СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ АТМОСФЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ЛОКАЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ Российский патент 2015 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в системе городского экологического мониторинга для оперативного выявления на локальных территориях источников возможного загрязнения атмосферного воздуха и других объектов окружающей природной среды.

Целью изобретения является создание группы последовательных действий, выполнение которых позволит достоверно определять источник сверхнормативного загрязнения атмосферного воздуха и других объектов окружающей природной среды на локальной городской территории.

Известен способ организации наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы с использованием постов трех категорий (стационарного, передвижного, маршрутного) с ограниченным количеством контролируемых параметров, изложенный в Руководящем документе РД 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнения атмосферы [1]. Однако получаемая с использованием этого способа информация отражает лишь фактическое состояние воздуха в районе установки поста наблюдения и может быть использована лишь для констатации существующего положения, а не для выявления или установления источника несанкционированных выбросов специфических веществ.

Известны способы организации и проведения экологического контроля промышленных выбросов, изложенные в Общесоюзном нормативном документе «Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. ОНД-90» [2], методических рекомендациях по отбору проб при определении концентраций вредных веществ: (газов и паров) ПНД Ф 12.1.1-99 [3] и взвешенных частиц (пыли) ПНД Ф 12.1.2-99 [4], заключающиеся в разовых (или периодических) отборах проб и дополнительном при этом контроле термодинамических параметров потока в источнике загрязнения атмосферы: температуры и влажности, скорости движения газа, давления-разрежения в газоходе и др. Способы реализуются с помощью различных технических систем, включающих пробоотборные зонды, фильтры, магистрали транспортировки газа, устройств охлаждения, аспираторов, газоанализаторов и др.

Недостатком этих способов является периодичность контроля, отсутствие одновременных замеров атмосферы в подфакельной зоне и моделирования процессов рассеивания вредных веществ, позволяющего решать обратную задачу: определение вклада отдельных источников в общий уровень загрязнения воздуха (а также воды и почвы) в городском микрорайоне.

Прототипом предлагаемого способа оперативного контроля атмосферных загрязнений локальных территорий является «Система экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона» [5], сущность которой заключается в содержании двух групп датчиков экологического контроля за состоянием среды, средств радиосвязи датчиков второй группы с аппаратурой городской телефонной сети, центрального диспетчерского пункта. Дополнительно в нее введены быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы, система GPS, мобильная телефонная система, установленные на электротранспортных единицах, а также метеостанция, группа датчиков замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения, центр моделирования, центр обработки и сравнения данных, причем быстродействующие газовые датчики экологического контроля состояния атмосферы и система GPS соединены посредством мобильной телефонной системы с центром обработки и сравнения данных, в который также поступает информация от первой группы датчиков экологического контроля состояния среды, городской телефонной сети и центра моделирования, связанного с группой датчиков замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения и метеостанцией, а центр обработки и сравнения данных подключен к центральному диспетчерскому пункту (Патент РФ №2380729 от 27.01.2010 г. ).

Недостатками известного способа являются:

- отсутствие одновременного с замерами концентраций вредных веществ контроля параметров газовоздушной смеси (температуры, влажности и скорости газового потока) непосредственно «в трубе», необходимых для точного расчета вклада источника промышленных выбросов в общий уровень загрязнения воздуха в микрорайоне;

- неточное выявление источника несанкционированных выбросов в случае, если сигналы о загрязнениях приходят с локальных городских территорий, на которых промышленные предприятия (трубы) не оснащены стационарными датчиками измерений концентраций специфических загрязняющих веществ; отсутствие комплексного представления об экологической ситуации на локальной городской территории в реальный момент времени из-за контроля параметров одного из объектов окружающей природной среды (атмосферного воздуха).

Задачей изобретения является точный расчет вклада источника промышленных выбросов в общий уровень загрязнения воздуха в микрорайоне, повышение эффективности городской системы экологического мониторинга за счет оперативного выявления источников сверхнормативного загрязнения объектов окружающей природной среды.

