Оцінка забруднення повітряного басейну

Атмосфера виконує такі функції:

· вміщує кисень, необхідний для дихання живих організмів;

· є джерелом вуглекислого газу для фотосинтезу рослин;

· захищає живі організми від космічного випромінювання;

· зберігає тепло Землі та регулює клімат;

· трансформує газоподібні продукти обміну речовин;

· переносить водяну пару по планеті;

· є середовищем існування літальних форм організмів;

· слугує джерелом хімічної сировини та енергії;

· приймає та трансформує газоподібні й пилеподібні відходи.

Загальна маса атмосфери становить 5,14* 10¹⁵т. Близько 50% маси атмосфери припадає на нижній шар товщиною приблизно 5 км. Маса шару товщиною 30 км складає 99% всієї маси атмосфери.

Усі джерела забруднення атмосфери (рис.2.1.) посідають різне місце в забрудненні атмосфери. Скажімо, в земній атмосфері в завислому стані міститься 28,6млн. т пилу космічного походження. Він складається з дуже мілких метеорних часточок, які з часом осідають на Землю. Вважають, що за рік на поверхню Землі випадає у вигляді осаду 14,3млн. т цього пилу. Таким чином, протягом двох років весь пил повністю оновлюється. Пропускаючи численні проби повітря, відібрані з різних висот, крізь фільтри з мікроскопічними отворами, вчені з’ясували, що пилинки складаються із заліза, нікелю та кобальту, причому основна частка належить нікелю.

Автотранспорт дає близько 70% усіх токсичних викидів у атмосферу та 90% шумового забруднення в містах. Наприклад, в Ужгороді внесок автомобільного транспорту в забруднення атмосфери становить 91%, Ялті й Полтаві – 88%. Сімферополі – 83%. Львові – 79%, Києві – 78%, Чернівцях – 75%.

Оцінка стану повітряного басейну, перш за все, враховує визначення потенційної небезпеки його забруднення залежно від природно-кліматичних чинників конкретної території міста чи району, що визначають здатність атмосфери розсіювати та адсорбувати шкідливі домішки. Це залежить від характеру турбулентного обміну та швидкості вітру, наявності туманів, рельєфу місцевості та інших чинників. Несприятливий характер розсіювання шкідливих речовин спостерігається, зокрема, при виникненні температурних інверсій.

Інверсії – це такий стан атмосфери, при якому температура в приземному шарі повітря зростає, а не зменшується, як це буває у звичайних умовах. При цьому нижня, менш нагріта поверхня інверсійного шару внаслідок більшої щільності відіграє роль екрану, від якого факел забруднюючих речовин відбивається від землі й поширюється на великі відстані.

В мегаполісах все частіше спостерігається смог – атмосферне явище, яке виникає при поєднанні певних метеорологічних умов і високого ступеня забрудненості повітря. Розрізняють такі види смогу:

Фотохімічний – утворюється у ясну сонячну погоду, за низької вологості, при температурі повітря більше +30°С, відсутності вітру і високій забрудненості – поява голубуватого диму, або білого туману, погіршення видимості (Дніпропетровськ, Донецьк, Запоріжжя).

Лондонський – при вологості близькій до 100%, температурі повітря 0⁰С, високій концентрації продуктів згорання – в осінньо-зимові періоди (забруднення довготривале) – Маріуполь, Одеса.

Льодяний – при температурі -30⁰С, високій вологості, відсутності вітру і забрудненні. Крапельки водяної пари перетворюються на кристалики льоду і зависають в повітрі. Для України не характерне.

ЗАБРУДНЕННЯ ПОВІТРЯ

Природне

Штучне

Земне

Позаземне

Радіоактивне

Інше

Континен-тальне

Морське

Уранова руда

Експлуатація реактора

Атомні вибухи

Житло

Транс-порт

Спалю-вання

Вироб-ництво

Неор-ганічне

Орга-нічне

Дим

Ви-до-буван-ня

Транс-пор-туван-ня

Пере-робка

Рис. 2.1. Основні джерела забруднення атмосфери

Значне підвищення рівня забруднення повітряного басейну, як правило, спостерігається при застої повітря (поєднання слабких вітрів з приземними інверсіями температури) і штилях (низькі швидкості вітру в градації від 0 до 1 м/с). Такі метеорологічні умови властиві, наприклад, районам гірських долин, де є накопичення більш щільного і холодного повітря в приземному шарі, часто спостерігається висока стійкість стану повітряних мас. У випадку розташування в долинах промислових підприємств з шкідливими викидами, створюються небезпечні умови забруднення атмосфери. Позитивну роль в очищенні атмосфери відіграє інтенсивне перемішування повітряних мас, яке може відбуватися на фоні підвищених швидкостей вітру та інших чинників, а також опади, що забезпечують вимивання домішок з атмосфери.

Поєднання метеорологічних параметрів, які обумовлюють той чи інший рівень забруднення повітряного басейну (концентрації домішок в приземному шарі повітря) для джерел з фіксованими параметрами викидів, характеризується величиною так званого «потенціалу забруднення атмосфери» (ПЗА).

У довідниках є районування території СРСР на основі комплексного врахування повторності приземних інверсій та слабких швидкостей вітру. Визначено 5 кліматичних зон з різними ПЗА: низький, помірний, підвищений континентальний і приморський, високий, дуже високий. Матеріали районування за ПЗА використовуються при крупномасштабному територіальному плануванні та проектуванні, коли оцінюється принципова можливість розміщення галузей промисловості, які пов’язані зі значними викидами в атмосферу.

Джерела викидів в атмосферу поділяють на природні, обумовлені природними процесами, й антропогенні (техногенні), що є результатом діяльності людини.

