Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха. Глава V. Контроль за охраной атмосферного воздуха Какая служба занимается мониторингом атмосферы
Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха, в том числе и за соблюдением воздухо-охранного законодательства, осуществляется органами государственной власти и управления всех уровней, органами местного самоуправления и специально уполномоченными на то государственными межведомственными органами.
Его задачи заключаются в обеспечении строгого выполнения всеми министерствами, комитетами, службами, предприятиями и другими органами, а также должностными лицами и гражданами требований законодательства в сфере охраны атмосферного воздуха.
Представительные и исполнительные органы власти областного, районного уровня, а также органы местного самоуправления и пределах предоставленной им компетенции осуществляют функции” государственного контроля на подведомственной им территории с использованием и охраной атмосферного воздуха всеми предприятиями, учреждениями, организациями, должностными лицами и гражданами. Так, Закону РФ “Об охране атмосферного воздуха”, областная, районная и им равные администрации обеспечивают разработку и проведение мероприятий по охране атмосферного воздуха, участвуют в планировании его охраны и осуществляют контроль за его охраной.
Минприроды РФ и его органы в регионах как непосредственно, так через отделы, инспекции или секторы по охране атмосферного воздуха осуществляют в пределах их компетенции:
Государственный контроль за использованием и охраной атмосферного воздуха, соблюдением экологических нормативов в этой области;
Координируют деятельность других природоохранных органов, министерств, ведомств, предприятий и иных органов, направленную на оздоровление воздушной среды;
Осуществляют единую научно-техническую политику в сфере охраны атмосферы;
Выдают разрешения на потребление атмосферного воздуха для производственных нужд;
Разрабатывают и утверждают экологические нормативы, правила и стандарты в области охраны атмосферного воздуха, участвуют в мониторинге атмосферного воздуха, т.е. в наблюдении за его состоянием и источниками его загрязнения, а также в государственном учете неблагоприятных воздействий на атмосферный воздух.
Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и ее органы в регионах осуществляют наблюдение за состоянием атмосферного воздуха и учет вредных воздействий на него, т.е. формирование системы мониторинга воздушной среды. Эти органы ежедневно составляют прогноз неблагоприятных метеоусловий, способных обусловить резкое повышение уровня загрязнения воздуха, и соответствующую информацию доводят до предприятий - источников его загрязнения. Последние, в свою очередь, вносят изменения в режим работы соответствующих цехов, участков, агрегатов в целях прекращения или уменьшения выбросов загрязняющих веществ.
Департамент санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава России и его органы в регионах, а также на водном и воздушном транспорте осуществляют государственный санитарный надзор в состоянием и охраной атмосферного воздуха в части соблюдения санитарно-гигиенических правил. Согласно, Закона “О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения” одной из задач органов санитарного надзора является осуществление санитарно-гигиенических и санитарно-противоэпидемических мероприятий, направленных на предупреждение или ликвидацию загрязнения атмосферного воздуха вредными промышленными выбросами и хозяйственно-бытовыми отходами, а также надзор за проведением мероприятий по предупреждению, снижению интенсивности и устранению шума, электромагнитных и иных ионизирующих излучений.
Контроль за соблюдением законодательства об охране атмосферного воздуха в пределах предоставленной компетенции осуществляют также руководители министерств, комитетов, служб, объединений, фирм, предприятий, учреждений, организаций, кооперативов и других органов как лично, так и через специальные природоохранные структурные подразделения (инспекции, службы, отделы, лаборатории, цеха, участки и др.). Или должностных лиц, непосредственно отвечающих за вопросы охраны окружающей среды.
Виды стандартов по охране атмосферного воздуха:
концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и уровней вредных физических воздействий на него;
Нормативы предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него.
В апреле 1997 г. введен в действие Воздушный кодекс РФ, который установил правовые основы использования воздушного пространства России, в том числе с учетом экологической безопасности.
Государственное управление в области охраны воздуха, планирование и осуществление соответствующих мероприятий выполняется Правительством РФ. В законе говорится о необходимости государственного учета вредного воздействия на атмосферный воздух, а также о порядке наблюдений и контроле состава атмосферного воздуха со стороны государственных и ведомственных органов. В законе указано, что предприятия независимо от форм собственности, а также и граждане обязаны возместить вред, причиненный нарушением законодательства об охране атмосферного воздуха. Виновные должностные лица несут материальную ответственность в установленном порядке.
