CC BY
15УДК 504.064:504.3.054
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ НАБЛЮДЕНИЙ НА ПОСТАХ НАБЛЮДАТЕЛЬНОЙ СЕТИ МОНИТОРИНГА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
ГОРОДА СЕВАСТОПОЛЯ
Азаренко Е.И.1, Сигора Г.А.2, Гутник С.А.3, Гутник В.С.4, Ничкова Л.А.5, Хоменко Т.Ю.6
123,4,5,6 Политехнический институт (структурное подразделение), ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», 299053, г. Севастополь, ул. Университетская, 33, e-mail: 2 sigora1@yandex.ru, 6 tamara_homenko93@mail.ru
Аннотация. В статье представлены результаты разработки программы наблюдений на постах мониторинга загрязнения атмосферного воздуха города Севастополя. Установлен перечень веществ, за которыми следует организовать наблюдения на стационарных и маршрутных постах. Разработаны основные требования к аппаратному обеспечению постов наблюдений и методикам выполнения измерений. Учтены экономические критерии при планировании наблюдений. Для получения массива данных, позволяющего обосновать необходимое количество маршрутных постов и программу постоянных наблюдений рекомендовано реализовать комплексное обследование загрязнения атмосферного воздуха города в течение первых двух лет работы наблюдательной сети. Предложена программа работы постов наблюдений на период комплексного обследования загрязнения атмосферного воздуха города.
Ключевые слова: мониторинг, атмосферный воздух, город Севастополь, программы наблюдений, загрязняющие вещества, приземные концентрации, стационарные посты, маршрутные посты, рекомендации.
ВВЕДЕНИЕ
Организация мониторинга загрязнения атмосферы - одна из актуальных задач в сфере решения комплексной проблемы сохранения безопасности среды жизнедеятельности и здоровья населения. Станции мониторинга являются важным звеном системы управления качеством воздуха, средством измерений, предоставляющим информацию для принятия управленческих решений.
Рациональная программа мониторинга позволит обеспечить необходимый состав и качество измерительной информации при обоснованных затратах на проведение мониторинга. Разработка такой программы связана с решением следующих задач:
1. Определение основных требований к средствам и методикам выполнения измерений с учетом обоснованного перечня контролируемых веществ и категорий постов наблюдений за загрязнением атмосферы.
2. Обеспечение соответствия создаваемой сети мониторинга загрязнения атмосферы города Севастополя нормативным требованиям, действующих нормативно-правовых актов Российской Федерации.
3. Учет экономических критериев при планировании наблюдений.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
При разработке программы наблюдений на территории города Севастополя учитывались:
- приоритетность использования автоматических анализаторов, соответствующих требованиям РД 52.04.840-2015 «Применение результатов мониторинга качества атмосферного воздуха, полученных с помощью методов непрерывных измерений» [1] (см. табл. 1);
- отбор проб специфических веществ, определение концентраций которых невозможно в автоматическом режиме, с помощью автоматических пробоотборных устройств с последующим анализом отобранных проб в лаборатории (см. табл. 1);
- необходимость соответствия создаваемой сети мониторинга загрязнения атмосферы города Севастополя нормативным требованиям РФ (РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы» [2] и РД 52.04.840-2015 «Применение результатов мониторинга качества атмосферного воздуха, полученных с помощью методов непрерывных измерений» [1]) (см. табл. 3).
Таблица 1.
