на 15_18 м 2 . По вул. Винокурова переважають берези та тополі, вік 20_25 років, щільність одне дерево на 20_25 м 2 . По вул. Байкальський росте тільки тополя бальзамічна, вік 25_30 років, щільність одне дерево на 22_30 м 2 . Уздовж усього Донецького шосе дерев'яний склад одноманітний, росте тільки тополя бальзамічна, вік якої становить приблизно 20_25 років із щільністю одне дерево на 10_14 м 2 . На Лівобережному 3, крім досліджуваних порід, зустрічаються також акація біла і липа. Вік дерев становить приблизно 20_25 років, щільність одне дерево на 12_16 м 2 .

Листя дерев покрите товстим шаром пилу та сажі, які є наслідком викидів від автомобільного транспорту. Ступінь пошкодження деревостою залежить від хімічного складу та агрегатного стану токсикантів, їх концентрації та тривалості впливу.

У рослині вона визначається співвідношенням двох прямо протилежних процесів:

1) швидкістю надходження промислових токсикантів у внутрішню тканину листа та інші органи;

2) детоксикацією чи включенням до метаболізму без порушення функцій та структури органів асиміляції.

Перевага одного з них у рослині залежить від анатомо-морфологічної будови листя та їх фізіолого-біохімічних властивостей. Деревні рослини в зоні викидів промислових підприємств відіграють роль біофільтрів, проте поглинання токсикантів у надлишкових кількостях може призвести до загибелі дерева, що починається з утворення хлорозів та некрозів. Як показали результати досліджень, стан деревостою незадовільний: дерева сильно ослаблені, рідка крона зі значною кількістю усохлих гілок, верхівки в більшості випадків сухі, листя дрібні, приріст практично відсутній, значні ділянки відмерлої кори.

По вул. Байкальської та Винокурова біля тополі бальзамічної спостерігався точковий некроз листової пластинки та відмирання бічних пагонів. Біля берези бородавчастої по вул. Винокурова був відзначений крайовим та верхівковим некрозами. У листя зібраного по пр. ім. Газети «Правда» на крайовий та верхівковий некрози накладався міжжилковий, що в деяких випадках призводило до утворення некрозу типу «риб'ячий скелет». Донецьким шосе біля тополі відмічено точковий некроз листової пластини і в окремих випадках відмирання пагонів. На пр. Миру, де постійно знаходиться велика кількість автотранспорту (маршрутні таксі) виявлено такі пошкодження листя: у берези бородавчастої - крайової та верхівкової некрози, у клена гостролистого - пошкодження у вигляді плямистого та крайового некрозів.

Показником забруднення атмосферного повітря згідно з О.П.Мелеховою (2007) виступає відхилення в білатеральній симетрії листової пластини деревних порід. Згідно з коефіцієнтом флуктуючої асиметрії ступінь забруднення атмосферного повітря Індустріального району м. Дніпропетровська коливається від сильної (Донецьке шосе, пр. Миру, пр. ім. речовин, що надходять із викидами автотранспорту та промислових підприємств в атмосферу.

Методами математичної статистики, виходячи з величин коефіцієнтів асиметрії та ексцесу, встановлено, що значні відхилення в білатеральній симетрії пояснюються зниженням концентрації забруднювачів в атмосферному повітрі в міру віддалення від джерела викидів ВАТ «Інтерпайп Нижньодніпровський трубопрокатний завод». Асиметричний розподіл по кривій Максвелла типово для явищ і процесів з переважним впливом будь-якої систематичної причини, якою в нашому випадку виступають викиди промислових підприємств та автотранспорту (табл. 1).

