Проблемы осуществления контроля качества воздуха

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«ШУЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ЭКОЛОГИИ И БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:

ПРОБЛЕМЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ  КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОЗДУХА

Работу выполнила:

Гусева Екатерина  Ивановна

студентка 2 курса 1 группы дневного отделения естественно-географического факультета

Специальность - 022000.62

Экология и природопользование

Научный руководитель:

доцент, кандидат биологических наук Юдин Александр Николаевич

Шуя - 2012

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОЗДУХА

1.1.Научные основы экологического мониторинга……………………………5

1.2.Контроль качества воздуха………………………………………………….18

1.3.Отбор проб атмосферного воздуха………………………………………....26

1.4.Всемирная метеорологическая организация и международный мониторинг загрязнения биосферы…………………………………………….29

2. АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ

2.1.Наблюдение за состоянием атмосферного воздуха в 2010-2011 годах…..38

2.2.Качество атмосферного воздуха в 2010 году………………………………39

2.3.Качество атмосферного воздуха в 2011 году………………………………42

2.4.Динамика загрязнения атмосферного воздуха Ивановской области…….44

2.5.Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха…………..46

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...49

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………...51

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность  темы курсовой работы определяется тем, что воздушная среда состоит из газообразных веществ, необходимых для жизнедеятельности человека. Она обеспечивает механизмы теплообмена и функции органов человека, ориентирующих его в пространстве (зрение, слух, обоняние), а также служит природным резервуаром, в котором обезвреживаются газообразные продукты обмена веществ живых организмов и отходы промышленного производства. Наряду с этим воздушная среда при значительном изменении ее естественных физических и химических свойств, бактериологическом и пылевом загрязнении может служить причиной различных заболеваний человека. Источниками загрязнения воздушной среды являются токсические отходы промышленных производств, выхлопные газы автотранспорта, ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве, и др. Особую опасность при этом представляют токсические туманы (смоги), связанные с накоплением в воздухе, например, сернистого газа, что приводит к острым и хроническим массовым отравлениям.

Цель - проанализировать динамику загрязнения атмосферного воздуха Ивановской области.

Задачи:

1. Проанализировать теоретические вопросы контроля качества воздуха.

2. Сделать анализдинамики загрязнения атмосферного воздуха Ивановской области.

Объект исследования – атмосферный  воздух.

Предмет исследования – теоретические и методические аспекты контроля качества атмосферного воздуха.

Методы исследования – Среди теоретических методов можно выделить сравнительный анализ; анализ научной литературы, синтез полученных материалов, историко-географический метод и т.д. Из практических (эмпирико-исследовательских) методов – метод описания, метод классификаций и др.

Структура и объем  работы. Курсоваяработа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и содержит 52 страницы, включает 3 таблицы и 2 рисунка. Список используемой литературы содержит 19 наименований.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ  ВОПРОСЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОЗДУХА

1.1.Научные основы экологического мониторинга

Впервые термин мониторинг (от лат. monitor – предостерегающий) появился перед проведением международной конференции в Стокгольме (1972 г.). Под мониторингом было решено понимать систему непрерывного наблюдения, измерения и оценки состояния окружающей среды. Позднее система мониторинга была расширена – в неё был включён этап принятия управленческого решения (рис. 1). Большой вклад в разработку теории мониторинга внесли И.П. Герасимов [6], Ю.А. Израэль [10], В.Д. Федоров и др.

В настоящее время под экологическим мониторингом понимается информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений на фоне природных процессов.

В системе экологического мониторинга постоянно должны реализовываться  две цели:

1. Постоянная оценка «комфортности» условий среды обитания человека и других биологических объектов.
2. Предоставление информационной составляющей для целей прогнозирования, моделирования и принятия управленческих решений.

В процессе мониторинга  решаются следующие задачи:

1. Организация единой системы сбора и обработки данных наблюдений;
2. Обеспечение достоверности и сопоставимости данных наблюдений;
3. Организация хранения данных наблюдений, ведение специальных банков и баз экологических данных;
4. Оценка и прогноз состояния объектов окружающей природной среды;
5. Информационное обеспечение органов власти и управления комплексной информацией о состоянии окружающей природной среды и природных ресурсах, а также населения информацией о проблемах обеспечения экологической безопасности [9].