Требования к средствам и методикам выполнения измерений
Контролируемое вещество Вид наблюдений на стационарных постах ПДКмр/ ожидаемая тах концентрация Средство измерений Аттестованная методика измерений (№ в федеральном реестре)
1 2 3 4 5
Пыль сумма ТЧ ТЧ10 ТЧ2,5 дискретное автоматическое измерение массовой концентрации с регистрацией показаний в 1, 7, 13, 19 часов в течение суток -/1,8 мг/м3 Автоматический анализатор пыли с возможностью измерения содержания пыли фракций РМ2,5 и РМ10 в диапазоне 0-5,0 мг/м3 с относительной погрешностью не выше ±25 % Методика измерений массовой концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе с помощью измерительного комплекса СКАТ и комплекта средств градуировки. ФР.1.31.2011.09792
Оксид углерода непрерывное автоматическое измерение массовой концентрации с регистрацией показаний с интервалом 20 мин в течение суток 5,0/2,4 мг/м3 Автоматический газоанализатор с возможностью измерения концентрации оксида углерода в диапазоне 0 - 3 мг/м3 с приведенной погрешностью не более ±20 %; 3 - 50 мг/м3 с относительной погрешностью не более ±20 %
Диоксид азота 0,2/0,5 мг/м3 Автоматический газоанализатор с возможностью измерения концентрации диоксида азота в диапазоне 0 - 0,05 мг/м3 с приведенной погрешностью не более ±20 %; 0,05 - 5 мг/м3 с относительной погрешностью не более ±20 %
Оксид азота 0,4/0,08 мг/м3 Автоматический газоанализатор с возможностью измерения концентрации оксида азота в диапазоне 0 - 0,05 мг/м3 с приведенной погрешностью не более ±20 %; 0,05 - 5 мг/м3 с относительной погрешностью не более ±20 %
Диоксид серы 0,5/0,12 мг/м3 Автоматический газоанализатор с возможностью измерения концентрации диоксида серы в диапазоне 0 - 0,05 мг/м3 с приведенной погрешностью не более ±20 %; 0,05 - 5 мг/м3 с относительной погрешностью не более ±20 %
Сероводород 0,008/0,002 мг/м3 Автоматический газоанализатор с возможностью измерения концентрации сероводорода в диапазоне 0 - 0,008 мг/м3 с приведенной погрешностью не более ±25 %; 0,008 - 0,2 мг/м3 с относительной погрешностью не более ±25 %
Озон приземный 0,16/- мг/м3 Автоматический газоанализатор с возможностью измерения концентрации озона в диапазоне 0 -0,03 мг/м3 с приведенной погрешностью не более ±20 %; 0,03 - 0,5 мг/м3 с относительной погрешностью не более ±20 %
Аммиак 0,2/0,04 мг/м3 Автоматический газоанализатор с возможностью измерения концентрации аммиака в диапазоне 0 - 0,2 мг/м3 с приведенной погрешностью не более ±25 %; 0,2 - 1 мг/м3 с относительной погрешностью не более ±25 %
Формальдегид 0,05/0,023 мг/м3 Автоматический газоанализатор с возможностью измерения концентрации формальдегида в диапазоне 0 - 0,035 мг/м3 с приведенной погрешностью не более ±25 %; 0,035 - 0,5 мг/м3 с относительной погрешностью не более ±25 %
Продолжение таблицы 1
1 2 3 4 5
Бенз(а)пирен непрерывный суточный отбор проб, лабораторный анализ 1,0 нг/м3 /1,1 нг/м3 Хроматограф жидкостный с флуориметрическим детектором с возможностью измерения концентрации бенз(а)пирена в диапазоне 0,5 - 50 нг/м3 Методика измерений массовой концентрации бенз(а)пирена в атмосферном воздухе и промышленных выбросах методом высокоэффективной жидкостной хроматографии ФР.1.31.2018.28993
Этилбензол дискретное автоматическое измерение массовой концентрации с регистрацией показаний в 1, 7, 13, 19 часов в течение суток 0,02/0,01 мг/м3 Автоматический газоанализатор с возможностью измерения концентрации этилбензола в диапазоне 0,01-25 мг/м3 с относительной погрешностью не выше ±20 %
Сажа дискретный отбор проб в 1, 7, 13, 19 часов в течение суток, лабораторный анализ 0,15/0,07 мг/м3 Спектрофотометр с пределом погрешности по коэффициенту пропускания не хуже чем ±1% при длине волны 400 нм РД 52.04.831-2015 «Массовая концентрация углеродсодержащего аэрозоля (сажи) в пробах атмосферного воздуха» ФР.1.31.2016.23390
В целях сбора возможно полной информации по территории города для обоснованной корректировки необходимого числа постов и программы наблюдений в последующие периоды, целесообразно в первые годы наблюдений реализовать полную программу наблюдений согласно ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов» [3] на стационарных постах, провести комплексное обследование маршрутных постов и затем скорректировать программы наблюдений с учетом наличия одной передвижной экологической лаборатории и сбора необходимого минимума результатов наблюдений за одной примесью в одной точке за год не менее 200.
Для получения наиболее информативного массива данных, позволяющего разработать обоснованную программу дальнейших постоянных наблюдений рекомендуется реализовать комплексное обследование загрязнения атмосферного воздуха города на маршрутных постах в течение первых двух лет работы наблюдательной сети города Севастополя, представленной в работе [4].
