Мониторинг загрязнения атмосферы на предприятиях НГК

Мониторинг  загрязнения атмосферы на предприятиях НГК 
 

Экологический мониторинг

Общие сведения 

• Мониторинг  атмосферного воздуха - это система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими в нем природными явлениями, а также оценка и прогноз состояния атмосферного воздуха, его загрязнения. Необходимость проведения мониторинга за состоянием воздушной среды регламентируется законом об охране атмосферного воздуха.

Общие сведения 

• Важность  экологического мониторинга  состояния атмосферного воздуха определяется:
• Опасностью загрязнения воздушного бассейна;
• Действием атмосферных загрязнений на здоровье человека;
• Влиянием атмосферного загрязнения на коррозию технологического оборудования;
• Влиянием вредных примесей атмосферы на состояние других компонентов природной среды (почва, вода, растительность и животный мир);
• Платой за выбросы загрязняющих веществ (ЗВ), поступающих в атмосферу;
• Оценкой экономического ущерба, причиненного выбросами в атмосферу.

Общие сведения 

• Возможный уровень загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха оценивается  величиной потенциала загрязнения  атмосферы (ПЗА).
• Пользуясь данными синоптико-статистического анализа, район месторождений, опыт проведения мониторинга на которых обсуждается в данном обзоре, относят к первой зоне с низким ПЗА. Для определения уровня загрязнения атмосферы необходимо четко установить источники загрязнения атмосферы и основные загрязняющие вещества.
• В Программе экологического мониторинга устанавливаются необходимые параметры контроля: определяемые показатели, периодичность наблюдения, число анализов в год, методы определения ЗВ.

Общие сведения 

• Информация, получаемая при проведении мониторинга, необходима:
• Для разработки комплекса мероприятий, обеспечивающих стабильность экологической ситуации и надежность работы промышленных объектов;
• Для организации контроля за соблюдением нормативов предельно допустимых выбросов (ПДВ) на объектах промысла и на контролируемой территории;
• Для принятия хозяйственных и организационных решений по соблюдению природоохранного законодательства.

Организация контроля 

• Объектом  контроля являются фоновое состояние  атмосферного воздуха на месторождении  и ингредиенты-загрязнители в приземном  слое атмосферы в пределах промышленных площадок и прилегающей к ним  территории в пределах до 10 км от факельных  установок (от 10 до 50 эффективных высот  факела).
• Объектами контроля являются организованные и неорганизованные источники выбросов загрязняющих веществ на месторождениях.

Объекты контроля 

• К организованным источникам основного  нефтегазового производства относятся:
• факелы высокого и низкого давления, печи подогрева нефти, газотурбинные, газодизельные и дизельные электростанции и резервуары (резервуары можно рассматривать и как неорганизованные источники выбросов). К организованным источникам вспомогательного нефтегазового производства относятся: котельные, ремонтные цеха, теплые стоянки автотранспорта.

Объекты контроля 

• К неорганизованным источникам выбросов основного нефтегазового производства относятся технологические площади  подготовки нефти: дожимная насосная станция (ДНС), установка предварительного сброса воды (УПСВ), установка подготовки нефти (УПН), центральный пункт перекачки  нефти (ЦППН) и блочная кустовая насосная станция (БКНС) с набором технологического оборудования (сепараторами, сальниковыми уплотнениями насосов, запорно-регулирующей арматурой (ЗРА) и фланцевыми соединениями и дренажными емкостями). Также к  неорганизованным источникам выбросов относятся ЗРА и фланцевые  соединения на скважинах, но так как  выбросы от скважин крайне незначительны, они не учитываются при разработке программ мониторинга (рассматривается  работа промысла не в аварийном режиме). К неорганизованным источникам вспомогательного производства относятся стоянки  автотранспорта.
• Передвижные источники при разработке программ мониторинга не учитываются.

