Крюкова С.В. Контроль загрязнения природной среды анализ данных загрязнения. Лабораторный практикум
Рецензент : Биненко В.И., д-р физ.-мат. наук, проф., ведущ. науч. сотр. Санкт-Петербургского центра экологической безопасности РАН.
Крюкова С.В. Контроль загрязнения природной среды: анализ данных загрязнения. Лабораторный практикум. — СПб.: РГГМУ, 2015. — 46 с.
Лабораторный практикум предназначен для студентов, обучающихся по специальности «Прикладная гидрометеорология». Практикум содержит 7 лабораторных работ и отражает тему «Анализа данных загрязнений», читаемую в рамках учебной дисциплины «Контроль загрязнений природной среды», а также способствует выработке навыков обработки временных числовых рядов, нормировки качества атмосферы, проведению статистического и графического анализов.
Kryukova S.V. Natural environment pollution control: data contamination analysis. The laboratory course. — St. Petersburg, RSHU Publishers, 2015. — 46 pp.
The handbook is designed for students studying Meteorology at Russian State Hydrometeorological University. It includes laboratory works on processing of pollutants concentration and meteorological data in the atmosphere.
©© Российский государственный гидрометеорологический
Исходным материалом для лабораторных работ являются данные 20 станций экологического контроля, расположенных на территории Санкт-Петербурга. ДанныепредоставленыКомитетомпоприродопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности (КПООС) г. Санкт-Петербурга. Данныепостанциям наблюдения представлены в виде электронных таблиц «Excel». На рис. 1 представлена схема расположения станций.
Рис. 1.Схема расположениястанций
Адреса расположения автоматических станций мониторинга загрязнения атмосферного воздуха в г. Санкт-Петербург:
№ 2 — г. Колпино, ул. Красная, д.1А;
№ 5 — пр. Маршала Жукова, д.30, корп.3;
№ 9 — Малая Балканская ул., д. 54;
№ 11 — г. Сестрорецк, ул. М. Горького, д. 2;
№ 14 — г. Зеленогорск, пляж “Золотой”,д.1;
№ 15 — Кронштадт, ул. Ильмянинова, д.4;
№ 17 — г. Пушкин, Тиньков пер., д.4;
№ 19 — пр. Маршала Жукова, д.55;
Фрагменттаблицыисходныхданныхвформате «Excel»за1января 2010 г. постанции №4, расположенной по адресуМалоохтинский пр., д.98 (территория РГГМУ), представлен в табл.1.
В первом столбце табл. 1 указана дата измерения в формате год
– (хххх), месяц – (хх), число– (хх) и время измерения в форматечас – (хх): минута – (хх). Наблюдения проведены с интервалом в 20 мин. Строка заголовков таблицы содержит номер станции, адрес станции, наименование загрязняющих веществ и метеопараметров. Названия загрязняющих веществ написаны латинскими буквами, в скобках указаныединицыизмеренияконцентраций загрязняющихвеществ:
СО – монооксид (оксид) углерода (мг/м 3 ), NO – оксид азота (мкг/м 3 ),
NO 2 – диоксид азота (мкг/м 3 ), SO 2 – диоксид серы (мкг/м 3 ),
– взвешенные частицы, с размерами менее 10мкм (мкг/м 3 ),
Названия метеорологических параметров написаны сокращенно по-английски:
Rel hum(Relative humidity)– относительная влажностьвоздуха в процентах;
Temp (Temperature) – температура воздуха в ° С ;
Wind dir (Wind direction) – направление ветра в градусах; Wind spee (Wind speed) – скорость ветра в м/с.
Лабораторные работы выполняются в программах Excel и Surfer. По результатам лабораторных работ представляются отчёты в ви-
де презентации. Отчёт должен включать в себя следующее:
1. Титульный лист (см. Приложение 1 ).
2. Цель работы (с указанием варианта).
3. Полученные графическиеи/или табличныеданные (см. Прило-
4. Анализ полученных результатов.
