Методы изучения загрязнения атмосферного воздуха г. Минска

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Географический  факультет

Кафедра  геоэкологии

Специальность «Геоэкология»

 

 

 

 

МЕТОДЫ  ИЗУЧЕНИЯ  ЗАГРЯЗНЕНИЯ  АТМОСФЕРНОГО  ВОЗДУХА  г.  МИНСКА

(Курсовая работа)

 

 

 

 

 

 

 

Студентки 3-го курса

Антиповой О.С.

 

Научный руководитель

доцент Галай Е.И.

                                                                                Оценка_______________

Дата защиты___________

Подпись научного

руководителя__________

 

 

 

 

 

 

Минск

2010

 

АННОТАЦИЯ

УДК 551.4+502(476)

 

Антипова О.С. Методы изучения загрязнения атмосферного воздуха  
г. Минска (курсовая работа). – Минск, 2010. – 31 с.

 

Методы изучения, загрязнение  воздуха, стационарные источники, передвижные  источники, предельно допустимая концентрация, индекс загрязнения атмосферы, качество воздуха.

В работе рассматриваются  различные методические подходы  к изучению загрязнения атмосферного воздуха. Дается описание техногенных факторов изменения экологического состояния воздушной среды г. Минска, а именно влияния стационарных и передвижных источников эмиссии. Проводится оценка качества атмосферного воздуха г. Минска.

Библиогр. 43 назв., табл. 5, рис. 13.

 

АНАТАЦЫЯ

 

Анціпава В.С. Метады вывучэння забруджвання атмасфернага паветра  
г. Мінска (курсавая работа). – Мiнск, 2010. – 31 с.

 

Метады вывучэння, забруджванне паветра, стацыянарныя крыніцы, рухомыя крыніцы, гранічна дапускальная канцэнтрацыя, індэкс забруджвання атмасферы, якасць паветра.

У рабоце разглядаюцца розныя метадычныя падходы да вывучэння забруджвання атмасфернага паветра.Даецца апісанне тэхнагенных фактараў змянення экалагічнага стану паветранага асяроддзя г. Мінска, а менавіта ўплыву стацыянарных і рухомых крыніц. Праводзіцца ацэнка якасці атмасфернага паветра г. Мінска.

Бiблiягр. 43 назв., табл. 5, мал. 13.

 

SUMMАRY

 

Antipova O.S. Methods of study of atmospheric air pollution in Minsk  
(course paper) – Minsk, 2010. – 31 p.

 

Methods of study, air pollution, stationary sources, mobile sources, maximum permissible concentration, index of atmospheric pollution, air quality.

In this work different methodical techniques for the study of atmospheric air pollution are discussed. Special description is given to technogenic factors responsible for the changes in ecologic conditions of the air state in Minsk, particularly to the influence of stationary and mobile sources of emission. Estimation of quality of atmospheric air in Minsk is carried out.

Вibliogr. 43 ref., tabl. 5, fig. 13.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение………………………………………………..………….…….............3

Глава 1. Методические подходы к изучению загрязнения атмосферного воздуха......................................................................................................................5

Глава 2. Техногенные факторы изменения экологического состояния воздушной среды г. Минска

2.1. Стационарные источники….……………………………….…………….13

2.2. Передвижные источники……………………………………………….....18

Глава 3. Оценка качества атмосферного воздуха г. Минска……….…...........22

Заключение…….……………………….…………………….………………….27

Список использованных источников………………………..………………....29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Состояние окружающей среды является одним из важнейших факторов, определяющих комфортность проживания населения.

Загрязнение атмосферного воздуха остается одной из актуальных экологических  проблем в Беларуси, несмотря на значительное снижение выбросов от стационарных источников в последнее десятилетие. Особенно интенсивно загрязняется воздух на урбанизированных территориях, где сконцентрирован основной промышленный потенциал, транспорт и проживает 70,3 % населения республики. Проблема взаимоотношений человеческого общества и природной среды в полной мере относится к Минску — столице республики и крупнейшему промышленному центру Беларуси.