Объекты контроля 

• От  объектов нефтяных месторождений в  атмосферу поступают как газообразные, так и твердые загрязняющие вещества. Основными загрязняющими веществами являются:
• Компоненты нефти и попутного газа . углеводороды (углеводороды предельные С1-С5, углеводороды предельные С6-С10, бензол, толуол, ксилол), выделяющиеся в воздушный бассейн при утечках через неплотности соединений при добыче, подготовке и транспорте нефти;
• Оксиды углерода, оксиды азота, сажа, бенз(а)пирен, углеводороды, образующиеся при сжигании нефтяных газов;
• Соединения марганца, кремния, фтористый водород, абразивная и металлическая пыль, выделяющиеся при ремонте оборудования;
• Азота диоксид, углерода оксид, сажа, углеводороды предельные по бензину и С12-С19, серы диоксид и соединения свинца, выделяющиеся от стоянок автотранспорта.
• Выбросы загрязняющих веществ и параметры газовоздушной смеси от источников выбросов рассчитываются по методикам утвержденным в Министерстве природных ресурсов РФ, или принимаются согласно нормативам ПДВ.

Контролируемые  примеси в атмосфере и снежном  покрове 

• Перечень  загрязняющих веществ, подлежащих контролю в атмосферном воздухе, составляется на основании расчета или принимается в соответствии с нормативами ПДВ, согласно расчету рассеивания.
• Обычно контролю в атмосферном воздухе подлежат следующие загрязняющие вещества: оксид углерода, диоксид азота, сажа, углеводороды (углеводороды предельные С1-С5, углеводороды предельные С6-С10, углеводороды предельные С12-С19, углеводороды по метану и по бензину) и бенз(а)пирен. Поскольку нефть на месторождениях ОАО «Томскнефть» ВНК относится к малосернистым, в составе попутного нефтяного газа отсутствует сероводород, поэтому сернистый ангидрид в воздушную среду не выбрасывается.

Контролируемые  примеси в атмосфере и снежном  покрове 

• Контролю  в снежном покрове обычно подлежат следующие загрязняющие вещества: азот аммонийный, сульфаты, нефтеуглеводороды, бенз(а)пирен, железо общее, свинец, цинк, марганец, ртуть, хром, никель, фенолы, взвешенные вещества.
• Контроль тяжелых металлов в снежном покрове обычно оставляется на усмотрение природопользователя,  поскольку выбросы в атмосферу тяжелых металлов от факельных установок обычно крайне незначительны и не рассчитываются, и их обнаружение возможно в случае привнесения извне вместе с осадками (трансграничный перенос).

Периодичность и сроки наблюдений 

• Обычно  влияние выбросов вредных веществ  от источников на месторождениях на атмосферный воздух минимальное, вследствие чего, согласно «Рекомендациям по основным вопросам воздухоохранной деятельности» периодичность наблюдений устанавливается в зависимости от категории опасности источник . загрязняющее вещество.
• Сначала определяется категория опасности источник . Загрязняющее вещество каждого источника выбросов в отдельности для каждого вредного вещества, потом устанавливается периодичность отбора, исходя из максимальной категории опасности источник . загрязняющее вещество. Например, факел высокого давления относится ко II категории опасности источник . загрязняющее вещество по диоксиду азота, а котельная . к I категории, следовательно, периодичность контроля воздушной среды проводится 4 раза в год . Ниже приведена форма заполнения таблицы для расчета категории опасности источник . загрязняющее вещество (табл. 1.1).

• Примечание: См. р. . выброс загрязняющего вещества; ПДК р.з. . максимально разовая ПДК рабочей зоны; qi . максимальная расчетная приземная концентрация вещества по всем режимам выброса и метеоусловиям; Ф и Q . рассчитанные параметры, характеризующие влияние выброса определенного вещества из источника на загрязнение воздуха прилегающих к предприятию территорий .
• Время проведения контроля выбирают по возможности в момент ожидаемого максимального выброса как в течение суток, так и в течение года.

