04 сентября 2016г.
Загрязнение атмосферного воздуха - одна из наиболее острых экологических проблем современности. Ухудшение состояния воздушного бассейна городов, обусловленное выбросами промышленности и транспортным комплексом, оказывает негативное воздействие на здоровье населения. В связи с этим существует необходимость проведения постоянного контроля качества атмосферного воздуха, а задача развития автоматизированной сети мониторинга является крайне актуальной в настоящее время.
В соответствии [6] в Санкт-Петербурге функционирует автоматизированная системы мониторинга (АСМ), в состав которой входят 24 автоматические станции мониторинга загрязнения атмосферного воздуха, 2 метеорологические станции, 1 техническая и 2 передвижные лаборатории.
На сегодняшний день техническое обеспечение АСМ состоит из павильонов станций, измерительного комплекса (анализаторы, системы отбора проб воздуха, метеорологические датчики), системы обработки и передачи данных (модемы, компьютеры), систем жизнеобеспечения станций (электропитание, отопление и кондиционирование воздуха, охранная сигнализация, освещение).
Автоматические станции мониторинга атмосферного воздуха функционируют непрерывно и обеспечивают регулярное получение оперативной информации о концентрации основных загрязняющих веществ (ЗВ): оксида углерода, оксида и диоксида азота, диоксида серы, озона, взвешенных веществ (пыль фракций 10 и 2.5 мкм). Одна из передвижных лабораторий дополнительно оснащена оборудованием для определения аммиака и углеводородов (формальдегида, бензола, толуола, группы ксилолов, этилбензола и фенола). Две метеорологические станции позволяют получать сведения о направлении и скорости ветра, влажности, давлении и температуре воздуха.
Также на станциях мониторинга осуществляется отбор проб для определения в лабораторных условиях концентраций 3,4-бенз(а)пирена, бензола, толуола, этилбензола, изомеров ксилола.
Приборное оснащение станций мониторинга включает в себя различные газоанализаторы, устройства для измерения концентраций взвешенных частиц, хроматографы, аспираторы для отбора проб и т.д. В таблице 1 представлено основное оборудование АСМ и методы для контроля ЗВ в атмосферном воздухе.
Таблица 1. Основное оборудование АСМ, список ЗВ и методы контроля
Загрязняющее вещество
|
Оборудование
|
Метод контроля
|
1
|
2
|
3
|
Оксид углерода
|
Environnement S.A. CO12M
|
Недисперсионной ИК-спектроскопии
|
Horiba APMA-370
|
Thermo Electron Corp. 48C
|
Оксиды азота
|
Environnement S.A. AC32M
|
Хемилюминесцентный
|
Horiba APNA-370
|
Thermo Electron Corp. 42C
|
Аммиак
|
Horiba APNA-370 NH3
|
Хемилюминесцентный
|
Диоксид серы
|
Environnement S.A. AF22M
|
УФ-флуоресцентный
|
Horiba APSA-370
|
Thermo Electron Corp. 43C
|
Озон
|
Environnement S.A. О342М
|
Абсорбции УФ-излучения
|
Horiba APOA-370
|
Thermo Electron Corp. 49C
|
Взвешенные частицы
|
Comde Derenda AMoS
|
Фотометрии
|
Comde Derenda АРМ-1
|
Comde Derenda АРМ-2
|
Формальдегид
|
Picarro G2107 Analyzer
|
Спектроскопии
внутрирезонаторного |
|
|
затухания
|
Бензол, толуол,
этилбензол, изомеры ксилолов
|
Synspec Syntech Spectras
GC955 600
|
Газовой хроматографии
|
ФГХ-1
|
Фенол
|
Synspec Syntech Spectras
GC955 601
|
Газовой хроматографии
|
При проведении измерений в лабораторных условиях предварительно производится процедура пробоотбора. Для этого используются 4-х канальные аспираторы GSU или портативные аспираторы, которые позволяют производить отбор в пробоотборные пакеты (в соответствии с МВИ для ФГХ-1 [3]) и на сорбционные трубки (в соответствии с ГОСТ Р ИСО 16017-1-2007 [1]) для дальнейшего определения концентраций фенола, бензола, толуола, этилбензола, ксилолов.
