17.02.2011 г.

  На главную раздела "Научные работы"


Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В.




 4.6 Об индикаторах качества воздуха

 
 

          Как известно, по результатам наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха в городах рассчитываются средние и максимальные значения концентрации примесей. Чтобы оценить степень загрязнения атмосферного воздуха, эти значения сравниваются с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), установленными гигиенистами и утвержденными Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации [45].

          Одним из основных недостатков нормативов ПДК для использования в оценке уровня загрязнения является отсутствие информации о статистической обеспеченности максимально разовой ПДК. Максимальная концентрация примеси может быть практически одинаковой в двух городах, но в одном отмечен лишь один случай превышения ПДК, а в другом - несколько. И это очень важные различия. Вторым недостатком является отсутствие ПДК годовой для сравнения со средними за год. Среднесуточная ПДК может относиться и к средней за сутки, средней за неделю, за месяц. В наших работах среднее за год сравнивается с ПДКс.с. Кроме того, при установлении значений ПДК, они не были связаны со статистикой наблюдений. В одном и том же городе максимально разовая концентрация может превышать ПДКм.р., а осредненная за временной период не превышает ПДКс.с. Это создает определенные сложности в оценках.

          Чтобы продемонстрировать сказанное выше, приведем результаты определения максимальных и средних за год концентраций и их соотношения для нескольких примесей в целом по городам России (таблица 4.5).

          Результаты расчетов показывают, что связь между максимальными и средними за год концентрациями диоксида азота, оксида углерода и взвешенных веществ в целом по России очень слабая. Это объясняется тем, что в пределах групп городов с разной численностью населения изменяются и средние, и максимальные концентрации примесей.

 

 Таблица 4.5 – Отношение максимальных концентраций примесей к средним за год
и коэффициенты корреляции между ними по данным 2004 года
 Группа городов Число
городов
 Отношение qм/qср Коэффициент
корреляции
 Диоксид серы
 Все города
 
 200
 
 15
 
 Взвешенные вещества
 Более 500 тыс.
 250–500 тыс.
 100–250 тыс.
 50–100 тыс.
 10–50 тыс.
 
 34
 39
 50
 42
 31
 
 11,8
 9,8
 9,9
 8,0
 8,2

 
 0,80
 0,82
 0,68
 0,63
 0,81

 Диоксид азота
 Более 500 тыс.
 250–500 тыс.
 100–250 тыс.
 50–100 тыс.
 
 34
 41
 52
 44
 
 10,9
 9,7
 7,3
 5,5
 
 0,51
 0,68
 0,57
 0,69
 Оксид углерода
 Более 500 тыс.
 250–500 тыс.
 100–250 тыс.
 50–100 тыс.
 
 33
 39
 42
 37
 
 9,8
 7,6
 6,1
 5,2
 
 0,69
 0,57
 0,66
 0,75
 Бенз(а)пирен
 Все города
 
 168
 
 2,0
 
 0,85
 Аммиак
 Все города
 
 66
 
 11,0
 
 0,72
 Формальдегид
 Все города
 
 146
 
 12,2
 
 0,65



          Отношения qм к qср различаются. Чем меньше численность населения в городе, тем ниже значение максимальной концентрации примеси. Это и понятно, поскольку максимальная концентрация примеси в городе определяется наложением выбросов расположенных в городе источников загрязнения, их мощностью, высотой выбросов (низкие или высотные), а также в значительной степени метеорологическими условиями, определяющими степень рассеивания и переноса вредных выбросов. В [5] было показано, что для низких источников выбросов на побережье морей отношение qм может быть в 6–13 раз больше qср, а в районах Восточной Сибири из-за высокой повторяемости слабых ветров, приземных инверсий и застоев воздуха — всего в 3,5–4,5 раз за счет частой повторяемости высоких значений концентрации. В результате этого происходит повышение среднего уровня загрязнения. Для высоких нагретых выбросов картина распределения отношений qм/qср иная. В Восточной Сибири qм будет превышать qср в 10–18 раз, в европейской части России максимумы будут больше средних всего в 4–5 раз. Чтобы правильно определить соотношения между средними и максимальными значениями, все данные о концентрациях взвешенных веществ, оксида углерода и диоксида азота в городах были сгруппированы в соответствии с численностью населения городов. Выделено пять групп городов 1) больше 500 тыс., 2) 250–500 тыс., 3) 100–250 тыс., 4) 50–100 тыс., 5) 10–50 тыс. жителей. Результаты расчетов средних и максимальных концентраций примесей, а также коэффициентов корреляции между ними приведены в таблице 4.6.

          Коэффициенты корреляции между средней и максимальной концентрацией находятся в пределах от 0,51 до 0,85, что говорит о надежности полученных характеристик. Наиболее четкая связь отмечается для концентрации бенз(а)пирена (КК=0,85). Объясняется это тем, что для этой примеси рассчитываются в качестве максимумов средние за месяц концентрации. Поэтому связь между средними за месяц и за год особенно тесная.

          Отношение максимальных концентраций к средним для трех основных примесей почти одинаково уменьшается с уменьшением численности населения в группе (рисунок 4.19). Самые низкие значения отношений отмечены для концентраций взвешенных веществ.

