5.2.4. Прогноз загрязнения атмосферы

Одной из задач прогноза загрязнения воздушной среды является определение вероятной экологической обстановки в любой конкретной точке окружающей среды при минимальном количестве стационарных постов наблюдения.

Основным видом воздействия промышленных объектов на состояние воздушного бассейна является загрязнение атмосферного воздуха выбросами загрязняющих веществ. Загрязнение атмосферного воздуха происходит в результате поступления в него:

▫ продуктов сгорания топлива;

▫ выбросов газообразных, аэрозольных и взвешенных веществ от различных промышленных объектов;

▫ выхлопных газов автомобильного, авиационного, водного и железнодорожного транспорта;

▫ испарений из емкостей для хранения жидких химических веществ и топлива;

▫ газообразных выделений свалок и полигонов захоронения промышленных отходов;

▫ пыли с поверхности карьеров, отвалов, золоотвалов, хвостохранилищ, терриконов, из узлов погрузки, разгрузки и сортировки сыпучих строительных материалов, топлива, зерна и т.п.

При прогнозных расчетах экологической обстановки в конкретной точке биосферы учитывают источники загрязнений в зоне влияния которых она находится. Зоной влияния объекта на атмосферный воздух считается территория, на которой суммарное загрязнение атмосферы от всей совокупности источников выбросов объекта (предприятия), в том числе низких и неорганизованных, превышает 0,05 ПДК загрязняющих веществ. Зоны влияния объектов и предприятий определяются по каждому вредному веществу или комбинации веществ с суммирующимся вредным воздействием отдельно [14].

В отдельных случаях оценка загрязнения воздушного бассейна источниками выбросов может быть проведена на основе расчета приземных концентраций загрязняющих веществ в воздухе в соответствии с положениями "Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий", ОНД-86.

В ряде крупных городов России, например, в Москве, Санкт- Петербурге, Екатеринбурге созданы системы, которые в автоматическом режиме собирают информацию о состоянии атмосферного воздуха со стационарных постов наблюдения за загрязнениями, данные с устройств измерения величины промышленных выбросов и контроля плотности транспортных потоков. Автоматическая обработка получаемой информации позволяет в реальном масштабе времени прогнозировать уровень загрязнения воздуха в любой точке города.

Отдельными задачами экологических прогнозов является оценка вероятных последствий производственных аварий, залповых выбросов загрязняющих веществ, строительства новых промышленных объектов, расчет нормативов предельно допустимых выбросов ПДВ. Для решения этих задач используются основанные на изложенных в ОНД-86 методиках компьютерные программы УПРЗА "ЭКОЛОГ", УПРЗА "ЭКОЛОГ-ПРО", ПРИЗМА и другие [13, 16]. Эти программы утверждены или согласованы с Главной Геофизической Обсерваторией имени А.И. Воейкова, которая является головной организацией по вопросам загрязнения атмосферного воздуха в структуре Росгидромета [14].

При проведении расчетов по ОНД-86 [16] максимальный уровень загрязнения определяется для условий полной загрузки основного технологического и газоочистного оборудования предприятий и их нормальной работы. Уровень загрязнения рассчитывается отдельно для каждого вредного вещества или группы веществ, обладающих эффектом суммации вредного воздействия. Результаты расчетов сводят в таблицы и выносят на карту с нанесением изолиний концентраций загрязняющих веществ.

При неблагоприятных метеорологических условиях возможно резкое ухудшение экологической обстановки на городских территориях вплоть до образования смога.

В настоящее время установлены факторы, влияющие на увеличение загрязнения атмосферного воздуха при изменении метеорологических условий. Наибольший вклад вносят три основных типа источников: высокие с горячими (теплыми) выбросами, высокие с холодными выбросами и низкие.

Для высоких источников с горячими (теплыми) выбросами характерными факторами являются: высота слоя перемешивания менее 500 м, но более эффективной высоты источника; скорость ветра на высоте источника, близкая к опасной скорости ветра; наличие тумана; скорость ветра больше 2 м/с.

Для высоких источников с холодными выбросами — это наличие тумана и штиль, а для низких источников выбросов — сочетание штиля и приземной инверсии, когда теплый воздух опускается на холодную землю.

При переносе примесей в районы плотной застройки или в условиях сложного рельефа концентрации могут повышаться в несколько раз.

Для характеристики загрязнения атмосферного воздуха по городу в целом, т.е. для фоновой характеристики, в качестве обобщенного показателя используется параметр

(29)

где М — число наблюдений в течение одного дня за повышенными концентрациями примесей в воздухе города, превышающими среднее сезонное значение более чем в 1,5 раза; N — число наблюдений за концентрациями примесей в городе в течение того же дня на всех стационарных постах.

Параметр Р рассчитывается для каждого дня как по отдельным примесям, так и по всем вместе. Этот параметр является относительной характеристикой, и его значение определяется главным образом метеорологическими факторами, оказывающими влияние на состояние атмосферного воздуха по всей территории города.

Методика прогнозирования вероятного роста концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе города предусматривает использование прогностической схемы загрязнения воздуха, которая разрабатывается для каждого города на основании опыта многолетних наблюдений за состоянием его атмосферы.

Оперативное прогнозирование загрязнения атмосферного воздуха проводится с целью кратковременного сокращения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух в периоды неблагоприятных метеорологических условий. Обычно делаются два вида прогноза загрязнения атмосферного воздуха по городу: предварительный (на сутки) и уточненный (на 6...8 час, в том числе утром — на текущий день, днем — на вечер и ночь).

О возможном формировании высокого уровня загрязнения атмосферы от одиночных или групповых источников и по городу в целом составляются два вида предупреждений, которые передаются местными органами Росгидромета контролирующим органам и организациям, а также предприятиям, деятельность которых оказывает влияние на формирование высокого уровня загрязнения воздуха.

Предупреждения составляются не ранее чем за 24 ч до ожидаемого роста концентраций загрязняющих веществ с учетом возможного наступления неблагоприятных метеорологических условий. В тексте передаваемого предупреждения о загрязнении должно содержаться название объектов, которым передается предупреждение, и период времени, когда ожидается возрастание уровня загрязнения.

В период действия предупреждения контролирующими органами осуществляется оперативное наблюдение за метеорологическими параметрами, состоянием загрязнения атмосферного воздуха и источниками выбросов. До исчезновения опасной ситуации оперативно контролируются такие метеорологические параметры, как скорость ветра и его направление у земли и в нижнем слое атмосферы до высоты 500 м, вертикальное распределение температуры на различных уровнях, характер развития слоя инверсии.

Состояние загрязнения атмосферного воздуха контролируется на стационарных постах с интервалом не менее 3 часов при отборе разовых проб, а при использовании автоматических газоанализаторов показания с них снимаются не реже чем через час. Контроль источников загрязнения осуществляется путем проведения непрерывных измерений массового расхода выбросов в источниках, подфакельных исследований с интервалом 2 часа в течение периода сохранения опасных метеоусловий, а также путем отбора разовых проб или непрерывного контроля с использованием газоанализаторов на стационарных постах, находящихся в зоне влияния факела источников выбросов. Результаты сопоставляются с расчетными данными для реальной синоптической ситуации.