Рис. 1 Блок-схема системы мониторинга [10].

Общей рекомендацией к  системе экологического мониторинга  является системное представление  объекта мониторинга. Только в этом случае возможно собрать данные, которые впоследствии можно будет анализировать и давать им содержательную интерпретацию [1, 3, 5, 7, 11-16, 18-19].

В настоящее время основным методом оценки окружающей среды  является экологическое нормирование. В соответствии с природоохранительным законодательством Российской Федерации нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, сохранение генофонда, обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. При этом под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду.

Как экологическое, так и  санитарно-гигиеническое нормирование основаны на знании эффектов, оказываемых  разнообразными факторами воздействия  на живые организмы. Одним из важных понятий в нормировании является понятие загрязнения:

Загрязнение окружающей среды – поступление в окружающую среду вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду.

Обычно выделяют следующие  виды загрязнения:

1. Химическое. Загрязнение ксенобиотиками и другими химическими веществами.
2. Физическое. Тепловое, световое, шумовое, электромагнитное, радиоактивное воздействие.
3. Биологическое. Загрязнение микроорганизмами (гниение, болезнетворность), животными (паразиты), растениями (цветение водоёмов).
4. Визуальное. Нарушение эстетической привлекательности ландшафта (например, вследствие организации свалки строительного мусора).

В зависимости  от времени поступления загрязнителей  различают три вида загрязнений:

1. Первичное загрязнение – вызванное поступлением загрязняющих веществ и процессами непосредственного их превращения. В цикле первичного загрязнения могут появляться вторичные и последующие загрязняющие вещества.
2. Вторичное загрязнение – развивается как следствие первичного загрязнения и представляет собой новый цикл загрязнения.
3. Повторное загрязнение – вызванное повторным выносом загрязняющих веществ вследствие первичного загрязнения. Например, вынос осевших на дно или вмерзших в лед нефтепродуктов во время паводка или таяния льда

В настоящее время существует фактическое разделение на экологическую  безопасность в отношении человека и экологическую безопасность в  отношении к окружающей природной  среде. Принцип антропоцентризма верен  в отношении истории развития нормирования: значительно ранее  прочих были установлены нормативы  приемлемых для человека условий  среды (прежде всего, производственной). Тем самым было положено начало работам  в области санитарно-гигиенического нормирования. В частности, были выведены такие группы нормативов как предельно-допустимая концентрация (ПДК) и предельно допустимый уровень воздействия (ПДУ):

Предельно-допустимая концентрация (ПДК) – утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив содержания вредного вещества в окружающей (или производственной среде), практически не влияющего на здоровье человека и не вызывающего неблагоприятных воздействий.

Предельно-допустимый уровень (ПДУ) – утверждённый в законодательном порядке санитарно-гигиенический норматив, связанный с нагрузкой физических факторов (шума, электромагнитного излучения и др.) в окружающей (или производственной среде), практически не влияющего на здоровье человека и не вызывающего неблагоприятных воздействий.

В тех случаях, когда для  вредных факторов не определён санитарно-гигиенический  норматив, а исследование находится  только на стадии опытных или опытно-промышленных разработок, применяются ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ), ориентировочные допустимые концентрации (ОДК) и ориентировочные допустимые уровни (ОДУ).

Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются  и утверждаются специально уполномоченными  государственными органами в области охраны окружающей природной среды, санитарно-эпидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и техники с учетом международных стандартов. Существует большое количество справочников [4], содержащих подробную и исчерпывающую информацию о ПДК и токсикологических показателях различных химических веществ. Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ Минздрава РФ распространяет АИПС (автоматизированная информационно-поисковая система) «Опасные вещества» – базу данных по опасным химическим и биологическим веществам, содержащую данные о 2350 зарегистрированных в РПОХВ (российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ) веществах (химическая номенклатура, физико-химические характеристики, параметры токсикометрии, оценку специфических и отдаленных эффектов, показатели экологической безопасности, гигиенические и экологические нормативы, библиографические данные). В базу данных, наряду с исчерпывающей отечественной информацией, включены сведения из ведущих зарубежных баз данных опасных веществ, в том числе международного регистра потенциально токсичных веществ.