Таблиця 1. Статистичні характеристики флуктуюючої асиметрії

Враховуючи наявність численних пошкоджень листя та значення коефіцієнта флуктуючої асиметрії стає зрозуміло, що виконувати своє екологічне призначення «зелених легень міста» деревні рослини повною мірою не здатні. Тому для покращення стану атмосферного повітря шляхом відновлення екологічних функцій зелених насаджень необхідно провести спеціальні заходи щодо їх відновлення, а саме:

· Здійснити підбір видів газостійких деревних рослин з урахуванням видового складу конкретного забруднення та висадити їх групами з дотриманням сучасних агротехнологій;

· оздоровити ґрунт перед проведенням посадок;

· зменшити кількість асфальтового покриття та збільшити газонне, що знизить температурний режим кореневої системи та зменшить запиленість зелених насаджень;

· Запломбувати дупла та зрізи на деревах, своєчасно прибирати хворі дерева для недопущення зараження інших здорових особин групи; атмосфера біоіндикація білатеральний деревний

· обприскувати захисними емульсіями, що поглинають газоподібні токсини;

· Поступово відмовитися від солевмісних посипних матеріалів взимку, з якісною заміною на більш екологічні.

Підсумовуючи вище сказане, слід зазначити, що впровадження цих заходів дозволить не лише покращити стан зелених насаджень м. Дніпропетровська, а й суттєво підвищити якість атмосферного повітря Індустріального району, який сильно забруднений викидами промислових підприємств та вихлопними газами автомобілів судячи з флуктуючої асиметрії листової пластинки деревних.

Список літератури

1. Мелехова О. П. Єгорова Є. І. Біологічний контроль навколишнього середовища: біоіндикація та біотестування. - М.: Академія, 2007. - 288 с.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Характеристика флуктуючої асиметрії. Оцінка стабільності розвитку суниці за показниками асиметрії, що флуктує. Методи вимірювання морфометричних показників. Кореляційний аналіз між параметрами правої та лівої сторін листової платівки.

курсова робота , доданий 18.05.2016


Біоіндикаційні методи оцінки довкілля: компоненти забруднення атмосферного повітря, сосна звичайна та ялина як біоіндикатори. Стан спокою у деревних рослин. Уповільнена флуоресценція та її використання з метою оцінки стану рослини.

дипломна робота , доданий 14.03.2012


Морфологічні зміни рослин, що використовуються для біоіндикації, їх оцінка та використання для біоіндикації. Фізико-географічна та екологічна характеристика м. Владивостока. Фітоіндикація забруднення атмосферного повітря м. Владивосток.

курсова робота , доданий 07.06.2015


Оцінка за допомогою біоіндикації екологічного стану парку. Опис та оцінка деревостою парку. Негативно вплив міського середовища на рослинний покрив парку. Захист лісових насаджень від хвороб. Визначення величини флуктуючої асиметрії.

практична робота , доданий 05.11.2014


Природно-кліматична характеристика території Західного Сибіру. Екологічна характеристика деревини, лісогосподарські заходи. Основні закономірності розподілу та розвитку лісової рослинності та принципи ведення лісового господарства.

курсова робота , доданий 19.05.2013


Завдання моніторингу атмосферного повітря, його основні методи. Критерії санітарно-гігієнічної оцінки стану повітря. Система державного моніторингу стану та забруднення атмосферного повітря в Росії, її проблеми та шляхи подальшого розвитку.

реферат, доданий 15.08.2015


Критерії санітарно-гігієнічної оцінки стану повітря. Система ракетного зондування Шляхи подальшого розвитку системи державного моніторингу стану та забруднення атмосферного повітря. Методи контролю її газового складу, відбір проб.

курсова робота , доданий 14.08.2015


Хімічний забруднення атмосфери. Забруднення атмосфери рухливих джерел. Автотранспорт. Літаки. Шуми. Охорона атмосферного повітря. Правові заходи для охорони атмосферного повітря. Державний контроль охорони атмосферного повітря.

реферат, доданий 23.11.2003


Дослідження екологічного стану с. Мосолове за методикою Саймонса Янга. Визначення стану повітря по лишайниках, якість води методом біоіндикації, ступеня засміченості. Моніторинг повітря, водоймища. Співробітництво Росії із Великобританією.