Высокая техногенная нагрузка на окружающую среду столицы обусловлена прежде всего высоким уровнем концентрации различных видов производства (машиностроения и металлообработки, электроники, деревообработки, строительства, легкой и пищевой промышленности) и развитой сетью железнодорожного и автомобильного транспорта. Функционирование этих производственных комплексов обусловливает поступление значительного количества загрязняющих веществ в воздушный бассейн города, что отрицательно влияет как на состояние природной среды, так и на здоровье населения в общенациональном масштабе. Свыше 40 тыс. человек в Минске живут в пределах санитарно-защитных зон промышленных предприятий, подвергаясь непосредственному воздействию выбросов от заводов[19].

Качество атмосферного воздуха является важнейшей характеристикой экологического состояния  любого города. Актуальность и  важность данной темы не вызывает никаких сомнений, так как воздух находится в соприкосновении со всеми компонентами географической оболочки и оказывает на них непосредственное влияние. В условиях сложной экологической ситуации, сложившейся в г. Минске методы изучения загрязнения атмосферного воздуха требуют внимательного рассмотрения, а их разработка и дальнейшее усовершенствование являются неотъемлемой частью проведения экологического мониторинга.

Устойчивое развитие и достаточный уровень экологической безопасности Минска возможны лишь при сбалансированном решении социально-экономических задач с одной стороны и сохранении благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала в интересах  настоящего и  будущего поколений с другой стороны.

Цель работы заключается в рассмотрении уже существующих методов изучения загрязнения атмосферного воздуха и анализе специфики их использования в г. Минске.

Для наиболее полного раскрытия темы проекта необходимо решить ряд обязательных задач:

• рассмотреть методические подходы к изучению загрязнения атмосферного воздуха;
• выявить техногенные факторы изменения экологического состояния воздушной среды г. Минска;
• провести оценку качества атмосферного воздуха г. Минска.

При написании работы были использованы различные литературные (пособия, учебники и журнальные статьи) и картографические источники, а также ресурсы глобальной компьютерной сети Internet.

 

ГЛАВА 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ  АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

 

Загрязнение атмосферы  города формируется под влиянием выбросов от источников на территории города, регионального и трансграничного  переноса поллютантов. Концентрация загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы детерминируется большим количеством факторов: параметрами эмиссий от стационарных и передвижных источников (объемом, составом, высотой, скоростью, температурой, влажностью выбросов); интенсивностью промышленной и транспортной нагрузки; метео-климатическими,  ландшафтно-геохимическими и архитектурно-планировочными условиями рассеивания и переноса поллютантов (направлением и скоростью ветров, влажностью воздуха, количеством атмосферных осадков, инверсионными процессами, плотностью и этажностью застройки и др.) [13,40](рис.1.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1.1. Факторы, влияющие на концентрацию загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы[5,6]

 

Мониторинг  воздушного бассейна в г. Минске проводится на 12 стационарных станциях (рис.1.2)[19,24].

 

Рис.1.2. Местоположение стационарных станций мониторинга атмосферного воздуха в г. Минск[41]

 

В настоящее  время при анализе структуры и составлении прогноза загрязнения воздуха на территории городов используют различные методы и подходы – физические, геохимические, биологические, а также методы моделирования, на основе которых проводят интегральную оценку качества воздуха и степени экологического риска (рис. 1.3)[4,24].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.3. Основные методы изучения загрязнения атмосферного воздуха[8,24].

Физические  методы включают инструментальные наблюдения, а также дистанционные методы оценки загрязнения атмосферы. С их помощью определяют присутствие в воздухе или газовых потоках отдельных компонентов, определяют состав газовой смеси.

Органолептический метод основан на определении  примесей, содержащихся в атмосфере  или газовых выбросах, по цвету  или запаху. К газам, обладающим специфическим  цветом, относят фтор, хлор, диоксид  азота и некоторые другие; специфическим запахом отличаются хлор, аммиак, диоксид серы, оксиды азота, сероводород, фтористые соединения, цианиды, некоторые углеводороды и другие органические соединения. Однако индикацию газов органолептическим методом нельзя считать достоверной, так как возможная ошибка зависит не только от субъективных особенностей человека, но и от того, что специфический цвет или запах могут маскироваться окраской и запахом других примесей.