Предметом непосредственного посягательства могут служить чистота воздуха и его нормальное физическое состояние (прозрачность, температура, цвет, газовый состав, атмосферное давление и т.д.). Критерием чистоты воздуха является ПДК, содержащихся в нем загрязняющих веществ. Для оценки уровня вредного воздействия на атмосферный воздух используется критерий ПДУ вредного воздействия. Для отдельных предприятий разработаны ПДВ вредных веществ.
В системе правового обеспечения охраны атмосферного воздуха большое значение придается борьбе с нарушениями законодательства об охране атмосферного воздуха, особенно их предупреждению. В этих целях используется система мер юридической ответственности. В законодательстве закреплены виды правонарушений, совершение которых влечет за собой дисциплинарную, административную, материальную (гражданско-правовую), уголовную и иную ответственность.
Дисциплинарная ответственность в соответствии с нормами трудового законодательства применяется к должностным лицам, а также к другим работникам в тех случаях, когда они нарушают или не выполняют своих служебных (должностных и иных) обязанностей по охране атмосферного воздуха.
Административная ответственность является наиболее часто применяемым видом юридической ответственности за нарушения законодательства об охране атмосферного воздуха. Она устанавливается Федеральным Собранием России и по его уполномочию другими нижестоящими органами. Виды правонарушений, за совершение которых предусмотрена административная ответственность, конкретизируются в соответствующих статьях Кодекса Российской Федерации об административных правонарушениях.
Гражданско-правовая (материальная) ответственность за нарушение законодательства об охране атмосферного воздуха наступает в случае, когда загрязнением воздушной среды причинен имущественный вред (материальный ущерб).
Уголовная ответственность за загрязнение атмосферного воздуха наступает в случае совершения общественно опасных деяний (действие или бездействие) в рассматриваемой области, признанных уголовным законодательством преступлениями.
Комплексное применение перечисленных правовых мер способствует оздоровлению воздушного бассейна и в целом окружающей среды.
Московская система мониторинга атмосферного воздуха начала создаваться в 1996 г. по решению Правительства Москвы. За эти годы система стала надежным помощником в решении практических природоохранных задач Москвы и важным элементом системы обеспечения экологической безопасности москвичей. Во многом это связано с тем, что система не остается неизменной. Она непрерывно видоизменяется и совершенствуется, синхронно с развитием города, оперативно реагируя на изменения в градостроительной, промышленной, транспортной сферах. Ежегодно производится корректировка сети автоматических станций мониторинга, расширяется перечень контролируемых загрязняющих веществ и метеорологических параметров, влияющих на загрязнение воздуха.
Информация об уровне загрязнения атмосферного воздуха поступает с 56-ти автоматических станций контроля загрязнения атмосферы (включая мобильные АСКЗА). АСКЗА расположены во всех округах Москвы, на разном удалении от центра города и охватывают различные функциональные зоны. Станции мониторинга размещаются на территориях вблизи автомагистралей, в том числе на Третьем Транспортном кольце, на жилых, под влиянием смешанных антропогенных источников загрязнений, природных. Также организован мониторинг атмосферного воздуха на территории Новой Москвы.
На автоматических станциях контроля загрязнения атмосферы круглосуточно, в непрерывном режиме, измеряются средние двадцатиминутные концентрации 26-х химических веществ и метеорологические параметры, определяющие условия рассеивания примесей в атмосфере (скорость и направление ветра, температура, давление, влажность, вертикальная компонента скорости ветра).
С Останкинской телебашне (высотный пост) поступают данные о профиле температуры и ветра до высоты 503 м, а также давление, влажность и температура «точки росы» на приземном уровне. Функционируют 2 температурных профилемера МТП-5, которые в режиме реального времени измеряют профили температуры и ветра и позволяют определить интенсивность вертикального перемешивания воздуха и высоту слоя перемешивания, автоматические осадкомеры. Результаты измерений необходимы для анализа данных мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и развития методик прогноза загрязнения атмосферы.