 Увеличить
 Рисунок 4.19 - Отношение максимальных концентраций взвешенных
веществ, оксида углерода и диоксида азота к средней концентрации этих
веществ в пяти группах городов с различной численностью населения
(группа 1 — самая большая численность населения)

 

          При оценке качества воздуха в организациях Росгидромета обычно среднюю концентрацию примеси за год сравнивают с ПДКс.с., поскольку, как сказано выше, ПДКгод отсутствует. В таблице 4.6 для ряда веществ приведены значения ПДКм.р., ПДКс.с. и их отношение, а в таблице 4.7 - реальные отношения концентраций. Сравним отношения значений ПДК с отношениями реально наблюдаемых максимумов к средней за год величине. В таблице 4.6 даны значения отношений, соответствующие группе городов с населением более 500 тыс. жителей, поскольку это отношение является наибольшим.

 

 Таблица 4.6 – Значения ПДК примесей, а также отношение ПДКср/ПДКм.р. и реальные отношения максимальных концентраций
к средней по данным наблюдений в 2004 г.
 Примесь Отношение
 qм/qср
 ПДКс.с.,
 мкг/м3
 ПДКм.р.,
 мкг/м3
 Отношение
 ПДКм.р./ПДКс.с.
 Диоксид серы 15 50 500 10
 Диоксид азота 10,9 40 200 5
 Оксид углерода 9,8 3000 5000 1,6
 Взвешенные вещества 11,8 150 500 3,33
 Аммиак 11,0 40 200 5
 Бенз(а)пирен 2,3 0,1 м3/100 - -
 Формальдегид 12,2 3 35 11,6
 Фторид водорода 12,0 5 20 4

 

 

          Анализ данных, приведенных в таблице 4.6, позволяет сделать ряд важных выводов.

•    Отношение максимальных концентраций к средней уменьшается с уменьшением численности населения в группе. Коэффициент корреляции изменений отношения qм /qср в зависимости от номера группы города составляет 0,76.

•    Для диоксида серы отношение ПДКм.р./ПДКс.с. = 10, а реальное отношение максимальной концентрации к средней за год равно 15. ПДКс.с. диоксида серы с некоторой натяжкой можно использовать как критерий для оценки среднего за год. При этом в действительности занижается степень опасности загрязнения при данном уровне, поскольку ПДКгод всегда будет меньше ПДКс.с. Обычно средние концентрации диоксида серы существенно ниже ПДК, поэтому это занижение не будет иметь большого значения.

•    Для формальдегида отношение ПДКм.р./ПДКс.с. = 11,6, а отношение qм /qср составляет 12,2. Следовательно, ПДКс.с. можно было бы использовать как ПДКгод.

•    Для аммиака отношение qм/qср составляет 11, а отношение ПДКм.р./ПДКс.с. равно всего 5, поэтому при использовании ПДКс.с. в качестве критерия ПДКгод занижается степень опасности уровня загрязнения этим веществом примерно в два раза.

•    Наиболее сложная ситуация возникает при оценке загрязнения воздуха СО, NO2 и взвешенными веществами, поскольку отношение qм/qср изменяется в больших пределах, чем ПДКм.р./ПДКс.с. Для этих веществ необходимо установление ПДКгод.

•    Для оксида углерода отношение qм/qср = 10, а ПДКм.р./ПДКс.с. = 1,7. Оба ПДК для оксида углерода существенно меньше, чем рекомендуемые критерии в других странах. Использование величины ПДКм.р. в качестве критерия для максимума не позволяет использовать ПДКс.с. в качестве критерия за год. Требуется пересмотр ПДК либо путем повышения значения ПДКм.р., либо путем снижения ПДКс.с. Вероятно, должны быть установлены более высокие значения ПДКм.р. и ПДКгод.

•    Для диоксида азота ситуация примерно такая же. Рекомендованный ВОЗ критерий качества составляет для среднего за год 40 мкг/м3, что совпадает с ПДКс.с. России. Если принять это значение как ПДКгод, то следует изменить ПДКм.р. несмотря на то, что оно уже было увеличено.

•    Для взвешенных веществ (ВВ) отношение ПДКм.р./ПДКс.с. = 3,3. Из данных наблюдений за концентрацией ВВ следует, что qм/qср равно 11, а минимальное значение для группы городов равно 8. Поэтому необходимо установить ПДКгод, которая будет ниже ПДКс.с.

•    Для бенз(а)пирена есть только одно ПДКс.с. Однако определяются также среднемесячные концентрации, которые принимаются за максимумы и сравниваются с той же ПДКс.с. Поэтому желательно определить хотя бы критерий для средней за год величины. Нами получено, что отношение среднего за месяц к среднему за год составляет 2,3. Значение индикатора для концентраций БП для сравнения с ним средних за год значений можно принять условно ниже ПДКс.с. в 2,3 раза. Использование ПДКс.с. для сравнения с ней средних за год концентраций приводит к занижению вредности загрязнения атмосферного воздуха бенз(а)пиреном.

•    Для фторида водорода ПДКм.р./ПДКс.с.  = 4, а отношение qм/qср = 12. Поэтому необходим дополнительный критерий — ПДКгод, который должен быть примерно в 3 раза ниже, чем ПДКс.с. Критерий действительно должен быть более низким, учитывая, что фторид водорода постепенно накапливается в организме человека, как и в растениях.

          Еще раз подчеркнем, что сравнение средних за год концентраций примесей в воздушной среде со значениями ПДКс.с. приводит к занижению степени опасности уровней загрязнения. Поэтому сказанное о ситуации состояния загрязнения атмосферного воздуха в городах России, наверное, является несколько приглаженной картиной.


В начало
                             Продолжение  

 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить