Мониторинг атмосферного повітря

Отже, антропогенне забруднення атмосферного по­вітря порушує безпечну життєдіяльність людини, приз­водить до погіршення здоров’я людей, негативно впли­ває на стан біоценозів, зменшуючи їх продуктивність та породжуючи процеси деградації екологічних систем. Людство повинно докласти максимальних зусиль, щоб зупинити ці негативні процеси і не допустити виник­нення нових.

1.2.Методи оцінювання забруднення атмосферного повітря

Головною метою аналізу забруднення повітря є от­римання інформації про якісний та кількісний його склад, необхідної для прогнозування рівнів забруднен­ня, оцінювання фактичного стану, реалізації заходів щодо охорони повітряного басейну.

Аналіз забруднення повітряного середовища є чи не найскладнішим завданням аналітичної хімії, оскільки повітря є рухомою системою, склад якої постійно змінюється, а одна проба може одночасно містити десятки, сотні органічних і неорганічних сполук.

Для оцінювання забруднення повітря використову­ють лабораторні, кспресні та автоматичні методи.

Лабораторні дослідження проводять з використан­ням хроматографічних, спектраль­ного, електрохімічного методів аналізу забруднення ат­мосферного повітря.

Хроматографічні методи аналізу забруднення атмосферного повітря.

Їх сутність полягає в розподі­лі, якісному виявленні та кількісному визначенні ком­понентів повітряної суміші за допомогою спеціальних пристроїв — хроматографів. Найефективніші вони за необхідності визначення складних домішок у повітря­них пробах. Цю групу методів (залежно від мети визна­чення певних домішок) утворюють:

      - газова хроматографія (метод дослідження мікро-домішок летких органічних сполук). На її ос­нові виокремлюють та аналізують окремі речовини проби;

     - рідинна хроматографія (метод, ефективний при аналізуванні проб повітря, забрудненого домішками токсичних органічних сполук (полі циклічних арома­тичних вуглеводів, пестицидів та ін.) різних концентрацій).

    - іонно-рідинна хроматографія (метод визначення мікродомішок)

     - полуменево-іонізаційний метод (за його допомо­гою визначають сумарну кількість вуглеводнів).

Мас-спектральний метод аналізу забруднення атмосферного повітря. Послуговуючись ним, здій­снюють кількісний та якісний аналізи усіх сполук, які є в пробі.[7]

Спектральні методи аналізу забруднення атмо­сферного повітря. Ці методи найефективніші при до­слідженні якісного і кількісного складу забруднення повітря. їх сутність полягає у визначенні складу та бу­дови речовини за її спектром, який впорядкований за довжиною хвилі електромагнітним випромінюванням. Спектральний аналіз дає змогу встановити елемен­тний, нуклідний і молекулярний склад речовини, її бу­дову (атомно-емісійний спектральний аналіз), визна­чити концентрації речовини за поглинанням шаром атомної пари елемента монохроматичного резонансно­го випромінювання (атомно-абсорбційний спектраль­ний аналіз).

Одним з найдоступніших спектральних методів ана­лізу повітря є колориметрія, яка полягає у вимірюван­ні послаблення світлового потоку внаслідок вибіркового поглинання світла речовиною у видимій ділянці спек­тра. Інгредієнт, що визначається, переводять у зафарбо­вану сполуку за допомогою специфічної хімічної реак­ції, потім визначають інтенсивність кольору розчину. Якщо речовина поглинає у видимій ділянці спектра, термін аналізу зменшується, оскільки зникає необхід­ність отримання зафарбованого розчину.

До спектральних методів відноситься також ультра­фіолетова (УФ) та інфрачервона (ІЧ) спектроскопія. В УФ-ділянці найчастіше аналізують ароматичні сполу­ки, неорганічні речовини .Порівняно з колориметрією цей метод чутливіший, але недостатньо селективний, оскільки багато органічних з’єднань ма­ють в УФ-ділянці спектра широкі смуги поглинання, які можуть перериватися. Це знижує точність вимірю­вань, а іноді унеможливлює аналіз багатокомпонентних сумішей. Метод ІЧ-спектроскопії забезпечує ідентифі­кацію і кількісне визначення промислових забруднень органічного та неорганічного походження.

Електрохімічні методи аналізу забруднення ат­мосферного повітря. Широко застосовують ці методи при систематичному контролюванні стану забруднення атмосферного повітря і повітря робочих зон, в лаборато­ріях АЕС та лабораторіях мережі спостережень Держкомгідромету України.[6]

Найпоширеніші в аналізі атмосферних забруднень кондуктометричні та кулонометричні методи. Сутність кондуктометричного методу полягає у вимірюванні електропровідності аналізованого розчину. Електро­провідність розчину забезпечується іонами речовин, здатними дисоціювати в певних умовах, і залежить від концентрації іонів у розчині та їх рухомості. Кондукто-метричний метод не вимагає використання складної апаратури, є високочутливим, швидкодіючим, викону­ється компактною апаратурою.