курсова робота , доданий 25.07.2010


Забруднення атмосфери внаслідок антропогенної діяльності, зміна хімічного складу атмосферного повітря. Природне забруднення атмосфери. Класифікація забруднення атмосфери. Вторинні та первинні промислові викиди, джерела забруднення.

100 рбонус за перше замовлення

Оберіть тип роботи Дипломна робота Курсова робота Реферат Магістерська дисертація Звіт з практики Стаття Доповідь Рецензія Контрольна робота Монографія Рішення задач Бізнес-план Відповіді на запитання Творча робота Есе Чертеж Твори Переклад Презентації Набір тексту Інше Підвищення унікальності тексту

Дізнатись ціну

Систематизація, доопрацювання та узагальнення результатів дає можливість визначити статистичні характеристики забруднення атмосфери. За ними визначають динаміку зміна концентрації досліджуваної речовини. До таких характеристик відносять:

1. Середнє арифметичне значення концентрації речовини визначають за такою формулою:

де qc – середньодобові, середньомісячні, середньорічні концентрації речовини qi, які обчислюються за сумарними даними стаціонарних, пересувних та підфакельних постів спостереження.

n – кількість разових концентрацій, за відповідний період.

2. Середнє квадратичне відхилення результатів вимірів від середнього арифметичного.

, мг/м3

3. Коефіцієнт варіації, що вказує на ступінь зміни концентрації шкідливої ​​речовини:

де q – середня концентрація

4. Максимальне значення концентрації речовини обчислюють при виборі максимальної з разових, місячних, річних та багаторічних концентрацій та визначають за формулою:

де L – кількість досліджуваних населених пунктів.

5. Індекс забруднення атмосфери (ІЗА) кількісно характеризують рівень забруднення атмосфери окремою добавкою, що враховує різницю швидкості збільшення рівня небезпеки речовини, наведеного до рівня небезпеки діоксиду сірки, зі зростанням перевищення ГДК:

де Сi - константа, із значеннями: 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 відповідно, для 1, 2, 3 і 4-го класів небезпеки речовини і дозволяє перевести ступінь небезпеки i-ї речовини до ступеня небезпеки діоксиду сірки.

6. Комплексний індекс забруднення атмосфери міста (КІЗА) – кількісна характеристика рівня забруднення атмосфери, що утворюється безліччю речовин:

n – кількість шкідливих речовин в атмосфері. (Основні забруднювачі).

Для оцінки змін стану повітря отримані концентрації порівнюють з фоновими концентраціями.

Фонова концентрація- статистично можлива максимальна концентрація (Сф, мг/м3), що характеризує забруднення атмосфери. Її визначають як значення концентрацій, що не перевищує 5% випадків загальної вибірки спостережень. Вона характеризує загальну концентрацію, утворену всіма джерелами даної території. Визначається Сф кожному посту спостереження за даними отриманих період від 2 до 5 років.

З метою підвищення достовірності розрахунку Сф необхідно вибирати такий період спостережень, протягом якого суттєво не змінився характер забудови в районі посту спостереження, характеристика викидів у радіусі 5 км від посту та його розміщення. Кількість спостережень має бути не менше 200 на рік, а їхня загальна кількість не менше 800.

Для виявлення шкідливої ​​дії кількох забруднювачів використовують величину Сф за цими речовинами. При цьому враховується концентрація кожної речовини та концентрація найпоширенішої з них. Наприклад, при сумації впливу SO2 та NO2:

При встановленні ПДВ для реконструйованих підприємств їхня частка виключається із Сф за формулою:

С'ф = Сф(1 - 0,4 С/Сф), при С≥Сф;

С'ф = 0,2Сф, при С>Сф

С'ф - фонова концентрація без урахування підприємства, C - максимальна концентрація, що утворюється підприємством у точці розміщення посту.