Отбор проб на фильтры производится с помощью системы автоматического пробоотбора взвешенных частиц в воздухе LVS/MVS (для дальнейшего определения концентрации взвешенных частиц гравиметрическим методом). После гравиметрического анализа пробы передаются в ФГБУ «ЦЛАТИ по Северо-Западному ФО» для определения содержания 3,4-бенз(а)пирена методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Техническое обслуживание оборудования производится в соответствии с технической документацией - описаниями приборов, процедур и периодичности обслуживания, руководствами по эксплуатации, предоставляемой производителями. Мероприятия по обслуживанию выполняются согласно регламенту обслуживания и при возникновении необходимости в их проведении [5].
Помимо стационарных и передвижных станций в структуру АСМ входят система сбора обработки данных, участок экспертизы данных, участки технического и метрологического обеспечения. Все объекты АСМ обеспечены радиотелефонной сотовой связью, что позволяет удаленно и оперативно получать экологическую информацию.
Передача данных осуществляется следующим образом (рисунок 1): показатели с анализаторов в режиме реального времени попадают на внутрипавильонный компьютер; далее, осредняясь до 20 минут, уходят на сервер центра сбора и обработки данных, откуда обработанные первичные данные попадают в интегрированную базу хранения данных, после чего уже становятся доступными для непосредственных пользователей. При обработке проводится валидация и анализ первичных данных [4].
Рисунок 1. Организация передачи
данных
АСМ
Таким образом, на сегодняшний день техническое оснащение АСМ атмосферного воздуха Санкт-Петербурга позволяет обеспечить оперативность измерений и высокую точность получаемых результатов. Функционирование современного оборудования и системы сбора, обработки и хранения данных дает возможность производить непрерывный мониторинг в режиме реального времени, что является отличительной особенностью АСМ в Санкт-Петербурге.
Современная сеть мониторинга атмосферного воздуха России выполняет измерения концентраций различных загрязняющих веществ. Тем не менее, существует ряд проблем, связанных с техническим оборудованием станций мониторинга, недостаточным обеспечением аналитических лабораторий современными средствами измерений. Более того, система мониторинга Росгидромета и ее методы с ручным отбором проб не отвечают современным требованиям по передаче оперативной информации о загрязнении атмосферы.
С учетом актуальности
проблемы загрязнения атмосферного воздуха, указанные недостатки свидетельствуют о необходимости развития и модернизации сети мониторинга в России, внедрения автоматизированных систем непрерывного измерения содержания основных ЗВ, разработки новых и пересмотра существующих методов измерения, а также совершенствованием средств обработки, хранения и передачи информации.
Список литературы
1.
ГОСТ Р ИСО 16017-1-2007 Отбор проб летучих органических соединений при помощи сорбционной трубки с последующей термодесорбцией и газохроматографическим анализом на капиллярных колонках. Часть 1. Отбор проб методом прокачки
-
М.: ФГУП«Стандартинформ», 2008 –
31 с.
2.
Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2015 году/ Под редакцией И.А. Серебрицкого – СПб.: ООО «Сезам-принт», 2016
– 168 с.
3.
Методика измерений массовой концентрации аллилового спирта, амилового спирта, ацетона, бензола, бутилацетата, бутилового спирта, изобутилацетата, изоамилового спирта, изобутилового спирта, изопропилового спирта, n-ксилола, m-ксилола, о-ксилола, метилэтилкетона, окиси этилена, пропилового спирта, толуола, циклогексанона, эпихлоргидрина, этилацетата на портативных газовых хроматографах ФГХ и ПГХ - М.: ООО НПП «Экан», 2013 –
27
с.
4.
Распоряжение Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности «Об автоматизированной системе мониторинга атмосферного воздуха Санкт-Петербурга» от 18 ноября 2008 № 141-р.
5.
Распоряжение Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности «Об утверждении Методических рекомендаций по обеспечению качества измерений концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе техническими средствами Автоматизированной системы мониторинга атмосферного воздуха Санкт-Петербурга» от 18 ноября 2010 года №
151-р.
6.
Постановление Правительства Санкт-Петербурга «О специализированной организации, осуществляющей государственный экологический мониторинг на территории Санкт-Петербурга» от 12 марта 2007 №246.