Исследования на запланированных 17-ти маршрутных постах (см. рис. 1) проводятся в два этапа: в 1-й год - на 9 постах, во 2-й - на 8 постах. Для равномерного распределения постов по зонам наблюдения, выделенным в работе [5] обследуются:
- в 1 год - маршрутные посты: 1, 3, 5, 7, 9, 10, 13, 15, 16;
во 2 год - маршрутные посты: 2, 4, 6, 8, 11, 12, 14, 17.
СП - стационарный пост (3 шт.); ФСП - фоновый стационарный пост (1 шт.); ЛМП - локальный маршрутный пост (11 шт.); АМП - автомагистральный маршрутный пост (6 шт.); Зона № 1 - территория с наибольшей степенью урбанизации и плотностью городской застройки; Зона № 2 - массивы садово-огородных ("дачных") участков, расположенных на Гераклейском плато и территориально -
географически соседствующие либо внедренные в зону № 1; Зона № 3 - пригородная, преимущественно сельскохозяйственная и лесная зона
Рис. 1. Схема размещения постов наблюдения (координаты постов наблюдений см. в табл.3)
Предпочтение отдано комплексному обследованию по сравнению с эпизодическим, поскольку этот вид обследования позволяет не только собрать необходимую информацию для обоснования мест расположения и программ наблюдений на городских постах, но также:
- изучить особенности и факторы, влияющие на формирование полей загрязнения,
- уточнить распределение по территории города содержания основных и некоторых специфических вредных веществ, наблюдения за которыми ранее не проводились,
- уточнить правильность расчета полей максимальных концентраций при разработке нормативов предельно-допустимых выбросов (ПДВ),
- оценить уровень загрязнения с достоверностью, достаточной для выявления его влияния на здоровье населения и окружающую среду в целом, разработки рекомендаций по проведению воздухоохранных мероприятий.
Программа не позволяет получить среднесуточные концентрации загрязняющих веществ. Основной задачей комплексного обследования является установление пиковых концентраций загрязняющих веществ. Для решения этой задачи в период проведения обследования предлагается реализовать программу учащенных наблюдений, учитывающих часы с наибольшей интенсивностью движения транспорта. Наблюдения предлагается проводить ежедневно с понедельника по пятницу, исключая праздничные дни, каждый час с 6 до 14 ч или с 14 до 22 ч по местному времени, чередуя дни с утренними и вечерними сроками. Порядок обхода маршрутных постов следует выбирать так, чтобы получить значения концентраций загрязняющих веществ в одной точке в разное время суток. В ночное время наблюдения предлагается проводить два раза в месяц, в 1 час по местному времени, например, по средам, в результате за период обследования на каждом маршрутном посту будет получена одна разовая концентрация каждого загрязняющего вещества в ночное время.
В сутки передвижная экологическая лаборатория (ПЭЛ) обходит 3 маршрутных поста. Каждый опрос поста обеспечивает получение трех разовых концентраций каждого вещества (результаты получают при последовательном отборе 3-х разовых проб: 3*20=60 мин). Для опроса 8 (9) постов потребуется 3 дня, и за период обследования (в году 249 рабочих дней при пятидневной рабочей неделе) ПЭЛ посетит каждый из 8 (9) постов 83 раза. В результате за период обследования в каждой контрольной точке будет получено 83*3=249 результатов измерений разовых концентраций каждого вещества.
Характеристика программы маршрутных наблюдений представлена в таблице 2.
Таблица 2.
Характеристика программы маршрутных наблюдений
№ Оценочный показатель Значение показателя
1. Количество измерений концентраций 1 -го загрязнителя в одной точке 249
2. Возможность получения среднесуточных концентраций нет
3. Загрузка лаборатории, мес./год 12
4. Количество бригад (экипажей) 1
5. Информативность для обоснования программы наблюдений высокая
6. Достоверность результатов для обоснования программы наблюдений да
7. Возможность техобслуживания автомобиля в период реализации программы наблюдений да
В процессе реализации программы рекомендуется осуществлять научное сопровождение исследований (оценка текущих результатов, возможные корректировки программы наблюдений и т.п.), а по окончании периода комплексного обследования на маршрутных постах в течение первого
квартала следующего года провести обобщение и обработку результатов с разработкой рекомендаций по программе дальнейших наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха.