Отбор и лабораторный анализ вредных веществ 
в атмосферном воздухе 

• Параллельно с отбором проб воздуха на загрязнители определяют следующие метеорологические параметры: направление и скорость ветра, температуру воздуха, атмосферное давление, состояние погоды и подстилающей поверхности. Метеопараметры определяются для сравнения измеренных концентраций и концентрации при нормальных условиях.
• При выполнении подфакельных наблюдений наиболее существенная часть работы . установление направления движения воздушного потока от факела и местоположения пунктов отбора проб. Направление выброса вредных веществ от факела определяют визуально, по направлению распространения дыма. Если дымовое облако отсутствует, то направление движения продуктов сгорания газа на факеле определяют по направлению ветра, по запаху вредных веществ, характерных для обследуемого источника, и по видимым факелам близлежащих источников.
• Местоположение пунктов, в которых производят отбор проб воздуха, меняется в зависимости от направления ветра. В случае изменения направления ветра наблюдения перемещаются в направлении зоны влияния факела.
• Измерения проводят в центральных (осевых) пунктах, расположенных по оси направления ветра от факела на различных расстояниях от источника выброса и в пунктах слева и справа (10 м от осевых пунктов) от линии, перпендикулярной оси направления выбросов продуктов сгорания газа на факеле.
• Отбор проб и измерения проводят на высоте 1,5 м от поверхности земли. Продолжительность отбора проб воздуха для определения разовых концентраций примесей составляет 20.30 мин.

Методы  определения концентрации загрязнения 

• Для определения концентраций загрязняющих веществ используют инструментальные, инструментально-лабораторные и индикаторные методы.
• Инструментальный метод базируется на применении переносных и стационарных газоанализаторов. Работа переносных газоанализаторов (ПГА) основана на фотоколориметрическом, электрохимическом и термохимическом методах газового анализа. Применение ПГА позволяет существенно сократить время пробоотбора, получить результат на месте и исключить анализ проб в лаборатории.
• Индикаторный метод основан на применении селективных индикаторных элементов (индикаторных трубок), изменяющих свою окраску в зависимости от концентрации загрязняющих веществ в отбираемой пробе воздуха. Примером использования индикаторного метода может служить прибор УГ-2.
• Инструментальный и индикаторный методы являются экспрессными.

Методы  определения концентрации загрязнения 

• Инструментально-лабораторный метод основан на отборе проб с помощью пробоотборных систем и последующим анализом проб в химических лабораториях. Отбор проб осуществляется путем аспирации определенного объема атмосферного воздуха через поглотительный прибор, заполненный жидким или твердым сорбентом для улавливания вещества, или через аэрозольный фильтр при определении содержания сажи в воздухе. Таким образом, определяемая примесь из большого объема воздуха концентрируется в небольшом объеме сорбента или на фильтре. Параметры отбора проб, такие, как расход воздуха и продолжительность его аспирации через поглотительный прибор, тип поглотительного прибора или фильтра устанавливают в зависимости от определяемого вещества.

Методы  определения концентрации загрязнения 

• На  месте отбора проб составляют акт  отбора проб, где указывают (в зависимости от метода отбора):

1. Номер пробы,
2. Объект отбора проб,
3. Место отбора проб,
4. Цель отбора проб,
5. Регламентирующие документы, нормативные документы,
6. Вид отбираемой пробы,
7. Способ отбора пробы,
8. Количество параллельно отбираемых проб,
9. Время начала и конца отбора проб,
10. Расход воздуха и объем протянутого воздуха,
11. Номера поглотительных приборов и фильтров,
12. Метеорологические условия при отборе проб,
13. Хранение пробы (способ консервации),
14. Дату и время передачи проб в лабораторию,
15. Примечания.
• Акт отбора проб должен быть заверен подписью лиц, отобравших и принявших пробу. В случае отбора проб приглашенными специалистами или сотрудниками контролирующих органов необходимо иметь представителя организации-природопользователя.

Характеристика  газоанализаторов 

• Существенно облегчает осуществление Программы  экологического мониторинга применение переносных газоанализаторов.