До переліку природних джерел забруднення атмосферного повітря відносять пилові бурі, масиви зелених насаджень під час цвітіння, степові та лісові пожежі, виверження вулканів. Домішки, що виділяються природними джерелами:

· пил рослинного, вулканічного, космічного походження, продукти ерозії ґрунту, частини морської солі;

· тумани, дим і гази від лісових та степових пожеж;

· гази вулканічного походження;

· продукти рослинного, тваринного, бактеріального походження.

Антропогенні (техногенні) джерела забруднення атмосферного повітря, представлені переважно викидами промислових підприємств і автотранспорту, відрізняються чисельністю та розмаїттям.

Джерела викидів в атмосферу бувають стаціонарними, коли координата джерела викиду не змінюється в часі, та пересувними (нестаціонарними) (приклад – автотранспорт).

Також джерела викидів поділяють на:

· точкові (забруднення, зосереджені в одному місці – димові труби, вентиляційні шахти тощо);

· лінійні (мають значну протяжність);

· площинні (розосереджені по площині промислового майданчика підприємства).

Кожен з них може бути затіненим (розташованим в зоні підпору або аеродинамічної тіні споруди чи іншої перепони) або незатіненим (або високим – розташованим у недеформованому потоці повітря).

Джерела викидів забруднюючих речовин в атмосферу поділяють також на

- організовані (з яких забруднюючі речовини надходять в атмосферу через спеціально створені газогони, повітряводи і труби);

- неорганізовані (виникає в результаті порушення герметичності обладнання, відсутності або незадовільній роботі обладнання для видалення пилу та газів, в місцях завантаження, розвантаження та зберігання продукту, наприклад, автостоянки, склади паливно-мастильних або сипучих матеріалів).

Найпоширенішими забруднюючими речовинами, що надходять в атмосферне повітря від техногенних джерел, є оксид вуглецю СО; діоксид сірки SO₂; оксиди азоту NO_x; вуглеводні C_mH_n; пил.

Рідкі забруднюючі речовини утворюються при конденсації пари, розпиленні або розлитті рідини, в результаті хімічних або фотохімічних реакцій. Конденсація пари відбувається в результаті охолодження їх атмосферним повітрям. В залежності від температури плавлення сконденсована пара за низьких температур може переходити в тверді частинки.

Газоподібні забруднюючі речовини утворюються в результаті хімічних реакцій окислення, відновлення, заміщення, розкладання, а також в процесі електролізу, випаровування, дистиляції.

Найбільшу частину газоподібних викидів складають продукти окислення, що утворюються в процесі горіння. При окисленні вуглецю утворюється СО і СО₂, при окисленні сірки – SO₂, азоту – NO і NO₂.

При неповному згорянні в результаті неповного окислення утворюються альдегіди або органічні кислоти.

У процесі оцінки забруднення повітряного басейну міста визначаються:

· основні джерела шкідливих викидів у повітряний басейн (промислові та енергетичні об’єкти, автотранспорт) та їхні характеристики;

· райони міста з понаднормативним рівнем забруднення атмосферного повітря;

· соціально-економічна оцінка забруднення атмосфери.

Для характеристики основних джерел шкідливих викидів в повітряний басейн за даними інвентаризації (форми статистичної звітності «2ТП – повітря») визначається кількісний і якісний склад шкідливих викидів, розраховується річний валовий викид всіх шкідливих речовин промисловими, енергетичними і транспортними джерелами в цілому по місту, дається ретроспективний аналіз викидів за 5 – 10 років.

Оцінка забруднення атмосферного повітря міста та його окремих районів базується на розрахункових методах визначення концентрацій шкідливих речовин та їхніх сполук в приземному шарі атмосферного повітря і встановленні ареалів їхнього поширення по території, прилеглій до джерел викидів. Розрахунок проводиться за загальним нормативним документом, що регламентує удосконалену методику розрахунку забруднення повітряного басейну й принцип його санітарно-гігієнічної оцінки – ОНД-86 «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий», Ленінград, 1987.

При оцінці забруднення атмосфери на розрахунковий строк враховується не тільки кількість викинутих шкідливих речовин при існуючих обсягах промислового виробництва, але й передбачуване зростання його потужностей та обсягів, можливі варіанти очищення, дані про зміни соціально-економічних показників та інфраструктури міста чи району.

В останні роки широко використовуються уніфіковані програми розрахунку забруднення атмосфери, наприклад, програми типу «Эфир», які дозволяють оцінювати внесок в забруднення до 1000 і більше джерел. Результати розрахунків забруднення повітряного басейну, одержані на комп’ютері, являють собою ізолінії рівних концентрацій окремих речовин чи їхніх груп (з урахуванням ефекту сумації). Шляхом графічного суміщення схем поширення окремих речовин (або їхніх груп) по території міста складається підсумкова карта районування міської території за забрудненням повітряного басейну – на опорній схемі міста в М1:25000. На карті виділяють території з понаднормативним рівнем забруднення, а також вказують місця розташування основних джерел шкідливих викидів.

Рівні забруднення повітряного басейну в ході проведення розрахунків можуть бути описані в натуральних показниках – концентраціях шкідливих речовин (мг/м³), чи в нормованих показниках, що показують кратність перевищення ГДК.

Потрапляючи в навколишнє середовище, більшість забруднюючих речовин стають причиною зміни важливіших властивостей природних систем і призводять до серйозних негативних соціально-економічних наслідків, до збільшення захворюваності населення, впливу на основні фонди промисловості, транспорту, житлового-комунального господарства, на рослинність і тваринний світ, пам’ятки історії й архітектури тощо. Тому необхідно уявляти собі масштаби соціально-економічних збитків, пов’язаних з цим видом впливу.