Развитие системы мониторинга качества атмосферного воздуха в Москве |
|||
Годы | Кол-во станций | Кол-во контролируемых веществ | Новые контролируемые вещества |
СО, NO, NO 2 , SO 2 |
|||
O 3 , NH 3 , H 2 S |
|||
PM 10 , бензол, толуол, фенол, формальдегид, стирол, этилбензол, метаксилол, параксилол, азотистая кислота, нафталин |
|||
На регулярной основе проводятся рейды двух передвижных лабораторий в рамках реагирования на жалобы населения на загрязнение воздуха | |||
Создание трехуровневой станции на Останкинской телебашне для анализа влияния выбросов высоких источников на формирование приземного уровня загрязнения. Дополнительно организация высотных измерений концентраций загрязняющих веществ, установка двух содаров и профилемера | |||
Организация контроля загрязнения атмосферы за чертой города. | |||
Введена в эксплуатацию передвижная экологическая лаборатория контроля атмосферного воздуха оснащенная расширенным составом оборудования для экспресс-анализа и отбора проб воздуха. | |||
Взвешенные частицы РМ2,5 |
|||
Введена в эксплуатация мобильная АСКЗА | |||
Введены в эксплуатацию автоматические пробоотборники PM10 и PM2,5, позволяющие отбирать суточные пробы пыли на фильтры и анализировать их химический состав | |||
Данные о загрязнении атмосферного воздуха от АСКЗА в режиме реального времени поступают в Единый городской фонд данных экологического мониторинга — представляет собой упорядоченную, постоянно пополняемую совокупность информации о состоянии окружающей среды, полученной в результате сбора, обработки и анализа данных экологического мониторинга.
">Единый городской фонд данных экологического мониторинга (на сервер ГПБУ «Мосэкомониторинг»). В информационно-аналитическом центре осуществляется хранение, анализ и обработка данных мониторинга.На базе Аналитической инспекции и АСКЗА проводится мониторинг количественного содержания пыли мелкодисперсных фракций (РМ 10 — взвешенные частицы, с размером менее 10мкм, способные легко проникать в лёгкие человека и накапливаться в них. Основной вклад в наблюдаемые уровни содержания в атмосфере мелких взвешенных частиц (PM 10) вносит автотранспорт (истирание дорожного полотна) и крупномасштабный атмосферный перенос (обуславливает фоновые значения на уровне 15-40мкг/м 3). Взвешенные частицы сами по себе и в комбинации с другими загрязнителями представляют очень серьезную угрозу для здоровья человека. Эти частицы составляют 40-70% всех взвешенных частиц и являются наиболее опасными для здоровья людей. Эти частицы способны проникать глубоко в легкие и оседать там.
Концентрации значительно более низкого уровня, чем 100 мкг/м 3 выраженные в виде ежедневной осредненной концентрации РМ 10 , оказывают свое влияние на показатели смертности, статистику возникновения респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний, а также на другие показатели состояния здоровья. Именно по этой причине в пересмотренном варианте критериев качества атмосферного воздуха, рекомендованных ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) для стран Европы не дается рекомендуемый критерий по краткосрочным осредненным концентрациям.
Исходя из рекомендаций ВОЗ, в странах ЕС установлены пределы порогового воздействия для РМ 10 . Для среднесуточной концентрации не допускается превышения порогового уровня 50 мкг/м 3 более чем 35 раз в течение года, среднегодовая концентрация не должна превышать уровня в 40 мкг/м 3 .
Всемирной организацией здравоохранения взвешенные частицы, особенно мелкие частицы размером менее 10 мкм (РМ10), отнесены к приоритетным загрязняющим веществам, поступающим в атмосферный воздух, по уровню влияния на здоровье населения.
По данным экологического мониторинга половина территории города Москвы является «проблемной» по уровню загрязнения атмосферного воздуха частицами класса РМ10.
Источниками поступления взвешенных частиц в атмосферный воздух Москвы являются: выбросы промышленных предприятий, выбросы автотранспорта (преимущественно дизельного), строительные работы, пыль с заасфальтированных участков территорий и незадернованных участков почв.
Приоритетными направлениями по снижению уровня загрязнения атмосферного воздуха взвешенными частицами являются снижение выбросов автотранспорта, объектов теплоэнергетики, а также мероприятия по снижению выбросов наиболее мелкой фракции взвешенных частиц с размером менее 2,5 мкм.
">РМ10 , РМ 2,5) в атмосфере города.По обеспеченности Москвы автоматическими станциями, контролируемым параметрам, методам и средствам контроля московская система мониторинга также соответствует требованиям директив ЕС (Dir. 2008/50/EC).
Дополнительными источниками информации о качестве атмосферного воздуха являются передвижная экологическая лаборатория и лабораторная база.
В дополнение к действующим АСКЗА на территории города функционируют мобильные автоматические станции контроля загрязнения атмосферы. Основная задача - анализ территорий, на которых отсутствуют стационарные станции, но регулярно поступают жалобы населения. Мобильные станции временно размещаются на территориях города Москвы, прилегающих к различным источникам выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, и в круглосуточном непрерывном режиме измеряют содержание в атмосферном воздухе загрязняющих веществ
Кроме того, территории, с которых поступают жалобы населения, обследуются по специальным программам с использованием возможностей передвижной лаборатории. Передвижная экологическая лаборатория оснащена газоаналитическим оборудованием для измерения загрязняющих веществ в автоматическом режиме, аппаратурой для измерения метеопараметров и системой автоматизированного пробоотбора для отбора проб и последующий лабораторный анализ по веществам, содержание которых нельзя измерить автоматически.