• С помощью фотоионизационного газоанализатора КОЛИОН-1В определяют содержание в атмосферном воздухе метана, предельных углеводородов С1-С5. Применение электрохимического газоанализатора КАСКАД-511.2-1 позволяет определять содержание в воздухе оксида углерода. Содержание оксидов азота определяют электрохимическим газоанализатором КАСКАД-511.2-3. Перечисленные газоанализаторы имеют встроенные аккумуляторы и рассчитаны для работы в полевых условиях в течение 4–6 часов.
• Газоанализатор ГАНГ-4 позволяет проводить измерение концентрации в воздухе следующих ЗВ: диоксид азота, углерода оксид, углеводороды, аммиак, хлор, озон, фенол, формальдегид и др. В нем использованы сухие реактивные ленты, электрохимические, термокаталитические или полупроводниковые датчики.
• Портативный двухкомпонентный газоанализатор ПГА-К сочетает в себе достоинства несменяемых – оптического (CH4, CO) и электрохимического (H2S, CO, NH3, SO2, NO2, NO) датчиков.
• Для отбора проб можно использовать электроаспираторы ЭА-1А, ПУ со встроенным аккумулятором, аспираторы с программируемым автоматическим отбором проб воздуха ОП-442 ТЦ, ручные аспираторы АМ-5.
• Для проведения метеорологических наблюдений применяют различные многофункциональные приборы типа метеометра МЭС-2.

Лабораторный  анализ вредных веществ атмосферного воздуха 

• Анализ  загрязнения атмосферы не всегда требует большой чувствительности метода, однако, несомненно, требует большой избирательности. В области контроля и анализа воздуха имеется достаточный выбор методик, утвержденных государственными комитетами РФ по гидрометеорологии и охране природы (табл. 1.3).
• Все эти методики основаны на использовании таких физико-химических и физических методов, как фотоколориметрия, люминесценция, потенциометрия и газовая хроматография.
• Выбор метода определения вредных веществ зависит от диапазона измеряемых концентраций и необходимого приборного оснащения.
• В каждой методике по установлению концентрации вредной примеси наряду с принципом метода измерения указаны конкретные средства измерения, с применением которых она разработана. Однако по мере совершенствования приборов допускается переход на другую методику измерения данного вещества или группы
• При выполнении работ по отбору и анализу проб воздуха следует соблюдать определенные требования, предъявляемые к помещению и оборудованию лаборатории, квалификации оператора, подготовке сорбционных трубок и аэрозольных фильтров, выполнению и точности измерений, а также к вычислению результатов измерений /10/. Применяемые средства измерений должны быть поверены (аттестованы) в установленные сроки, иметь свидетельство о поверке. По требованию ГОСТ Р 8.563-96 /24/ измерения должны проводиться аккредитованной лабораторией.

Ориентировочные затраты времени на проведение анализов 
проб атмосферного воздуха 

• Затраты времени на отбор проб и получение  результатов в одном пункте пробоотбора (отбор одной пробы . 20 мин, измерение проводят в трех параллелях на одно вещество) при использовании ПГА составляют 3 часа.
• При использовании инструментально-лабораторного метода затраты времени на отбор составляют 8 часов, плюс затраты времени на подходы к пунктам пробоотбора, на доставку проб и проведение анализов.
• Таким образом, применение ПГА существенно сокращает время и упрощает получение результатов измерений концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе.

Организация наблюдений и отбор проб на снегомерных  маршрутах, 
предварительная обработка проб 

• Для отбора проб снега используются следующие  вспомогательные устройства и материалы: стандартный снегомер-плотномер, снегомерная рейка; полиэтиленовый пакет вместимостью 10.12 дм3 или полиэтиленовое ведро с крышкой для пробы снега; полиэтиленовая пленка . подкладка под крышку ведра размером 50×50 см .
• Количество кернов снега в пробе определяют на месте, исходя из условия получения общего объема воды в одной пробе не менее 2,5 дм3, может быть вычислено по формуле:
• n = 200/h + 1,
• где h . средняя высота снежного покрова на маршруте.
• Следует избегать захвата снегомером частиц грунта. Перед ссыпанием снега в полиэтиленовое ведро или пакет необходимо тщательно очистить нижний конец снегомера и снежного керна от грунта и растительных включений. Разрешается уплотнение снега в ведре или пакете руками через полиэтиленовую пленку.

