CC BY
48Решетнеескцие чтения. 2015
УДК 504.3.054
ОПТИМИЗАЦИЯ СЕТИ НАБЛЮДЕНИЙ СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ*
Е. Н. Бельская, О. В. Тасейко, Е. В. Сугак
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: ketrin_nii@mail.ru
Рассматривается необходимость оптимизации системы мониторинга воздушной среды в целях улучшения прогноза состояния загрязнения воздушного бассейна города и налаживания рациональной системы природоохранной деятельности.
Ключевые слова: мониторинг состояния окружающей среды, гигиенические нормативы, методы размещения, источники выбросов, прогнозирование.
OPTIMIZATION OF AIR POLLUTION MONITORING NETWORK IN URBAN AREA
E. N. Belskaya, O. V. Taseiko, E. V. Sugak
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: ketrin_nii@mail.ru
This study shows the necessity to optimize environmental monitoring network for improvement of the air pollution prediction and natural protection management in urban territory.
Keywords: environmental monitoring, national standards of air quality, placement methods, sources of emissions, prediction.
Увеличение антропогенной нагрузки на окружающую среду требует использования разносторонней и детальной информации о её влиянии. Такая информация нужна для оценки и контроля качества атмосферного воздуха, прогноза его состояния, налаживания рациональной системы природоохранной деятельности. Репрезентативность системы наблюдений за состоянием загрязнения атмосферы в городе зависит от правильности расположения пунктов наблюдения на обследуемой территории.
Существующая в нашей стране сеть наблюдений загрязнения атмосферного воздуха включает посты ручного отбора проб воздуха и автоматизированные системы наблюдений и контроля окружающей среды (АНКОС).
Анализ описанных в литературе методов размещения пунктов наблюдения в системах контроля атмосферного воздуха позволяет сделать вывод, что, во-первых, во всех рассмотренных работах отсутствует единый подход, во-вторых, создание универсальной методики пространственного размещения станции является сложной задачей в силу характера расположения городов, своеобразия источников выбросов, особенностей застройки и т. д. Решение ее существенно зависит от функций, которые должна выполнять система мониторинга [1; 2]. Программы наблюдений формируются по принципу выбора приоритетных (подлежащих первоочередному определению) загрязняющих веществ и интегральных (отражающих группу явлений, процессов, веществ) характеристик.
Большинство методик носит скорее рекомендательный и общеописательный характер, чем аналитический, дает общие рекомендации при выборе точки контроля с учетом планировки и застройки районов города, местоположения источников загрязнения и рельефа местности, чтобы отбираемые пробы характеризовали не местное, а общее загрязнение воздушного бассейна города. Некоторые методики используют статистический анализ результатов наблюдений, на основании которого определяются оптимальные расстояния между станциями, количество станций на единицу площади и т. д. Существует методика построения сети станций, в основе которой заложен принцип контролируемости всех паспортизированных источников вредных выбросов при любом направлении ветра, для разработки которой использовалась модель рассеивания вредных примесей в атмосфере и эвристическая процедура ранжирования потенциально опасных мест для установки станций наблюдения [2].
Развитие городской среды и планируемая хозяйственная деятельность (появление новых микрорайонов, автомагистралей, промышленных объектов) приводит к тому, что расположенные ранее на хорошо проветриваемых участках местности стационарные посты впоследствии могут оказаться на «закрытых» участках. Данные, получаемые с такого поста, будут характеризовать сугубо локальные условия.
* Публикация подготовлена в рамках поддержанного РГНФ научного проекта № 14-16-24001.
Техносферная безопасность
Также очевидна необходимость учета влияния физических характеристик территории. Для выбора мест размещения постов наблюдения за качеством атмосферного воздуха необходимо детальное исследование орографических, аэрографических и теплофизи-ческих свойств контролируемых территорий.
Сложный рельеф местности, а также число и размещение основных промышленных и транспортных источников, метеорологические условия и т. д. могут существенным образом повлиять на распределение концентраций поллютантов в пределах рассматриваемой зоны и сделать его существенно неравномерным. В частности, точки мониторинга, расположенные вблизи автотранспортных потоков, не имеющих мощных промышленных выбросов, обычно характеризуются концентрациями, существенно превышающими общегородской фон, в значительной мере зависящий от дальнего (в том числе трансграничного) переноса [1; 3].
Весьма важным является вопрос о розе ветров. Данные о повторяемости направлений ветра получают по результатам наземных наблюдений на метеорологических станциях. При этом «истинная» роза ветров должна характеризовать повторяемость направлений не приземного ветра на сложном рельефе, а направления невозмущенного подстилающей поверхностью ветрового потока, набегающего на город и все его промышленные объекты.