Действующая система мониторинга решает следующие задачи, связанные с управлением качеством воздуха, в том числе:
- контроль за соблюдением государственных и международных стандартов качества атмосферного воздуха;
- получение объективных исходных данных для разработки природоохранных мероприятий, градостроительного планирования и планирования транспортных систем;
- информирование общественности о качестве атмосферного воздуха и развертывание систем предупреждения о резком повышении уровня загрязнения;
- оценка эффективности природоохранных мероприятий.
Действуют одна станции за чертой города для контроля переноса загрязняющих веществ
За чертой города для контроля уровня загрязнянения атмосферного воздуха действует одна автоматическая станция контроля атмосферного воздуха в г. Звенигород.
Мониторинг атмосферного воздуха - это система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими в нем природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха, его загрязнения.
Объектами наблюдения являются приземный слой атмосферы и атмосферные осадки (в том числе снежный покров). Мониторинг атмосферного воздуха способствует решению следующих задач :
Сбор, анализ и обобщение информации об уровне загрязнения атмосферного воздуха отдельными химическими элементами и их соединениями;
Обеспечение федеральных и местных органов государственной и исполнительной власти информацией о состоянии воздушного бассейна;
Контроль за соблюдением государственных и международных стандартов качества атмосферного воздуха; - прогнозирование перспективных изменений состояния данного воздушного бассейна;
Информирование общественности о качестве атмосферного воздуха и развертывание систем предупреждения о резком повышении уровня загрязнения.
Система мониторинга атмосферного воздуха включает в себя в подсистемы: подсистему наблюдения за качеством воздуха, и подсистему контроля.
Подсистема наблюдения за качеством атмосферного воздуха наблюдает за состоянием воздуха на обширных территориях (крупный населенный пункт, административный район и пр.). Посты наблюдения, входящие в эту подсистему, собирают информацию об общем состоянии местного воздушного бассейна, поэтому они располагаются вне зоны влияния конкретных источников выбросов (на удалении от крупных заводов, ТЭЦ, котельных и пр.).
Подсистема контроля качества атмосферного воздуха -контролирует конкретные источники загрязнения воздуха и регулирует промышленные выбросы вредных веществ в атмосферу. Поэтому посты, входящие в подсистему контроля, располагаются вблизи конкретных заводов, фабрик, ТЭЦ и т. п. Посты наблюдения за состоянием атмосферного воздуха делятся на стационарные и передвижные.
Стационарный пост наблюдения представляет собой павильон размерами около 250 метров, в котором установлен комплект газоанализаторов (для определения концентрации загрязняющих веществ в воздухе), и управляющий контроллер для передачи данных в местный вычислительный центр. На крыше павильона устанавливается мачта с метеодатчиками (для наблюдения за погодой). Кроме того, павильон обязательно оборудуется системами жизнеобеспечения (свет, вентиляция, отопление, система пожаротушения). Наблюдения на стационарном посту ведутся круглосуточно, при этом могут использоваться 2 программы наблюдения: полная и неполная.
Полная программа включает в себя ежедневные замеры параметров воздуха в 1-00, 7-00, 13-00 и 19-00 ч по местному времени. Наблюдения ведутся ежедневно, кроме воскресений; субботы чередуются.
При использовании неполной программы наблюдения проводятся ежедневно в 7-00, 13-00 и 19-00 ч, ежедневно (суббота и воскресенье чередуются).
Измеряются температура воздуха, относительная влажность, скорость и направление ветра, концентрация диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота и оксида азота, сумма оксидов азота, метан, сумма углеводородов без метана и общая сумма углеводородов.
Территория, на которой располагается стационарный пост, должна хорошо проветриваться, поэтому пост необходимо размещать вне аэродинамической тени зданий и вне зоны зеленых насаждений. Также не допускается размещение стационарных постов вблизи источников низких выбросов в атмосферу (небольших котельных, заводов с низкими трубами, АЗС и автостоянок и т.п.). Количество стационарных постов в населенном пункте зависит от числа жителей. Также при выборе количества и местоположения стационарных постов в конкретном населенном пункте необходимо принимать во внимание местный рельеф, особенности климата (роза ветров, количество штилевых дней в году и пр.), и особенности размещения жилой, промышленной и зеленой зон.