Установление нормативов качества окружающей среды и продуктов  питания основывается на концепции пороговости воздействия.

Порог вредного действия – это минимальная доза вещества, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.

ПДК и ПДУ определяются с учётом ДСД (допустимой суточной дозы) или ДСП (допустимого суточного потребления).

Стандарт ГОСТ 12.1.007-76 «Классификация и общие требования безопасности»  устанавливает следующие признаки для определения класса опасности (табл. 1). По степени воздействия  на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:

1-й – вещества чрезвычайно опасные: бензапирен, бериллий, диэтилртуть, тертаэтилсвинец, таллий и др.

2-й – вещества высокоопасные: бор, ДДТ (сумма изомеров), кадмий (суммарно), мышьяк, нитриты, свинец (суммарно), селен, стронций, сурьма, формальдегид.

3-й – вещества умеренно опасные: алюминий, марганец, медь (суммарно), нитраты, озон, хром.

4-й – вещества малоопасные: сероводород, сульфаты, хлориды.

Отнесение вредного вещества к классу опасности производят по показателю, значение которого соответствует  наиболее высокому классу опасности.

Таким образом, санитарно-гигиеническое  нормирование охватывает все среды, различные пути поступления вредных  веществ в организм, хотя редко  отражает комбинированное действие (одновременное или последовательное действие нескольких веществ при одном и том же пути поступления) и не учитывает эффектов комплексного (поступления вредных веществ в организм различными путями и с различными средами – с воздухом, водой, пищей, через кожные покровы) и сочетанного воздействия всего многообразия физических, химических и биологических факторов окружающей среды. Существуют лишь ограниченные перечни веществ, обладающих эффектом суммации при их одновременном содержании в атмосферном воздухе.

Таблица 1.

Критерии определения  класса опасности

Для ориентировочного определения  комбинированного действия обычно предлагается использовать следующую формулу:

,

где C_i – концентрация вещества в исследуемой среде; ПДК₁ – предельно-допустимая концентрация данного вещества. Среда считается допустимой если конечное значение меньше единицы.

Однако человек не самый  чувствительный из биологических видов, и принцип «Защищен человек –  защищены и экосистемы», вообще говоря, не верен. Экологическое нормирование предполагает учет так называемой допустимой нагрузки на экосистему. Допустимой считается  такая нагрузка, под воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не превышает естественных изменений и, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению качества среды.

Всю совокупность экологических  нормативов можно упорядочить следующим  образом:

1. Органолептические нормативы. Определяются с помощью органов чувств (мутность, цвет, запах, вкус).
2. Общесанитарные нормативы. Определяются для малотоксичных и нетоксичных веществ.
3. Санитарно-токсикологические нормативы. Определяются для токсичных веществ.
4. Фитоаккумуляционные нормативы. Определяются по накоплению в тканях растений.
5. Водно-миграционные нормативы. Определяются по миграции в водной среде.
6. Воздушно-миграционные нормативы. Определяются по миграции в воздушной среде.

Антропогенное загрязнение  окружающей среды весьма разнообразно. Основными источниками являются промышленные предприятия, энергетический комплекс, транспорт, сельское хозяйство  и бытовые отходы.

Классы опасности для  окружающей среды определяются согласно приказа МПР от 15.06.2001 года № 511. Установлено 5 классов опасности:

Таблица 2

Критерии определения  класса опасности для окружающей среды

1-й – вещества чрезвычайно опасные. Функционирование экосистемы необратимо нарушено, восстановление невозможно.

2-й – вещества высокоопасные. Функционирование экосистемы сильно нарушено. Период восстановления не менее 30 лет после полного устранения источника вредного воздействия.

3-й – вещества умеренно опасные. Функционирование экосистемы нарушено. Период восстановления не менее 10 лет после снижения вредного воздействия от существующего источника.

4-й – вещества малоопасные. Функционирование экосистемы нарушено. Период самовосстановления не менее 3-х лет

5-й – вещества практически неопасные. Функционирование экосистемы практически не нарушено.

Научно-технические нормативы  воздействия на окружающую среду  разрабатываются для хозяйственных  объектов в форме проектов томов  предельно допустимых выбросов (ПДВ) и сбросов (ПДС).

Предельно допустимый выброс (ПДВ) – количество загрязняющего вещества в отходящих газах, максимально допустимое к выбросу в атмосферу в единицу времени.

ПДВ устанавливается для  каждого источника загрязнения  атмосферы (и для каждой примеси, выбрасываемой этим источником) таким  образом, что выбросы вредных  веществ от данного источника  и от совокупности источников города или другого населенного пункта с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных  веществ в атмосфере не создают  приземную концентрацию, превышающую  их ПДК_мр. Основные значения ПДВ – максимальные разовые – устанавливаются при условии полной нагрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы и не должны превышаться в любой 20-минутный период времени. Наряду с максимальными разовыми (контрольными) значениями ПДВ (г/с), устанавливаются производные от них годовые значения ПДВг (т/г), для отдельных источников и предприятия в целом с учетом временной неравномерности выбросов, в том числе за счет планового ремонта технологического и газоочистного оборудования.

Если значения ПДВ по причинам объективного характера не могут  быть достигнуты, для таких предприятий  устанавливаются значения временно согласованных выбросов вредных  веществ (ВСВ) и вводится поэтапное снижение показателей выбросов вредных веществ до значений, которые обеспечивают соблюдение ПДВ.

Основным нормативом сбросов  загрязняющих веществ, установленным  в Российской Федерации, является предельно допустимый сброс (ПДС):

Предельно допустимый сброс (ПДС) – количество вещества в сточных водах, максимально допустимое к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте.

ПДС – предел по расходу  сточных вод и концентрации содержащихся в них примесей – устанавливается с учетом предельно допустимых концентраций веществ в местах водопользования (в зависимости от вида водопользования), ассимилирующей способности водного объекта, перспектив развития региона и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды.

ПДС устанавливаются для  каждого источника загрязнения  и каждого вида примеси с учетом их комбинированного действия. В основе определения ПДС (по аналогии с ПДВ) лежит методика расчета концентраций загрязняющих веществ, создаваемых  источником в контрольных пунктах  – расчетных створах – с  учетом разбавления, вклада других источников, перспектив развития (проектируемые источники) и т.д.

Общий принцип установления ПДС – величина ПДС должна гарантировать  достижение установленных норм качества воды (санитарных и рыбохозяйственных) при наихудших условиях для разбавления в водном объекте.

При сбросе сточных вод  или других видах хозяйственной  деятельности, влияющих на состояние  водных объектов, используемых для  хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых  целей, нормы качества поверхностных  вод (или их природный состав и  свойства в случае природного превышения этих норм) должны выдерживаться на водотоках, начиная со створа, расположенного в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т.п.) вплоть до самого места водопользования, а на водоемах – на акватории в радиусе одного километра от пункта водопользования. Ближайшие пункты водопользования определяются органами санитарно-эпидемиологической службы.

При сбросе сточных вод  или других видах хозяйственной  деятельности, влияющих на состояние  рыбохозяйственных водотоков и  водоемов, нормы качества поверхностных  вод (или их природный состав и  свойства в случае природного превышения этих норм) должны соблюдаться на протяжении всего участка водопользования, начиная с контрольного створа, определяемого  в каждом конкретном случае органами МПР, но не далее, чем 500 м от места  сброса сточных вод или расположения других источников загрязнения поверхностных вод (мест добычи полезных ископаемых, производства работ на водном объекте и т.п.).

Для сбросов сточных вод  в черте населенного пункта в  соответствии с «Правилами охраны поверхностных  вод» ПДС устанавливаются, исходя из отнесения нормативных требований к самим сточным водам. При  этом следует руководствоваться  тем, что использование водных объектов в черте населенных мест относится  к категории коммунально-бытового водопользования.