Организация наблюдений и отбор проб на снегомерных  маршрутах, 
предварительная обработка проб 

• После отбора пробы снег подвергают следующей  обработке: переносят в стаканы, растапливают его при комнатных условиях. Если позволяют условия, пробу можно отфильтровать: по мере накопления талой воды в стаканах ее сливают на фильтр, при этом необходимо следить, чтобы воронка была заполнена водой не более чем на 3/4 высоты. Отфильтрованную талую воду (фильтрат) переливают в бутылки, при этом фиксируют
• общий объем талой воды. По окончании фильтрования талой воды, когда замерен ее объем, тщательно переносят осадок твердых частиц на фильтр.
• Затем стаканы ополаскивают небольшой порцией фильтрата (из бутылок) объемом 10.15 см3, слегка взбалтывают у дна стакана, не размазывая осадок по стенкам, и резким движением выливают раствор на фильтр. Для пересылки в химическую лабораторию отливают в стеклянные или полиэтиленовые бутылки в количестве, необходимом для проведения анализов.
• По окончании процесса фильтр с осадком оставляют в воронке для просушки в течение суток. Просушенный фильтр осторожно извлекают пинцетом из воронки, складывают и вкладывают в пакет с этикеткой, на которой указана предварительная масса фильтра и место пробоотбора. Не сворачивая, пакет упаковывают в бумагу или помещают в конверт. К пакету с фильтром и ящику с бутылками прилагается один экземпляр паспорта отбора проб снега. Упакованный фильтр с осадком и фильтрат в бутылках пересылается в химико-аналитическую лабораторию.
• Ориентировочное количество времени на отбор и подготовку одной пробы снега составляет 5 часов: 1 час . непосредственно пробоотбор,4 часа . подготовка пробы к анализу (растапливание и фильтрация).

Рекомендации  по организации службы мониторинга 
за атмосферным воздухом 

• Контроль  за выбросами загрязняющих веществ в атмосферу осуществляет группа контроля атмосферного воздуха предприятия из службы главного инженера.
• Группа контроля атмосферного воздуха выполняет следующие функции:
16. Составляет перечень источников организованных выбросов, для которых установлены ПДВ или временно согласованные выбросы, и неорганизованных источников со значительными выбросами;
17. Составляет перечень веществ, для которых в проекте ПДВ установлены нормы выбросов в целом по месторождению;
18. Составляет график контроля выбросов вредных веществ в приземном слое атмосферы в соответствии с нормативами ПДВ. Контроль осуществляют инструментальными замерами. Графики контроля предварительно согласовывают с местными органами управления природных ресурсов, их утверждает главный инженер предприятия;

Рекомендации  по организации службы мониторинга 
за атмосферным воздухом 

4. Осваивает методики количественных определений величин выбросов и концентраций нормируемых загрязняющих веществ в контрольных точках;
5. Выполняет требования метрологии при проведении измерений;
6. Ведет журналы первичного учета стационарных источников загрязнения атмосферы, характеризующих загрязнение воздуха прилегающих к предприятию территорий;
7. Ведет журнал учета выполнения мероприятий по охране атмосферного воздуха;
8. Предоставляет руководству предприятия и контролирующим органам в согласованные сроки результаты контроля выбросов от источников в приземном слое атмосферы и соблюдения норм выбросов загрязняющих веществ, установленных в целом по месторождению.
• Ответственность за правильность организации и достоверность результатов контроля, а также ведение первичной учетной документации несут главный инженер и служба охраны окружающей среды предприятия.
• Группа контроля за выбросами может входить в состав:
9. Лаборатории по охране природы;
10. Промышленно . санитарной лаборатории;
11. Другого подразделения, на которое возложено обеспечение службы охраны атмосферного воздуха.
• Служба экологического мониторинга за состоянием атмосферного воздуха организуется на базе действующих лабораторий или для этой цели могут привлекаться компетентные подрядные организации и предприятия, имеющие право организации и ведения мониторинга.