Методи і засоби контролю якості атмосферного повітря

Якість атмосферного повітря піддається періодичному контролю — перевірці відповідності показників атмосферного повітря вимогам нормативно-технічної документації. Якість повітря, кількість викидів та інші параметри атмосфери оцінюються одиничними і комплексними показниками забруднення атмосфери. Одиничний показник характеризує забруднення атмосфери однією шкідливою речовиною, комплексний — декількома. Окрім названих показників використовуються середній рівень забруднення атмосфери, концентрація домішок в атмосфері, приземна концентрація домішок, разова і середньодобова концентрації, максимальна з середньодобових концентрацій домішки, середньомісячна концентрації домішки в атмосфері, максимальна з середньомісячних домішок в атмосфері, фонова концентрація речовини, що забруднює атмосферу, орієнтовний безпечний рівень дії речовини (ОБРД), що забруднює атмосферу, середній рівень забруднення атмосфери по галузях народного господарства.

При фіксації шкідливих речовин викидів визначають такі показники газових потоків, як швидкість, тиск і розрідження, вологість, температура, запилена, концентрація газоподібних шкідливих речовин. Користуючись цими даними, виявляють об'єми газових потоків, кількість шкідливих речовин, що відходять з ними, ступінь уловлювання останніх газоочисними і пиловловлюючими установками і кількість цих речовин, що викидається в атмосферу.

Приземна концентрація домішок в атмосфері вимірюється на висоті 1,5...2,5 м від поверхні землі.

Разова концентрація домішок в атмосфері визначається по пробі, відібраній за 20...30-хвилинний інтервал, середньодобова — по середньодобовій пробі, що відбирається безперервно протягом 24 год, середньомісячна — по даним разових концентрацій, зміряних за повною програмою не менше 20 разів на місяць, середньорічна, — по середньодобових або разових концентраціях, зміряних за повною програмою не менше 200 разів на рік. При вимірюванні концентрацій шкідливих речовин в атмосфері слід враховувати фон. Під фоном розуміється концентрація забруднень в атмосфері, що створюється всіма джерелами, окрім того, що розглядається.

Контроль забруднень атмосфери здійснюється відповідно до ГОСТ 17.2.3.01-86 мережею постів спостереження, які підрозділяються на стаціонарних, маршрутних, підфакельних (пересувні). Стаціонарні пости обладнали на спеціальних полігонах і забезпечують апаратурою для безперервної реєстрації концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері. Вони призначені для визначення довготривалих вимірювань змісту основних і найбільш поширених забруднюючих речовин. Маршрутні пости спостереження розташовують на певних маршрутах. Проби повітря беруть по графіку за допомогою переносної апаратури і пересувних лабораторій. Пересувні (підфакельні) пости розміщують під факелом джерела забруднення для виявлення зони дії даного джерела. [4]

Пости для контролю встановлюються на відкритому провітрюваному з усіх боків майданчику з непиловим покриттям (асфальт, газон). Число їх і розміщення залежать від площі населеного пункту, чисельності населення, рельєфу місцевості, числа промислових підприємств і їх розташування, транспортних магістралей, наявності курортів, будинків і зон відпочинку. Місця для стаціонарних і маршрутних постів вибирають на підставі попереднього обстеження з обхватом типових ділянок найбільш інтенсивного забруднення, зон відпочинку і на межі санітарно-захисної зони.

Число стаціонарних постів залежно від чисельності населення встановлюється не менш одного до 50 тис. жителів, два до 100 тис., два-три — до 200 тис., три-п'ять — до 500 тис., п'ять-десять — більше 500 тис., десять—двадцять — більше 1 млн. жителів. На рівнинній місцевості в населених пунктах один стаціонарний пост розміщують на площі 10...20 км², а на перетнутій — на площі 5...10 км². При підфакельному контролі проби беруть на різних відстанях від конкретних джерел забруднень. За несприятливих метеорологічних умов, здатних привести до значного зростання кількості основних забруднюючих речовин, вимірювання проводяться через 3 години в місцях з найбільшою щільністю населення під факелами джерел забруднень. Контроль забруднення атмосфери виконують по повній, неповній і скороченій програмах. Повна програма передбачає вимірювання концентрації основних і специфічних речовин, що забруднюють атмосферу, які характерні для даного населеного пункту, а також метеорологічних параметрів (напрями і швидкості вітру, температури і вологості повітря, стану погоди) в 1, 7,13 і 19 годин за місцевим часом. До основних забруднюючих речовин атмосфери відносяться пил, сірчистий ангідрид, оксид і діоксид вуглецю. Специфічні забруднення обумовлені характером виробництва.

Неповна програма контролю передбачає вимірювання тільки основних і специфічних речовин, що забруднюють атмосферу. Число вимірювань в добу по ній скорочується до трьох: у 7,13, і 19 годин місцевого часу. При скороченій програмі оцінюють концентрації основних речовин, що забруднюють атмосферу, і одного-двох з найбільш поширених для даного населеного пункту специфічних речовин, вимірювання проводять в 7 і 13 годин. При контролі стану атмосферного повітря (табл. 2.6) при працюючих газоочисних пристроях визначаються фізичні параметри атмосферного повітря і газових потоків (кількість, витрату, тиск, температуру, вологість, а також склад і концентрації шкідливих речовин і пилу в них). Газові потоки контролюються наступними приладами: об'єм — лічильниками, расходомерами; температура — термометрами; тиск — рідинними, поршневими, пружинними, електричними, п'єзоелектричними манометрами; вологість — психрометрами, гідрометрією і різними типами гідрографів.