Передвижной пост наблюдения представляет собой микроавтобус, внутри которого установлены приборы для отбора проб, оборудование для анализа химического состава воздуха и компьютер для первичной обработки данных и передачи их в вычислительный центр. В зависимости от маршрута своего перемещения, передвижные посты подразделяются на маршрутные и подфакельные.
Маршрутный пост наблюдения предназначен для регулярного отбора проб воздуха в точках местности, лежащих на определенном маршруте. Например, маршрутные посты используются для контроля качества воздуха на крупных городских улицах.
Подфакельный пост наблюдения используется для отбора проб воздуха внутри дымового или газового фонаря конкретного промышленного предприятия. Пробы берутся на расстояниях в 200 м, 500 м, 1 км, 2 км, 6 км, 8 км, 10 км и 15 км от источника выбросов, при этом подфакельный пост постепенно удаляется от источника по направлению господствующего ветра.
Методы и технические средства, используемые для анализа проб загрязненного воздуха, весьма разнообразны:
1) Адсорбционный метод спектрального анализа газов основан на способности веществ избирательно поглощать часть проходящего сквозь них электромагнитного излучения. В процессе исследования получают спектрограмму для спектра поглощения; расположение пиков на ней показывает, какие именно загрязняющие вещества присутствуют в данной пробе воздуха, а высота пиков передает концентрацию соответствующих загрязнителей.
2) Пламенно-ионизационный метод основан на ионизации углеводородов в водородном пламени. В чистом водородном пламени содержание ионов незначительно, а при введении в пламя углеводородов количество ионов резко увеличивается, и под действием приложенного электрического поля возникает ионизационный ток. Его сила пропорциональна концентрации углеводородов. Прибор, используемый при этом методе анализа, называется пламенно-ионизационный газоанализатор , или анализатор углеводородов .
3) Хемилюминесцентный метод анализа основан на реакции оксида азота и озона, одновременно поступающих в реакционную камеру. В результате реакции наблюдается свечение с длиной волны от 600 до 2400 нм, с максимумом в районе 1200 нм. Интенсивность этого свечения пропорциональна концентрации оксида азота, и регистрируется фотоумножителем. В настоящее время этот метод является основным методом контроля концентрации оксидов азота в промышленных выбросах.
4) Флуоресцентный метод используется для выявления наличия в пробе воздуха сероводорода или диоксида серы. Пробу воздуха, предположительно содержащую диоксид серы, облучают ультрафиолетовым излучением с длиной волны 214 нм. Молекулы диоксида серы, возбуждаясь, начинают испускать ответное флуоресцентное излечение с длиной волны 350 нм. Интенсивность излучения пропорциональна концентрации диоксида серы и регистрируется фотоумножителем. Если проба воздуха исследуется на наличие в ней сероводорода, то предварительно сероводород окисляется до диоксида серы с помощью конвертора, входящего в состав оборудования.
5) Пламенно-фотометрический метод также используется для выявления наличия в пробе воздуха сероводорода и диоксида серы. В ходе исследования пробу воздуха помещают в пламя смеси водород+воздух, при этом молекулы диоксида серы или сероводорода восстанавливаются до молекул чистой серы, которые испускают излучение в ультрафиолетовой зоне спектра (длина волны от 360 до 440 нм).
6) Радиометрический метод - используется для анализа пробы воздуха на содержание пыли. Метод основан на ослаблении радиоактивного β-излучения частицами пыли. Используемый прибор - радиационный пылемер , состоящий из пробоотборного устройства, источника радиоактивного излучения и счетчика Гейгера.
7) Электрохимический метод основан на использовании химических сенсорных датчиков (ХСД). ХСД представляют собой пару чувствительных элементов с химическим покрытием, которое непосредственно контактирует с пробой воздуха, и на котором адсорбируется анализируемое загрязняющее вещество (оксид углерода, сероводород или диоксид серы). В зависимости от принципа функционирования, ХСД делятся на потенциометрические, кулонометрические, полярографические и т. д. Используемый прибор - электрохимический газоанализатор .
8) Метод газовой хроматографии - наиболее распространенный метод анализа проб воздуха на наличие и концентрацию загрязняющих веществ. Метод основан на разделении пробы воздуха на хроматографической колонке, заполненной сорбентом. Проходя через колонку, разные загрязняющие вещества оседают на разных участках сорбента. Используемый прибор - газовый хроматограф . Существует множество различных моделей хроматографов, как стационарных, предназначенных для использования в лабораториях и исследовательских центрах, так и переносных, входящих в комплектацию передвижных постов наблюдения за качеством воздуха.