Исследование суточных рядов концентрации загрязняющих веществ (ЗВ) на территории Санкт-Петербурга
Основные загрязняющие вещества
Диоксид серы, или сернистый ангидрид (сернистый газ) . Сера попадает в атмосферув результатемногих природных процессов, в том числеиспарениябрызгморской воды, эмиссии газов при извержениях вулканов ивыделениябиогенногосероводорода(Н 2 S).Наиболеешироко распространенное соединение серы – сернистый ангидрид (SO 2 ) – бесцветный газ, образующийся при сгорании серосодержащих видов топлива (в первую очередь угля и тяжелых фракций нефти), а также приразныхпроизводственныхпроцессах,напримерплавкесульфидных руд. У человека этотгаз, легкорастворяясь вслизи гортани и трахеи, вызывает раздражение верхних дыхательных путей.
Постоянное воздействие сернистого газа может вызвать заболевание дыхательной системы, напоминающее бронхит.
Оксид углерода, или угарный газ – очень ядовитый газ без цвета,
запаха и вкуса. Он образуется при неполном сгорании древесины, ископаемоготопливаитабака,присжиганиитвердыхотходовичастичном анаэробном разложении органики. Примерно50%угарногогаза образуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате работыдвигателейвнутреннегосгоранияавтомобилей. Взакрытомпомещении (например, в гараже), наполненном угарным газом, снижается способностьгемоглобина эритроцитовпереноситькислород,из-за чего учеловека замедляютсяреакции, ослабляетсявосприятие, появляются головнаяболь, сонливость, тошнота. Подвоздействиембольшогоколичества угарногогаза можетпроизойти обморок, случитьсякома и даже наступить смерть.
Взвешенные частицы , включающие пыль, сажу, пыльцу и споры растений и пр., сильноразличаются поразмерам и составу. Они могут либо непосредственносодержаться в воздушной среде, либобыть заключены в капельках, взвешенных в воздухе (аэрозоли). В целом за год в атмосферу Земли поступает около 100 млн. т аэрозолей антропогенногопроисхождения.Примерно50%частиц антропогенногопроисхож-
дения выбрасывается в воздух из-за неполного сгорания топлива на транспорте,заводах,фабрикахитепловыхэлектростанциях.Поданным Всемирной организацииздравоохранения,70%населения, живущегов городахразвивающихсястран, дышитсильнозагрязнённымвоздухом, содержащим множество аэрозолей.
Оксиды азота . Оксид (NO) и диоксид (NO 2 ) азота образуются при сгорании топлива при очень высоких температурах (выше 650 о С) и избытке кислорода. В дальнейшем в атмосфере оксид азота окисляется до газообразного диоксида красно-бурого цвета, который хорошо заметен в атмосфере большинства крупных городов. Основными источниками диоксида азотав городахявляютсявыхлопныегазыавтомобилей и выбросы теплоэлектростанций. Крометого, диоксидазота образуется при сжигании твердых отходов, так как этот процесс происходит при высоких температурахгорения. Взначительных концентрациях диоксид азота имеетрезкий сладковатый запах, раздражает нижний отделдыхательной системы, особеннолегочнуюткань,ухудшаятем самымсостояниелюдей, страдающихастмой, хроническимибронхитамииэмфиземойлегких.Диоксидазотаповышаетпредрасположенность кострым респираторнымзаболеваниям, например пневмонии.
Фотохимические окислители – озон (О 3 ), формальдегид являются продуктами вторичногозагрязнения атмосферы в результатехимических реакций под воздействием солнечной радиации. Озон образуется при расщеплении либо молекулы кислорода (О 2 ), либо диоксида азота (NО 2 )собразованиематомарногокислорода (О), который затемприсоединяется к другой молекуле кислорода. Хотя в стратосфере озон играетважнуюролькакзащитныйэкран,поглощающийкоротковолновую ультрафиолетовуюрадиацию, втропосфереонкаксильный окислитель разрушает растения, строительные материалы, резину и пластмассу. Озон имеетхарактерный запах, служащийпризнакомфотохимического смога. Вдыханиеегочеловекомвызываеткашель, боль в груди, учащённоедыханиеи раздражениеглаз, носовой полостии гортани. Воздействие озона приводит также к ухудшению состояния больных хроническими астмой, бронхитами, эмфиземой легкихи страдающихсердечнососудистыми заболеваниями.
Аммиак – бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворяется вводе,спиртеирядедругихорганическихрастворителей.Синтезируют из азота и водорода. В природеобразуется при разложении азотсодержащихорганическихсоединений.
Основными источниками выделения аммиака являются предприятия попроизводству азотной кислоты и солей аммония, холодильные установки, коксохимические заводы и животноводческие фермы.