Таблиця 2.6

Методи контролю змісту шкідливих речовин

Методи контролю якості атмосферного повітря детально викладені в ОНД-90 «Керівництво по контролю джерел забруднення атмосфери».

В даний час керівним документом за визначенням розсіювання шкідливих речовин в атмосфері є ОНД-86 «Методика розрахунку концентрацій в атмосферному повітрі шкідливих речовин, що містяться у викидах підприємств», розроблена Методика встановлює вимоги до розрахунку концентрацій шкідливих речовин в атмосферному повітрі при розміщенні і проектуванні підприємств, а також при нормуванні викидів в атмосферу. Вона призначена для розрахунку приземних концентрацій в 2-метровому шарі над поверхнею землі, а також вертикального розподілу концентрацій. Ступінь небезпеки забруднення приземного шару атмосферного повітря визначається по найбільшій розрахованій приземній концентрації шкідливих речовин, яка встановлюється на деякій відстані від місця викиду при найбільш несприятливих метеоумовах, коли швидкість вітру досягає небезпечного значення. Працівники спеціалізованих (санітарно-профілактичних) лабораторій виробничих об'єднань або підприємств обстежують існуючі джерела забруднення не рідше одного разу на рік, а порідні відвали, що горять, — в осінній період. [11]

Для розробки ефективних заходів в системі управління чистотою атмосферного повітря використовувані засоби вимірювань концентрації пріоритетних забруднювачів, розсіяних в атмосфері, повинні відповідати наступним вимогам:

• визначення концентрації шкідливих речовин повинне проводитися автоматично, безперервно, цілодобово;

• діапазон газоаналізатора повинен перекривати межі концентрацій газу, розсіяного в атмосферному повітрі;

• поріг чутливості СІ повинен забезпечувати визначення концентрацій шкідливих речовин на рівні ГДК;

• аналізатори газів повинні бути рентабельні в експлуатації і забезпечені доступними засобами для періодичної перевірки і коректування;

• бажано використовувати методи аналізу кожного газу-забруднювача, загальноприйняті в світовій практиці. Дані вимоги реалізуються шляхом застосування автоматичних газоаналізаторів як самостійно, так і у складі станцій (пересувних і стаціонарних). В даний час у нас в практику контролю упроваджується друге покоління газоаналізаторів.

По функціональному призначенню слід виділити газоаналізатори для контролю атмосфери і викидів.

Як засоби контролю атмосфери газоаналізатори в основному визначають зміст оксидів сірі, азоту, вуглецю, вуглеводнів, озону. У основу роботи перших газоаналізаторів оксиду сірки були покладені кулонометричний, полярографічний, електрохімічний методи аналізу, в подальшому їх замінили прилади, що реалізовують фотометричний метод.

Емісійна полум'яна фотометрія заснована на вимірюванні випромінювання аналізованих атомів або молекул, які вводяться до складу полум'я або окислювача і збуджуються в зоні горіння термічно або шляхом хімічних реакцій. Недоліком цього методу є те, що, по-перше, вимірюється концентрація всіх сірковмісних сполук, що знаходяться в атмосферному повітрі, а по-друге, люмінесценція вимагає використання надчистого водню, що ускладнює експлуатацію. Позитивною відмінністю є високий поріг чутливості (до десятих доль мільярда в мінус першого ступеня).

У більшості країн критерієм якості повітряного басейну є максимально допустима концентрація забруднюючої речовини в атмосферному повітрі населених місць. Гірниче виробництва є в основному джерелом двох видів забруднення атмосферного повітря – запиленість та загазованість. Кількість викидів, їх об’єм та концентрація характеризують джерела забруднення. Відкрита розробка родовищ корисних копалин характеризується інтенсивним забрудненням атмосфери, локальні, найбільш забруднені ділянки якої іноді називають “надкар’єрним повітрям”. Це положення в деякій мірі аналогічне положенню рудникового повітря, що видається на поверхню. Кількість газопилових забруднювачів, що поступають при відкритій розробці родовищ в атмосферу, залежить від багатьох чинників. Геологічні, географічні, технологічні та організаційні особливості виробництва суттєво впливають на інтенсивність забруднення повітря. Сучасні уявлення про допустимі рівні забруднення атмосферного повітря засновані на відомостях про шкідливу дію токсичних речовин на здоров’я людей і тварин, на рослин, матеріальні цінності і т.д. При цьому мається на увазі, несприятливий вплив різноманітних змін в атмосферному повітрі достатньо різноплановий і залежить не тільки від ступеню взаємодії, але і від суб’єктивних даних організму чи об’єкту впливу.

У 1963 р. Всесвітня організація охорони здоров'я при ООН рекомендувала при визначенні чистоти повітря використовувати чотири рівні гранично допустимої концентрації забруднюючих речовин, що викидаються в повітря:

І - неможливо знайти прямий чи непрямий вплив на людину, тварину чи рослинність;

П - можливе подразнення органів чуття, шкідливий вплив на рослинність, зменшення прозорості повітря й ін.

Ш - порушення життєво важливих фізіологічних функцій і виникнення хронічних захворювань;

ІV - виникнення гострих захворювань і загибель людей і тварин.

Рівень І відповідає гранично допустимій концентрації (ГДК). Стосовно до забруднення повітря ГДК визначається як "концентрація, що не робить прямої чи непрямої шкідливої і неприємної дії на людину, не знижує його працездатності, не впливає на його самопочуття і настрій, а також на рослинність, клімат, прозорість атмосфери і санітарно-побутові умови життя".[4]