Индикационный метод основан на изменении окраски  индикаторной бумаги, пропитанной соответствующими реактивами, в присутствии того или иного компонента газовой смеси.  Индикация с помощью жидких или пористых поглотителей заключается в прокачивании воздуха через жидкость, в которой содержится соответствующий реагент, или сквозь пропитанный реагентом пористый материал (силикагель, пемза, цеолиты).

В крупных промышленных центрах Беларуси мониторинг загрязнения  воздуха предусматривает ежедневный инструментальный контроль приоритетных загрязняющих веществ на стационарных или передвижных станциях типа “ Пост-1”,  “ Пост-2” и “Воздух -1”, оснащенных приборами и аппаратурой для регистрации содержания оксида углерода, отбора проб воздуха на другие ингредиенты и определения метеорологических параметров. Аналитические исследования загрязняющих веществ в воздухе проводят по единым методикам и ГОСТам [24]. Во всех городах определяются концентрации основных загрязняющих веществ (взвешенных частиц, диоксидов серы и азота, оксида углерода), а также специфических поллютантов (формальдегида, аммиака, фенола, сероводорода, сероуглерода).

Для анализа  газов используют широкий ассортимент приборов, называемых газоанализаторами. Выбор метода газового анализа и соответственно газоанализатора определенного типа диктуется особенностями анализируемого компонента, которые отличают его от других компонентов смеси. В практике заводских лабораторий и научно-исследовательских организаций используют газоанализаторы механические, тепловые, магнитные, оптические,  хроматографические и некоторые другие.

Действие механических газоанализаторов основано на измерении молекулярно-механических параметров анализируемой газовой  смеси и их изменении при химическом или физико-химическом извлечении из смеси определяемого компонента.

Действие тепловых газоанализаторов основано на изменении тепловых свойств определяемого компонента при изменении его концентрации. Принцип действия тепловых газоанализаторов основан на определении теплового эффекта химической  реакции, величина которого пропорциональна содержанию контролируемого компонента. Этот метод применим для определения всех газов, легко вступающих в реакции, которые протекают количественно и с большим тепловым эффектом.

Анализ газовых смесей на магнитных газоанализаторах основан  на различиях в парамагнитных свойствах газов. На практике анализаторы этого типа используются для определения О₂, обладающего достаточно высоким парамагнетизмом, в воздухе, в смесях непредельных углеводородов, в промышленных газах, содержащих СО, СО₂, СН₄, Н₂ и N₂, в отходящих газах цементных печей и топочных газах.

Большую группу газоанализаторов составляют приборы, в которых используется зависимость изменения оптических свойств газовой смеси (показатель преломления, оптическая плотность, спектральное поглощение или излучение и т. п.) от содержания определяемого компонента.

В современной промышленности для анализа отходящих газов  нашли применение газоанализаторы, принцип работы которых основан  на поглощении лучистой энергии. К ним  относятся инфракрасные (ИК) анализаторы, реагирующие на индивидуальный характер спектров поглощения инфракрасного излучения отдельных газов. Мерой концентрации определяемого компонента служит степень поглощения потока ИК-излучения. ИК анализаторы используют для определения СО₂, СО, СН₄, С₂Н₂ и других газообразных соединений углерода в сложных газовых смесях, в том числе в доменных колошниковых газах, отходящих газах синтеза аммиака.

Используют также приборы, в которых концентрацию компонентов  определяют по поглощению колебаний  в ультрафиолетовой (от 200 до 400 нм) и видимой (от 400 до 700 нм) областях. Газоанализаторы применяют для определения паров ртути в воздухе, хлора в хлоровоздушной смеси и некоторых других газообразных соединений.

Работа фотометрических  и фотоколориметрических газоанализаторов основывается на образовании специфически окрашенных продуктов при реакциях определяемых газообразных компонентов с реагентами, а интенсивность окраски продуктов служит показателем концентрации реагирующих компонентов. Фотоколориметрические газоанализаторы используют для определения NO₂, CS₂, SO₂, H₂S, NH₃ и др. в воздухе и технологических газовых смесях. Фотометрический газоанализатор УГ-2 позволяет определять в газовых смесях до 4 различных токсичных компонентов, в том числе, кроме упомянутых газов, пары бензина, бензола, керосина и др.