Все восемь вышеизложенных методов анализа качества воздуха относятся к контактным методам мониторинга, то есть предполагают непосредственное лабораторное исследование пробы воздуха. Однако, наряду с ними, также широко используется и неконтактный метод мониторинга загрязнения воздуха, а именно - лидарное зондирование атмосферы . Этот метод позволяет выявить наличие в воздушной среде аэрозолей (взвешенных в воздухе частиц твердых или жидких веществ, диаметром 0,5 мкм и меньше). Суть метода состоит в том, что лазерное (лидарное) излучение по-разному рассеивается частицами разных загрязняющих веществ. Используемый прибор - лидар . Лидары могут быть как стационарные (кругового обзора), так и передвижные.
Стационарный лидар устанавливается в промышленной зоне и предназначен для непрерывного круглосуточного контроля аэрозольных выбросов в радиусе от 7 до 15 км. Также он позволяет измерять азимут и расстояние до источника выбросов. При обнаружении высокой концентрации аэрозоля в воздухе, оператор стационарного лидара подает команду на выезд передвижной лидарной установки для уточнения ситуации. Масса стационарного лидара около 3 000 кг, дальность действия - около 5 км днем, и около 7 км ночью.
Передвижной лидар устанавливается на автомобиле, и предназначен для анализа состава выбросов из конкретных дымовых труб и вентиляционных шахт, а также - для определения границ загрязненной зоны при промышленной аварии. Его вес - около 1 000 кг, дальность действия - от 500 м до 1 км.
Региональные проблемы, связанные с составом атмосферного воздуха, необходимо рассматривать без отрыва от особенностей человеческой деятельности и природных условий.
Несмотря на различия климата, метеорологических, природных и ландшафтных условий существует много общего в составе и в закономерностях атмосферных процессов в урбанизированных регионах. Именно это позволяет обсуждать проблему с детерминистических позиций и осуществлять мониторинг, который, как говорилось, состоит из трех этапов: наблюдения, оценки и прогноза состояния атмосферы городов, пригородных регионов и переходных зон между местами активной человеческой деятельности и местами ее полного отсутствия.
Одним из основных по массе ЗВ является углекислый газ. Вместе с кислородом это один из биогенов атмосферы, который в основном контролируется биотой. В XX в. наблюдался рост концентрации С0 2 , которая в течение века увеличилась почти на 25 %.
Вклад России в выбросы углерода в атмосферу весьма велик и составляет около 800 млн т/год, т. е. несколько менее 13 % общего количества выбрасываемого в атмосферу углерода. Одной из причин увеличения концентрации С0 2 является вырубка леса - около 50 млн т/год, другая причина - потери гумуса на пашне - около 80 млн т/год. На осушенных территориях идет «сгорание торфа» за счет деятельности грибов и микроорганизмов (площадь осушения составляет 6,2 млн га), однако ежегодный выброс углерода оценить трудно. Также трудно оценить выбросы диоксида углерода в результате его частичного высвобождения из холодных ловушек заболоченных территорий России, но величина может достигать сотен миллионов тонн в год.
Процессы, идущие на заболоченных и переувлажненных территориях Севера России, способствуют и выбросам другого парникового газа - метана СН 4 , так как в результате антропогенного воздействия нарушается деятельность бактериального «метанового фильтра» в увлажненных грунтах. Другим источником метана служат утечки газов из скважин по добыче нефти и газа (главным образом, в Западной Сибири).
Важным парниковым газом (группой газов) являются хлорфто- руглероды - газы чисто антропогенного происхождения. Диоксид углерода, метан и хлорфторуглероды обеспечивают, соответственно, 49, 19 и 14 % возможного парникового эффекта.
Ведущая роль в выбросах парниковых газов принадлежит С0 2 , главным источником которого является энергетический сектор - сжигание ископаемого топлива (рис. 2.1). Некоторое уменьшение доли оксида азота N 2 0 в общем выбросе связано с уменьшением использования азотных удобрений, обусловленным экономическим положением сельхозпроизводителей.
Рис. 2.1. Антропогенный выброс парниковых газов в РФ без учета землепользования, изменений землепользования и лесного хозяйства
В 123 городах (54,2 млн человек, что составляет 52 % городского населения России) население находится под воздействием высокого и очень высокого загрязнения воздуха, из них в 13 субъектах (Москва, Санкт-Петербург, Астраханская, Новосибирская, Омская, Оренбургская, Самарская и Свердловская (и Екатеринбург) области, Камчатский и Хабаровский края, Чувашская Республика, Республика Хакасия и Таймырский АО) - более 75 % городского населения.