Обобщенная программа работ на стационарных и маршрутных постах наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха г. Севастополя в первые 2 года работы сети мониторинга представлена в форме, рекомендованной ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова» (см. табл. 3).
Пояснения по таблице 3.
1) В столбце «адреса постов наблюдений загрязнения атмосферы ПНЗ» указаны адреса и географические координаты постов.
2) Указанное в столбце «Программа работ ПНЗ» наименование программы относится ко всем наблюдаемым на ПНЗ примесям.
3) Для примесей, отбор которых проводится по иной программе вместо символа «+» указано наименование программы отбора П, НП, СР, С, НН, Э, где: П - полная программа (4 раза в сутки: в 1, 7, 13, 19 ч); НП - неполная программа (3 раза в сутки: в 7, 13, 19 ч); СР - сокращенная программа (2 раза в сутки: в 7 и 13 ч); С - скользящий график (7, 10, 13 ч во вторник, четверг, субботу и в 16, 19, 22 ч в понедельник, среду, пятницу; НН - непрерывные измерения с помощью автоматических анализаторов; Э - эпизодические наблюдения проводятся по специальным программам.
4) Если на ПНЗ для различных примесей проводится отбор проб по различным программам, то указаны все применяемые для данного ПНЗ программы.
5) В шапке таблицы 3 указаны наименования контролируемых примесей, а не химические формулы.
6) В ячейках соответствующих измерению бенз(а)пирена (БП) и тяжелых металлов (ТМ) ставится знак, соответствующий неполной или полной программе, так как: отбор проб на БП проводится по программе отбора проб на взвешенные вещества.
7) В столбце «Статус ПНЗ» указан для Стационарных ПНЗ: О-опорный; Ф-федеральный; М-муниципальный; В- ведомственный. Маршрутные ПНЗ - М(*), Региональные сети (Р**).
ВЫВОДЫ
Проведенные исследования позволяют обосновать следующие результаты:
- с учетом наличия одной передвижной экологической лаборатории, для получения наиболее информативного массива данных, обеспечивающего возможность разработки обоснованной программы постоянных наблюдений, целесообразно реализовать комплексное обследование загрязнения атмосферного воздуха города на маршрутных постах в течение первых двух лет работы наблюдательной сети города Севастополя, в соответствии со специальной программой, при выполнении которой будет собрано не менее 249 результатов измерений концентраций 1 -го загрязнителя в одной точке за год, установлены пиковые концентрации загрязняющих веществ, а также получены разовые концентрации каждого загрязняющего вещества в ночное время;
- на стационарных постах города в период комплексного обследования рекомендуется реализовать полную программу наблюдений согласно ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов»;
- перечень веществ, включенных в программу наблюдений позволит выполнить комплексную оценку влияния качества воздуха г. Севастополя на здоровье населения;
- для 12 из 14 веществ, включенных в перечень контролируемых на постах наблюдений, возможно использование автоматических анализаторов, соответствующих требованиям РД 52.04.840-2015 «Применение результатов мониторинга качества атмосферного воздуха, полученных с помощью методов непрерывных измерений»; автоматический контроль 11 веществ обеспечен аттестованными методиками выполнения измерений, зарегистрированными в федеральном реестре.
Таблица 3.