В случае, если значения ПДС по объективным причинам не могут быть достигнуты, для таких предприятий устанавливаются временно согласованные сбросы вредных веществ (ВСС) и вводится поэтапное снижение показателей сбросов вредных веществ до значений, которые обеспечивают соблюдение ПДС.

Лимитирование размещения твердых  промышленных отходов (разработка проектов лимитов размещения) осуществляется на основании «Временных правил охраны окружающей среды от отходов производства и потребления в РФ». При этом под организованным размещением отходов понимаются регламентированные и осуществляемые в соответствии с установленными нормами и правилами процессы выделения, концентрирования, сбора, транспортировки, накопления, временного хранения отходов, предусматривающего возможность их дальнейшего использования, переработки, или ликвидации, захоронения.

Наиболее полно данные мониторинга используются в системе  государственных кадастров. Кадастровые  системы необходимы для сбора  информации о состоянии окружающей среды (а также для определения  правового и экономического статуса).

В состав Единой системы  государственных кадастров (ЕСГК) должны войти следующие основные группы государственных кадастров:

• кадастры природных ресурсов (земельный, водный, месторождений полезных ископаемых, экологический, растительного и животного мира и др.);
• кадастры недвижимости (инженерных сетей и коммуникаций, жилых и нежилых строений, транспортных магистралей, улично-дорожных сетей и др.);
• регистры (населения, предприятий, административно-территориальных образований). Создание и ведение всех видов кадастра остается одной из важнейших проблем управления территориями на современном этапе.

Кадастровая оценка (а также  сопутствующая ей система постоянного  мониторинга) объектов является необходимым  условием для установления платы  за ресурс, регулирования правовых отношений и составления прогнозных моделей, а также для решения  задач перспективного управления. И  хотя в настоящее время Единая система государственных кадастров (ЕСГК) ещё не создана в полном объёме и, даже само понятие «кадастр»  находится в дискуссионном поле – очевидно, что данные мониторинга  являются информационной базой этих систем.

1.2 Контроль качества воздуха

Одним из важнейших объектов мониторинга окружающей среды является атмосферный воздух [2, 8]. Устойчивость биосферы зависит от его чистоты, потому как трансграничные переносы газообразных веществ касаются жителей всей планеты. Загрязнение воздуха отрицательно влияет на растения, животных, людей, строения, различные материалы.

Под качеством  атмосферного воздуха понимают совокупность свойств атмосферы, определяющую степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

В качестве наиболее распространенных и опасных загрязнителей выделены (А.И. Фёдоровым) восемь категорий загрязнителей: взвешенные вещества (они могут переносить другие загрязнители, растворённые в  них или адсорбированные на их поверхности); углеводороды и другие летучие органические соединения; угарный  газ; оксиды азота; оксиды серы (в основном диоксид); свинец и другие тяжёлые  металлы; озон и другие фотохимические окислители; кислоты в основном серная и азотная.

Нормативами качества воздуха  определены допустимые пределы содержания вредных веществ как в производственной (предназначенной для размещения промышленных предприятий, опытных  производств научно-исследовательских  институтов и т.п.), так и в селитебной зоне (предназначенной для размещения жилого фонда, общественных зданий и  сооружений) населенных пунктов. Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программ наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТом 17.2.1.03-84.

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс) – это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Таким образом, ПДКсс рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДКсс может выступать в качестве «эталона» для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне.

Предложен ряд комплексных  показателей загрязнения атмосферы (совместно несколькими загрязняющими  веществами); наиболее распространенным и рекомендованным методической документацией МПР, является комплексный  индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Его рассчитывают как сумму нормированных  по ПДКсс и приведенных к концентрации диоксида серы средних содержаний различных веществ:

,

где Yi – единичный индекс загрязнения для i-ого вещества; qcpi – средняя концентрация i-ого вещества; ПДКcсi – ПДКсс для i-ого вещества; ci – безразмерная константа приведения степени вредности i-ого вещества к вредности диоксида серы, зависящая от того, к какому классу опасности принадлежит загрязняющее вещество (для 1 – 1,7; для 2 – 1,3; для 3 – 1,0; для 4 – 0,9).