Приоритетный список городов России с очень высоким уровнем загрязнения воздуха (ИЗА > 14) в 2012 г. включал 28 городов с общим числом жителей в них 19,1 млн человек (рис. 2.2), а в 2013 г. - 30 городов с общим числом жителей в них 18,7 млн человек.
Почти во всех городах очень высокий уровень загрязнения связан со значительными концентрациями бенз(а)пирена, формальдегида, взвешенными веществами, диоксидом азота и фенолом (табл. 2.1).
В Приоритетный список вошли три города с предприятиями нефтехимической промышленности и нефтепереработки, шесть городов - с предприятиями цветной металлургии и химической промыш-
Число городов (%), где уровень загрязнения очень высокий (ИЗА>14) , высокий (7-13) . повышенный (5-6) , низкий (
Рис.
Таблица 2.1. Тенденция изменений средних концентраций примесей в городах РФ за период 2008-2012 гг.
ленности. Во многих городах определяющий вклад в загрязнение вносят предприятия ТЭК и автотранспорт.
Потоки воздуха разносят поллютанты далеко за пределы городов и промышленных зон, в результате чего ЗВ обнаруживаются на территории России практически повсеместно. Региональные особенности фонового загрязнения атмосферы на территории России соответствуют распределению населения и промышленности: наибольшим оно является в Европейской части, а в Сибири и на Дальнем Востоке, как правило, на порядок ниже.
На основной части территории России не отмечается значительного распространения кислых осадков (pH талых вод обычно составляет 5,5-6,0), которые выпадают в основном на северо-западе Европейской части России - в Карелии и на Кольском полуострове.
Сброс загрязняющих веществ может осуществляться в различные среды: атмосферу, воду, почву. Выбросы в атмосферу являются основными источниками последующего загрязнения вод и почв в региональном масштабе, а в ряде случаев и в глобальном.
В промышленных центрах степень загрязнения атмосферного воздуха может в ряде случаев превысить санитарно-гигиенические нормативы. Характер временной и пространственной изменчивости концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе определяется большим числом разнообразных факторов. Знание закономерностей формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха, тенденций их изменений является крайне необходимым для обеспечения требуемой чистоты воздушного бассейна. Основой для выявления закономерностей служат наблюдения за состоянием загрязнения воздушного бассейна.
Служба наблюдений и контроля за состоянием атмосферного воздуха состоит из двух систем: наблюдений (мониторинга) и контроля. Первая система обеспечивает наблюдение за качеством атмосферного воздуха в городах, населенных пунктах и территориях, расположенных вне зоны влияния конкретных источников загрязнения. Вторая система обеспечивает контроль источников загрязнения и регулирование выбросов вредных веществ в атмосферу.
Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха проводятся в районах интенсивного антропогенного воздействия (в городах, промышленных и агропромышленных центрах и т.д.) и в районах, удаленных от источников загрязнения (в фоновых районах).
Фоновые наблюдения по специальной программе фонового экологического мониторинга проводятся в биосферных заповедниках и заповедных территориях.
В биосферных заповедниках осуществляется оценка и прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха путем анализа содержания в нем взвешенных частиц, свинца, кадмия, мышьяка, ртути, бенз(а)пирена, сульфатов, диоксида серы, оксида азота, диоксида углерода, озона, ДДТ и других хлорорганических соединений. Программа фонового экологического мониторинга включает также определение фонового уровня загрязняющих веществ антропогенного происхождения во всех средах, включая биоты. Кроме измерения состояния загрязнения атмосферного воздуха, на фоновых станциях производятся также метеорологические измерения.
При наблюдении за фоновыми уровнями загрязнения атмосферного воздуха разрабатываются модели переноса примесей, и определяется роль в процессах переноса гидрометеорологических и техногенных факторов. На фоновых станциях исследуются и уточняются: критерии создания сети наблюдений, перечни контролируемых примесей, методики контроля и обработки данных измерений, способы обмена информацией и приборами, методы международного сотрудничества. Так, например, по международным соглашениям станция базисного и регионального мониторинга должна размещаться на расстоянии 40-60 км от крупных источников загрязнения с подветренной стороны. На территориях, примыкающих к станции, в радиусе 40-400 км не должен изменяться характер деятельности человека. Было также установлено, что пробы воздуха должны отбираться на высоте не менее 10 м над поверхностью растительности.
На станциях фонового мониторинга наблюдение за качеством атмосферного воздуха осуществляется по физическим, химическим и биологическим показателям.
Необходимость организации контроля загрязнения атмосферного воздуха в зоне интенсивного антропогенного воздействия определяется предварительными экспериментальными (в течение 1-2 лет) и теоретическими исследованиями с использованием методов математического и физического моделирования. Такой подход позволяет оценить степень загрязнения той или иной примесью атмосферного воздуха в городе или любом другом населенном пункте, где имеются стационарные и передвижные источники выбросов вредных веществ.