Программа работ ПНЗ г. Севастополя (1-й год работы наблюдательной сети)
го Анализируемые примеси (наименование/приоритет)
Статус ПНЗ Ё основные | специфические
№ п/п № ПНЗ Координаты, адрес ПНЗ о б а р § мма арг Взвешенные вещества (пыль) Диоксид серы Оксид углерода Диоксид азота Оксид азота Аммиак Бенз(а)пирен Озон Сажа Сероводород Формальдеги д Этилбензол
£ ТБР РМ2,5 РМ10
Приоритет примеси 2 2 2 8 8 3 8 9 6 10 1 4 7 5
1. СП-1 44.627696, 33.553898; ул. Приморская , 2Б ОМ НН, П П П П НН НН НН НН - П - П НН - П
2. СП-2 44.587581, 33.508868; ул. Льва Толстого, 51 ОМ НН, П П П П НН НН НН НН - П - П НН - П
3. СП-3 44.567325, 33.611979; ул. Чернореченская, 138а ОМ НН, П П П П НН НН НН НН - П - П НН - П
4. ФСП-4 44.567491, 33.560647; ТСН "Солнечный" ОМ НН, П П П П НН НН НН НН НН П НН П НН НН П
5. ЛМП-1 44.773368, 33.543553; пгт Кача, ул. Первомайская, 1 М(*) Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э
6. АМП-3 44.641452, 33.605450; ул. Грибная, 10 М(*) Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э
7. ЛМП-5 44.570817, 33.439514; Казачинское шоссе, 1 М(*) Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э
8. ЛМП-7 44.581544, 33.487746; ул. Отрадная, 15 М(*) Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э
9. ЛМП-9 44.596064, 33.531961; ул. Ревякина, 1 М(*) Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э
10. ЛМП-10 44.614350, 33.608593; ул. Раенко, 1а М(*) Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э
11. АМП-13 44.527150, 33.497515; Монастырское шоссе, СТ "Эллада" М(*) Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э
12. ЛМП-15 44.507195, 33.598351; ул. Новикова, 3 М(*) Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э
13. АМП-16 44.470715, 33.700415; с. Гончарное, автодорога 67К-1 М(*) Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э Э
Примечание: приоритет примесей, не вошедших в список таблицы 2, определен с учетом класса опасности веществ и имеющихся данных об их ожидаемых концентрациях. Программа работ на 2-й год аналогична представленной в табл. 3 с заменой номеров маршрутных постов на (2, 4, 6, 8, 11, 12, 14, 17).
ЛИТЕРАТУРА
1. РД 52.04.840-2015. Применение результатов мониторинга качества атмосферного воздуха, полученных с помощью методов непрерывных измерений: утверждён Заместителем Руководителя Росгидромета 29.12.2015: дата введения 2016-03-01. - [Электронный источник] / http://docs.cntd.ru/document/1200133380 (дата обращения 18.09.2022). -Текст: электронный.
2. РД 52.04.186-89 Руководство по контролю загрязнения атмосферы: разработан и внесен Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии и Министерством здравоохранения СССР: дата введения 1991-01.07. - [Электронный источник] / http://docs.cntd.ru/document/1200006389 (дата обращения 18.09.2022). -Текст: электронный.
3. ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы (ССОП). Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов / Nature protection. Atmosphere. Air quality control regulations for populated areas: утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 10 ноября 1986 г. N 3395: дата введения 1987-01-01. - [Электронный источник] / http://docs.cntd.ru/document/1200012789 (дата обращения 18.09.2022). -Текст: электронный.
4. Гутник, В С. Территориальная организация наблюдательной сети мониторинга загрязнения атмосферного воздуха г. Севастополя / В.С. Гутник, Е.И. Азаренко, С.А. Гутник, Г.А. Сигора, Л.А. Ничкова, Т.Ю. Хоменко // Экономика строительства и природопользования. - 2021. - №. 4 (81). - C. 64 - 71.
5. Гутник, С.А. Зонирование территории г. Севастополя для организации мониторинга загрязнения атмосферы // С.А. Гутник, Е.И. Азаренко, В.С. Гутник, Г.А. Сигора, Т.Ю. Хоменко // Системы контроля окружающей среды. -2022. - Вып. 1 (47). - C. 66 - 73.
OBSERVATION PROGRAM DEVELOPMENT FOR NETWORK OBSERVATION POSTS MONITORING OF ATMOSPHERIC AIR POLLUTION IN
THE CITY OF SEVASTOPOL
Azarenko E.I.1, Sigora G.A.2, Gutnik S.A.3, Gutnik V.S.4, Nichkova L.A.5, Khomenko
T.Yu.6
i,2,3,4,5,6 Sevastopol State University, Sevastopol, Russian Federation
Annotation: The article presents the results of the development of an observation program at the posts for monitoring atmospheric air pollution in the city of Sevastopol. A list of substances for which monitoring should be organized at stationary and route posts has been established. The basic requirements for the hardware of observation posts and methods for performing measurements have been developed. Economic criteria are taken into account when planning observations. To obtain an array of data to justify the required number of route posts and a program of permanent observations, it is recommended to implement a comprehensive survey of air pollution in the city during the first two years of operation of the observation network. A program of work of observation posts for the period of a comprehensive survey of atmospheric air pollution in the city is proposed.
Key words: monitoring, atmospheric air, city of Sevastopol, observation programs, pollutants, surface concentrations, stationary posts, route posts, recommendations.