1.3.Методи відбору проб атмосферного повітря для лабораторного аналізу

Одним з основних елементів аналізу якості атмо­сферного повітря є відбір проб. Важливість його зумов­люється тим, що за неправильного відбору проб резуль­тати аналізу втрачають сенс. Проби повітря відбирають аспіраційним способом (пропускаючи повітря через поглинальний прилад з визначеною швидкістю) і спосо­бом заповнення посудин обмеженого об’єму.

Аспіраційний спосіб відбору проб повітря. У ре­зультаті пропускання повітря через поглинальний при­лад відбувається концентрування аналізованої речови­ни в поглинальному середовищі. Для визначення кон­центрації речовини витрата повітря повинна становити десятки і сотні літрів за хвилину. Проби поділяють на разові (період відбору 20—ЗО хв.) та середньодобові (не менше 4-разових проб, через однакові проміжки часу протягом доби о 1, 7, 13 та 19 год.). Найкращим способом отримання середньодобових значень є безперервний від­бір проб повітря протягом 24 год. Для їх відбору викорис­товують електроаспіратори, пилососи та інші прилади і пристрої, які пропускають повітря, а також прилади, які реєструють його об’єм (реометри, ротаметри та ін.).

На стаціонарних пунктах (лабораторіях типу«ПОСТ») системи відбору проб повітря забезпечують їх разовий відбір для дослідження газових домішок, сажі, пилу та аерозолів. Система відбору проб повітря для аналізу газових домішок і сажі складається з повітро­проводу, обладнаного нагрівальним пристроєм з термо­регулятором, розподільного гребінця для підключення поглинальних приладів та двох електроаспіраторів. Система відбору проб повітря для дослідження пилу ут­ворюється з трубки, яка обладнана фільтрами, та гнуч­кого шланга, котрий підключають до повітропроводу

За нестаціонарних умов використовують аспірацію по­вітря за допомогою двигуна внутрішнього згоряння або пилососа, підключеного до стаціонарного джерела зі струмом.

Відбір проб повітря способом заповнення посудин обмеженого об’єму. Використання цього способу зумов­лено значною агресивністю хімічних речовин, які влов­люють з повітря поглинальні пристрої. Звичайні скляні ємності найчастіше використовують при відборі проб по­вітря для визначення оксиду вуглецю та інших газових до­мішок. Скляний посуд заповнюють аналізованим повіт­рям шляхом продування через посудину його 10-кратно-го об’єму, після чого посудину закривають; за допомогою вакуумного заповнення (з герметично закритих посудин повітря відкачується, їх відкривають у місці відбору про­би і потім знов закривають); способом заміщення попе­редньо залитої в посудину інертної рідини повітрям (пі­сля того, як рідина вилилась, посудину закривають).

При відборі разових проб повітря для визначення діоксиду сірки використовують прилад Ріхтера і сорбційну трубку; при відборі діоксиду азоту — U-подібну труб­ку і сорбційну трубку. Під час відбору проб необхідно уникати потрапляння світла на поглинальний прилад. Термін збереження проб, відібраних в U-подібну труб­ку, становить не більше 3 діб, а в сорбційні трубки — тиждень. За необхідності отримання інформації про на­явність у повітрі окремо діоксиду і оксиду азоту між двома поглиначами (U-подібні або сорбційні трубки) встановлюють U-подібну трубку з окислювачем.

Разові проби пилу відбирають на фільтруючі матері­али. Швидкість його руху в ротаметрі не повинна бути меншою від швидкості вітру в місці відбору проби. За­лежно від швидкості вітру і швидкості відбору проби вибирають діаметр насадки.

Певні особливості має методика відбору проб для визначення вмісту радіоактивних домішок. Проби дово­дять до необхідного об’єму і на у-спектрометрі визнача­ють йод-131 та інші летючі радіонукліди. Потім проби озолюють (спалюють до золоподібного стану) і визначають сумарну р-активність, після чого кожну до­бову пробу зберігають у спеціальних пакетах. Місячні проби формують зсипанням усіх добових проб в окремий пакет. їх супроводжують від­повідною запискою, яка передбачає такі пункти: назва проби; назва пункту відбору; місяць, рік; дні, в які про­би не відбиралися; кількість добових проб; об’єм повіт­ря; загальна маса проби.

Охарактеризовані методи відбору проб дають змогу відібрати повітря для лабораторного аналізу за різнома­нітних умов. Вибір конкретного методу залежить від мети дослідження і якісного складу проби повітря. Пра­вильний відбір проби впливає на достовірність лабора­торних визначень концентрації забруднюючої речовини в повітрі.