Для получения репрезентативной информации о пространственной и временной изменчивости загрязнения воздуха, нужно предварительно провести обследование метеорологических условий и характера пространственной и временной изменчивости загрязнения воздуха с помощью передвижных средств. Для этого чаще всего используется передвижная лаборатория, производящая отбор, а иногда и анализ проб воздуха во время остановок. Такой метод обследования называется рекогносцировочным. Он находит достаточно широкое применение за рубежом.
На карту-схему города (населенного пункта, района) наносится регулярная сетка с шагом 0,1; 0,5 или 1,0 км. На местности по специально разработанной программе случайного отбора проб отбираются и анализируются пробы в точках, совпадающих с узлами сетки, наложенной на карту-схему. Для получения статистически достоверных средних значений измеренных концентраций проводится анализ комбинаций точек на сетке, объединенных в квадраты, например, площадью 2-4 км 2 , с учетом направлений ветра по направлениям. Такой метод позволяет выявить как границы промышленных комплексов и узлов, так и зоны их влияния. При этом обеспечивается возможность сравнения полученных результатов с расчетными данными математических моделей. Использование методов моделирования в этих работах является обязательным.
Если обнаруживается, что существует вероятность роста концентрации примеси выше установленных нормативов, то за содержанием такой примеси в выявленной зоне следует установить наблюдение. Если же такой вероятности нет и отсутствуют перспективы развития промышленности, энергетики и автотранспорта, установление стационарных постов наблюдений за состоянием атмосферного воздуха нецелесообразно. Такой вывод не распространяется на организацию наблюдений за фоновым уровнем загрязнения воздуха вне населенных пунктов.
Установив степень загрязнения атмосферного воздуха всеми примесями, выбрасываемыми существующими и намечаемыми к строительству и пуску источниками, а также характер изменения полей концентрации примесей по территории и во времени, с учетом карт загрязнения воздуха, построенных по результатам математического и физического моделирования, можно приступить к разработке схемы размещения стационарных постов наблюдений на территории города и программы их работ. Программа разрабатывается исходя из задач каждого измерительного пункта и особенностей изменчивости концентрации каждой примеси в атмосферном воздухе.
При размещении постов наблюдений предпочтение отдается районам жилой застройки с наибольшей плотностью населения, где возможны случаи превышения установленных пороговых значений гигиенических показателей ПДК. Наблюдения должны проводиться за всеми примесями, уровни которых превышают ПДК.
В обязательном порядке измеряются основные, наиболее часто встречающиеся загрязняющие воздух вещества: пыль, диоксид серы, оксид углерода, оксиды азота. Выбор других веществ, требующих контроля, определяется спецификой производства и выбросов в данной местности, частотой превышения ПДК.
Важными методами контроля трансграничного переноса глобальных потоков примесей, переносимых на большие расстояния от места выброса, является система наземных и самолетных станций, сопряженных с математическими моделями распространения примесей. Сеть станций трансграничного переноса оборудуется системами отбора газа и аэрозолей, сбора сухих и мокрых выпадений анализа содержания примесей в отобранных пробах. Информация поступает в метеорологические синтезирующие центры, которые осуществляют:
· сбор, анализ и хранение информации о трансграничном переносе примесей в атмосфере;
· прогнозирование переноса примесей на основе метеорологических данных;
· идентификацию районов выбросов и источников;
· регистрацию и расчет выпадений примесей из атмосферного воздуха на подстилающую поверхность и другие работы.
В целях сопоставимости результатов наблюдений, полученных в разных географических и временных условиях, используются единые унифицированные методы отбора и анализа проб, обработки и передачи информации.
Информация, получаемая на сети наблюдений, по степени срочности подразделяется на три категории: экстренная, оперативная и режимная. Экстренная информация содержит сведения о резких изменениях уровней загрязнения атмосферного воздуха и передается в соответствующие (контролирующие, хозяйственные) организации незамедлительно. Оперативная информация содержит обобщенные результаты наблюдений за месяц, а режимная - за год. Информация по последним двум категориям передается заинтересованным и контролирующим организациям в сроки их накопления: ежемесячно и ежегодно. Режимная информация, содержащая данные о среднем и наибольшем уровнях загрязнения воздуха за длительный период, используется при планировании мероприятий по охране атмосферы, установлении нормативов выбросов, оценках ущерба, наносимого народному хозяйству загрязнением атмосферного воздуха.