Для комплексного оценивания уровней загрязнения атмосферного воздуха в городах недостаточно ограничиваться лишь натурными измерениями параметров окружающей среды, необходимо использовать методы математического моделирования, оценки загрязнения снежного покрова, инвентаризацию выбросов, интерполирование и картирование.
Наземные посты наблюдений должны оборудоваться современными высокочувствительными и селективными приборами и системами оценки качества атмосферного воздуха в реальном режиме времени. С учетом данных комплексного обследования состояния загрязнения атмосферного воздуха на территории города должна быть разработана программа оптимизации сети наблюдений [4]. Мониторинг и моделирование, с точки зрения комплексного подхода к реализации мониторинговых исследований, должны дополнять друг друга.
Информация, получаемая автоматическими станциями, отражает реальное состояние атмосферного воздуха в местах измерения, но она касается только последствий загрязнения, причины же остаются неизвестными; она показывает уровень загрязнения только в отдельных точках и не может дать адекватной картины состояния воздуха на остальной территории. Математическое моделирование распространения примесей в атмосферном воздухе позволяет оценить степень загрязнения атмосферы в заданной точке местности, не проводя в ней натурных измерений, но требует комплексного учета многих факторов, таких как параметры источников выбросов и текущего метеорологического состояния атмосферы, условия рассеивания для данной местности и др. [5].
Таким образом, разработка программы оптимизации сети наблюдений (в том числе выбор мест размещения постов наблюдения на городской территории) должна проводиться с учетом типизации городской застройки
с помощью географических информационных систем, позволяющих автоматизировать этот процесс, и данных комплексного обследования (включающего как мониторинг, так и моделирование) состояния загрязнения атмосферного воздуха на территории города.
Библиографические ссылки
1. Тасейко О. В., Сугак Е. В. Репрезентативность пунктов наблюдения при оценке качества воздуха в городской среде [Электронный ресурс] // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6. С. 1-11. URL: http://www.science-education.ru/120-15560. ISSN 2070-7428 (дата обращения: 10.10.2015).
2. Экологический мониторинг окружающей среды : учеб. пособие для вузов. В 2 т. Т. 1 / Ю. А. Комиссаров [и др.] / под ред. П. Д. Саркисова. М. : Химия, 2005. 365 с.
3. Организация мониторинга загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными частицами : метод. указания. М. : Федер. центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 14 с.
4. ПромЭко. Оптимизация сети наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха [Электронный ресурс]. URL: http://promeco.h1.ru/lek/ monitoring.shtml#part13 (дата обращения: 14.07.2015).
5. Молодой ученый. Информационная система для моделирования распространения загрязнения атмосферного воздуха с использованием ArcGISURL [Электронный ресурс]. URL: http://www.moluch.ru/ conf/tech/archive/4/895/(дата обращения: 14.07.2015).
References
1. Taseiko O. V., Sugak E. V. Representativnost punktov nablydenia pri ocenke cashestva vozduha v gorodskoi srede [Representativeness of urban station for air quality monitoring] // Modern problems of science and education. 2014. No. 6, рр. 1-11. Available at: http://www.science-education.ru/120-15560. ISSN 20707428 (accessed: 10.10.2015).
2. Ecologicheskii monitoring okrugausheisredi [Environmental monitoring of environment] : The manual for higher education institutions. In 2 t. T. 1 / Yu. A. Komissarov, L. S. Gordeev, Yu. D. Edelstein, D. P. Vent ; Under the editorship of P. D. Sarkisov. M. : Chemistry, 2005. 365 p.
3. Organizacia monitoringa zagriaznenia atmosfer-nogo vozduha melkodispersnimi chasticami [Organization of monitoring of air pollution with fine particles]: Guidelines. MU 2.1.6-09. M. : Federal Center of Hygiene and Epidemiology, 2009. 14 p.
4. Promek. Opnimizacia seti nabludenii i kontrolya zagriaznenia atmosfernogo vozduha [Optimization of network monitoring and control of air pollution]. Available at: http://promeco.h1.ru/lek/monitoring.shtml# part13 (accessed: 14.07.2015).
5. Informacionnaya sistema dlya modelirovania rasprostranenia zagriaznenia atmosfernogo vozduha s ispolzovaniem ArcG IS [Young scientist. Information system for the modeling of air pollution using ArcGIS]. Available at: http://www.moluch.ru/conf/tech/archive/ 4/895/( accessed: 14.07.2015).
© Бельская Е. Н., Тасейко О. В., Сугак Е. В., 2015