Метеорологічні спостереження при відборі проб повітря. У зв’язку з тим, що метеорологічні чинники зумов­люють перенесення і розсіювання шкідливих речовин в атмосферному повітрі, відбір проб повітря повинен су­проводжуватися спостереженнями за димовими факе­лами джерел викидів і такими метеорологічними пара­метрами, як швидкість і напрям вітру, температура і вологість повітря, атмосферні явища, стан погоди і під­стилаючої поверхні. Результати спостережень запису­ють у робочий журнал гідрометеоспостерігача, а оброб­лені результати — у книгу запису спостережень за за­брудненням атмосферного повітря і метеорологічними елементами .

Спостереження за димовим факелом і станом по­годи - їх здійснюють, беручи під контроль найпотужніше джерело. При цьому фіксують колір і форму факела в місці виходу з джерела. Форму факела фіксують візуаль­но і записують його шифр. Стан погоди оцінюють візуально за характерними ознаками. [7]

Розділ 2. Сучасний стан атмосферного повітря Запорізької області.

2.1. Аналіз стану атмосферного повітря

Ступінь забруднення атмосферного повітря залежить від кількості викидів шкідливих речовин та їх хімічного складу, від висоти, на якій здійснюються викиди, та від кліматичних умов, що визначають переніс, розсіювання і перетворення речовин, що викидаються.

Для оцінки забруднення атмосферного повітря та прийняття природоохоронних рішень необхідною умовою є проведення систематичних спостережень за станом атмосферного повітря, метеорологічними умовами, зокрема шляхом висотного зондування атмосфери, кліматичними умовами та параметрами викидів промислових джерел забруднення.

Державний контроль і санітарний нагляд за станом атмосферного повітря на території Запорізької області ведуть організації:

- Державне управління екології та природних ресурсів в Запорізькій області (Держуправління екоресурсів в Запорізькій області);

- Запорізький обласний центр з гідрометеорології (ЗЦГМ );

-Запорізька державна обласна санітарно-епідеміологічиа станція (облсанепідемстанція).

Запорізька державна обласна санітарно-епідеміологічна станція проводить спостереження за станом атмосферного повітря в міських і сільських населених пунктах на стаціонарних і маршрутних постах контролю забруднення атмосферного повітря, в зоні впливу промислових підприємств на відстані 500 м, 1000 м, 2000 м, 3000 м, 4000 м від промислових зон, у місцях проживання та відпочинку населення. Аналізуються до 20 інгредієнтів. Склад інгредієнтів вибирається в залежності від технологій виробництв і пріоритетних викидів у населених пунктах області.

У 1998 році за даними Запорізької державної обласної санітарно-епідеміологічної станції у містах і селищах міського типу було проаналізовано 10841 проб (у тому числі на стаціонарних постах 5853), у сільських районах - 72 проби, що складає 0,66% від міських. У 1998 році державною міською санітарно-епідеміологічною станцією м. Запоріжжя виконаний 8121 аналіз проб якості атмосферного повітря, із них на стаціонарному посту -5566, у районі промпідприємств - 2486, на автомагістралях - 69.

У містах і смт області кількість виконаних аналізів складає 75% (у тому числі 95% від усіх проб на стаціонарних постах) у відсотках від загальної кількості аналізів у м. Запоріжжя. Із загального числа аналізів по області з перевищенням гранично допустимих концентрацій (ГДК) - 1194 аналізів (у тому числі на стаціонарних постах -334). У м. Запоріжжя з перевищенням ГДК - 965 аналізів (у тому числі на стаціонарному посту - 280), що складає від загального числа перевищень ГДК по області 80% (у тому числі на стаціонарному посту 84%). Середньорічний відсоток перевищень ГДК за 1993-1998 роки склав 12,3%.

Максимальні перевищення ГДК відзначалися по фенолу, двоокису азоту, основною причиною яких залишається: застаріле технологічне обладнання промпідприємств; невідповідність технологій передовим вітчизняним і зарубіжним аналогам; низька серєдньоексплуатаційна ефективність роботи пилогазоочисного устаткування; недотримання технологічного регламенту підприємствами при несприятливих метеоумовах.

Найбільше забруднення атмосферного повітря спостерігається у м. Запоріжжя. Про це свідчать дані спостережень Запорізького обласного центру з гідрометеорології (ЗЦГМ).

За 1996-1998 роки рівень забруднення атмосферного повітря зменшився по вмісту діоксиду сірки, фтористого водню та формальдегіду і декілька зріс по вмісту оксиду азоту.

Найбільш забруднені райони м. Запоріжжя по:

- діоксиду азоту — Ленінський, Орджонікідзевський;

- пилу та фтористому водню - Ленінський;