Статистические характеристики загрязнения атмосферы населенных пунктов

Статистические характеристики загрязнения атмосферы населенных пун­ктов определяются на основе систематизации и обработки наблюдений.

Среднее арифметическое значение концентрации примеси ~q_c — среднесу­точные, среднемесячные, среднегодовые, средние многолетние концент­рации примесей, которые определяются по данным стационарных постов, подфакельных наблюдений, по совокупности точек отбора проб города и группы городов:

П

1_С = X Яі/п, мг/м³,

/■=/

где п — число разовых концентраций, измеренных за соответствующий период.

Среднее квадратичное отклонение о результатов измерений от среднего арифметического: среднегодовых концентраций на постах от среднегодовой и средней многолетней концентрации по городу; разовых концентраций от среднегодовой концентрации по городу (району); среднегодовых концентра­ций для города от среднегодовой концентрации для группы городов; макси­мальных концентраций примеси для города за год от средней из максималь­ных концентраций примеси за год; разовых (среднесуточных) концентраций от среднемесячной и среднегодовой, среднемесячной — от среднегодовой и средней многолетней; среднегодовой — от средней многолетней:

Коэффициент вариации, показывающий степень изменчивости концент­раций примеси: V = a/q, где q — средняя концентрация.

Максимальное значение концентрации примеси. Определяется максималь­ная из разовых, среднемесячных, среднесуточных, среднегодовых концентра­ций из малого числа наблюдений, а также максимальная из разовых концен­траций по данным подфакельных наблюдений.

216 Экология города

Выбираются наибольшие значения из убывающего вариационного ряда соответствующих концентраций за рассматриваемый период.

Средняя из максимальных концентраций за год по группе городов:

J-Y

где L — количество рассматриваемых городов.

Максимальная концентрация примеси с заданной вероятностью ее превы­шения определяется из предположения логарифмически нормального распре­деления концентраций примесей в атмосфере для заданной вероятности ее превышения:

qj = qexpz^ln(l + К²)/д/і + V²

где q — средняя концентрация; при Р=0,1% z=3,08; P=l% z=2,33; P=5% z== 1,65.

Индексы загрязнения атмосферы (ИЗА) — количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы отдельной примесью, учитывающая различие в скорости возрастания степени вредности веществ, приведенной к вреднос­ти диоксида серы, по мере увеличения превышения ПДК: 7. = (q/ПДК_Са)°, где С. — константа, принимающая значения 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 для соответ­ственно 1, 2, 3 и 4-го классов опасности веществ, позволяющая привести степень вредности /-го вещества к степени вредности диоксида серы.

Комплексный индекс загрязнения атмосферы города (КИЗА) — количествен­ная характеристика уровня загрязнения атмосферы, создаваемого п вещества­ми, присутствующими в атмосфере города (или района города):

1=1

где п — количество рассматриваемых примесей (может включать в себя все загрязняющие вещества, присутствующие в атмосфере города, или только приоритетные вещества, определяющие состояние атмосферы).

Используется для сравнения степени загрязнения атмосферы в различ­ных городах и регионах.

Фоновая концентрация — статистически достоверная максимальная кон­центрация, С_ф, мг/м³. Она является характеристикой загрязнения атмосферы и определяется как значение концентрации, которое превышается не более чем в 5% случаев от общего количества наблюдений.

Фоновая концентрация характеризует суммарную концентрацию, созда­ваемую всеми источниками, расположенными на данной территории.

При отсутствии необходимых данных наблюдений фоновая концентра­ция может быть определена расчетным путем. Определение С_ф для каждого поста наблюдений производится по данным за период от 2 до 5 лет.

Раздел 4. Воздушная среда города

С целью повышения достоверности расчета С_ф необходимо выбрать такой период наблюдений, в течение которого существенно не изменялся характер застройки в районе наблюдательного поста, не происходило существенных изменений в характеристиках промышленных выбросов в радиусе 5 км от по­ста, не менялось расположение самого поста, а отбор и анализ проб произво­дился по одним и тем же методикам. При этом, как уже отмечалось, число наблюдений в течение года должно быть не менее 200 по каждому веществу, а общее число наблюдений за выбранный период — не менее 800.

Для определения С_ф могут быть использованы данные как стационарных, так и подфакельных постов наблюдений. В результате обработки данных для каждого поста по всему массиву результатов наблюдений находят величины С_ф., где 1 = 0; 1; 2; 3; 4, соответствующие различным градациям направления а и скорости ветра w (табл. 4.7).

Таблица 4. 7. Значения / в зависимости от скорости и направления ветра

Верхняя граница скорости ветра w* определяется из условия, что ско­рость ветра в данном месте w> w" встречается в 5% случаев.

При определении для каждой из пяти градаций скорости и направления ветра значения концентраций q_k (к — номер концентрации в /-ой градации) вписываются в таблицу, после чего определяется число наблюдений в каждой градации п_р которое для дальнейшей обработки должно быть не менее 100.

Если n_t < 100, то значение С, считается ориентировочным.

Данные подфакельных наблюдений группируются по зонам соответственно расстояниям от источника выбросов. Количество наблюдений в каждой зоне должно быть не менее 200. Данные для каждой зоны делятся на две градации по скорости ветра. При скорости ветра 0—2 м/с і = 0. При скоростях ветра от 3 до w* м/с / равно от 1 до 4.

Отдается предпочтение С_ф, полученным по подфакельным измерениям, для тех участков города, где их величины больше, чем С_ф, рассчитанные по данным наблюдений на стационарных постах.

Фоновая концентрация С_фі может определяться одним из статистических расчетных методов либо графически.

Для проведения оценкивеличины различий С_ф для пяти градаций рас­считываются значения Си С — соответственно среднее по всем градациям и среднее по всем градациям значение фоновой концентрации, кроме / = 0:

218 Экология города

_ 4 /4

с = X с^, «./X и,,

/=0 ' /=0

_ 4

где С = X С.. я₍. — сумма пяти произведений С,, для каждой градации на
і =о количество измерений в данной градации п_{;

4 /4

с = X с„ «./X «..

Если максимальное и минимальное значения С_ф при / = 0; 1; 2; 3; 4 удовлетворяют неравенству:

\С_фі -С\< 0,25С, (4.5)

то для такого поста в качестве С_ф принимается значение С независимо от направления и скорости ветра.

Если условия (4.5) не выполняются, но минимальное и максимальное значения С_ф. при / = 0; 1; 2; 3; 4 удовлетворяют неравенству:

\С_фі -С\< 0,25С, (4.6)

то для данного поста детализация С_ф по направлениям ветра не производится и в качестве С_фі в градации скорости ветра 0-2 м/с принимаются значения С_фо, а в градации скорости ветра от 3 м/с до w * — значение С.

Когда условия (4.5) и (4.6) не выполняются,^ представляется пятью зна­чениями.

Для учета суммации вредного действия нескольких загрязняющих веществ допускается определение единой величины С_ф по этим веществам. При этом для каждого пункта наблюдения и момента времени концентрация п веществ приводится к концентрации наиболее распространенного из них вещества. Например, при суммации воздействия SO₂ и NO₂

, Щ ₂ /ъ ₂ м.р.

Дальнейшая обработка результатов проводится так же, как и в случае одного вещества.

При проектировании промышленных предприятий и установлении ПДВ данные о распределении фоновой концентрации по территории населенного пункта представляются в табличной форме.

В отдельных случаях можно ограничиться средним значением С_ф по го­роду. Для этого вычисляется среднее значение С_фі по городу для каждой гра­дации скорости и направления ветра. Для тех постов, на которых в рассмат­риваемой градации С_фі отличается от среднего по городу менее, чем на 25%, оно заменяется на среднюю по городу величину С_фГ

Раздел 4. Воздушная среда города 219

При установлении ПДВ для реконструируемых или действующих пред­приятий исключение из С. вклада рассматриваемого предприятия произво­дится по формуле:

С'_ф = С_ф(\-0,4С/С_ф) при С < С_ф;
С'_ф=0,2С_ф при О С,,

где С'_ф — фоновая концентрация без учета рассматриваемого предприятия; С — максимальная концентрация, создаваемая предприятием в точке разме­щения поста.