Аммиак–токсичный газ. При повышении концентрации в 100раз (до 0,05 мг/л) проявляется раздражающее действие на слизистую оболочкуглази верхнихдыхательныхпутей, возможнадажерефлекторная остановкадыхания.Отравлениеаммиакомвызываеттакжесильноевозбуждение, вплоть до буйного бреда, а последствия могут быть весьма тяжелыми – до снижения интеллекта и изменения личности.
Хроническое воздействиесублетальных доз аммиака приводитк вегетативным расстройствам, повышению возбудимости парасимпатическогоотдела нервной системы,жалобына слабость, недомогание, насморк, кашель, боли в груди.
Нормативы загрязнения атмосферного воздуха
Особенностью нормирования качества атмосферного воздуха являетсязависимостьвоздействиязагрязняющихвеществ, присутствующих в воздухе, на здоровье населения не только от значения их концентраций,ноиотпродолжительностивременногоинтервала,втечение которогочеловек дышит данным воздухом. Поэтомув Российской Федерации, как и вовсеммире, для загрязняющих веществ, как правило, установлены 2 норматива:
• норматив, рассчитанный на короткий период воздействия загрязняющихвеществ. Данный норматив называется «предельнодопустимые максимально – разовые концентрации»,
• норматив, рассчитанный на болеепродолжительный периодвоздействия (8 часов, сутки, по некоторым веществам год). В Российской Федерации данный норматив устанавливается для 24 часов и называется «предельно допустимые среднесуточные концентрации».
ПДК – предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе – концентрация, не оказывающая в течениевсей жизни прямогоили косвенногонеблагоприятногодействия на настоящее или будущее поколение, не снижающая работоспособности человека,неухудшающаяегосамочувствияисанитарно-бытовых условий жизни. Величины ПДК приведены в мг/м 3 (ГН 2.1.6.695-98).
ПДК МР – предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м 3 . Эта
концентрацияпри вдыхании в течение20–30 мин недолжна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.
ПДК СС – предельно допустимая среднесуточная концентрация химическоговещества в воздухе населенных мест, мг/м 3 . Эта концентрациянедолжна оказыватьна человека прямогоили косвенноговредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.
В табл. 2 представлены предельнодопустимыеконцентрации загрязняющих веществ в РФ.
Источник
Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2022 год
Росгидрометом подготовлен Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2022 год (далее – Обзор) на основе анализа и обобщения данных наблюдений, полученных государственной системой наблюдений за состоянием окружающей среды, а также действующими локальными пунктами наблюдений.
Анализ данных, полученных в результате регулярных наблюдений за загрязнением окружающей среды Российской Федерации в 2022 г., свидетельствует, что на ряде территорий и акваторий страны по-прежнему отмечаются превышения установленных нормативов качества окружающей среды. В 205 городах (82% городов, где проводятся наблюдения) с населением 71,3 млн. человек средние за год концентрации какого-либо загрязняющего вещества превысили 1 ПДК. В 36 городах с населением 10,1 млн. человек было отмечено 274 случая превышения максимальными концентрациями загрязняющих веществ 10 ПДК, длительность которых в городах с непрерывными наблюдениями составляла от 20 минут до 5 часов 20 мин.
В крупных промышленных центрах ряда регионов, в районах разведки, добычи и освоения природных ресурсов на территориях Центрального, Приволжского, Уральского, Сибирского федеральных округов сложилась напряженная экологическая ситуация на водных объектах малой, в меньшей степени средней категории водности, где значительное число створов характеризуется «грязной», а в единичных случаях «экстремально грязной» водой. В 2022 году был зарегистрирован 2471 случай экстремально высокого и высокого загрязнения поверхностных пресных вод по 25 загрязняющим веществам и 5 показателям качества воды в 55 субъектах Российской Федерации.
Представленная в Обзоре информация будет полезна органам государственной власти Российской Федерации для установления приоритетов при планировании природоохранных мероприятий.
Обзор в печатном виде будет направлен в органы государственной власти Российской Федерации, органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации, а также заинтересованным потребителям в IV кв. 2023 г.
Обзор размещен на сайте Росгидромета в разделе «Продукция» подраздела «Информационно-аналитические материалы по результатам мониторинга загрязнения окружающей среды».
Пресс-служба Росгидромета
Источник