Техническим результатом заявленного изобретения является одновременный отбор и экспресс-анализ проб атмосферного воздуха (АВ), воды и почвы как в подфакельной зоне предполагаемого i-гo источника сверхнормативного загрязнения с учетом метеорологических характеристик, так и отбор и экспресс-анализ проб промышленных выбросов, а также замеры аэродинамических параметров непосредственно на предполагаемом i-м источнике сверхнормативного загрязнения (в трубе), необходимых для точного расчета вклада источника промышленных выбросов в общий уровень загрязнения воздуха в микрорайоне.

Для решения поставленной задачи предложен способ оперативного контроля загрязнений атмосферного воздуха (воды и почвы), отличающийся от прототипа тем, что для выявления источников сверхнормативной эмиссии используются не две группы датчиков экологического контроля за состоянием среды, средства радиосвязи датчиков второй группы с аппаратурой городской телефонной сети, центрального диспетчерского пункта, быстродействующих газовых датчиков экологического контроля состояния атмосферы, системы GPS, мобильной телефонной системы, установленной на электротранспортных единицах, метеостанции, группы датчиков замеров концентраций загрязняющих веществ непосредственно с источников загрязнения, центра моделирования, центра обработки и сравнения данных, а система последовательных действий, включающая использование специализированной передвижной экологической лаборатории с прицепом; одновременный отбор и экспресс-анализ как проб атмосферного воздуха, воды и почвы в подфакельной зоне предполагаемого i-гo источника сверхнормативного загрязнения с учетом метеорологических характеристик, так и проб промышленных выбросов, а также замеры аэродинамических параметров непосредственно на предполагаемом i-м источнике сверхнормативного загрязнения в трубе для определения мощности выброса вредных веществ (г/с); автоматическая передача результатов исследования посредством мобильного интернета в ЭВМ, установленный в специализированной передвижной экологической лаборатории; непрерывное сопоставление с помощью ЭВМ данных компонентно-концентрационного состава проб промышленных выбросов и атмосферного воздуха, воды и почвы, получаемых в режиме реального времени и одновременный расчет точного процентного вклада выбросов i-гo источника в общий уровень загрязнения локальной территории; выдача специалистами группы оперативного контроля результатов проведенных исследований.

Сущность изобретения заключается в системе следующих последовательных действий, изображенных на фиг. 1 в виде блок-схемы «Структура способа оперативного контроля атмосферных загрязнений локальных территорий»:

1. Получение и регистрация сигнала о предполагаемом загрязнении атмосферного воздуха (или другого объекта окружающей природной среды) на локальной территории i-м промышленным источником в специализированном центре сбора информации (ЦСИ) и передача его в группу оперативного контроля (ГОК).

2. В группе оперативного контроля - сбор, систематизация и анализ априорной информации о предполагаемом возможном загрязнении. Она включает в себя:

- перечень организованных и неорганизованных источников выбросов, расположенных поблизости от территории, с которой поступил сигнал;

- данные о концентрациях загрязняющих веществ, полученные с ближайших к предположительно загрязненной территории автоматических станций наблюдений системы городского экологического мониторинга;

- отчеты о ранее проведенных исследованиях по схожим сигналам.

3. По результатам анализа априорной информации - определение предполагаемого i-гo источника сверхнормативного загрязнения объектов окружающей природной среды и выезд на местность для подтверждения этого факта с использованием специализированной передвижной экологической лаборатории с прицепом - СПЭЛ.

4. На местности - выполнение специалистами группы оперативного контроля следующих действий:

4.1. Отбор и экспресс-анализ проб атмосферного воздуха, воды и почвы в подфакельной зоне предполагаемого i-гo источника сверхнормативного загрязнения с учетом метеорологических характеристик или локальной территории, откуда поступил сигнал о возможном загрязнении объекта окружающей природной среды, автоматическая передача результатов исследования посредством мобильного интернета в ЭВМ, установленного в специализированной передвижной экологической лаборатории;

4.2. Одновременный с п. 4.1. отбор и экспресс-анализ проб промышленных выбросов, а также замеры аэродинамических параметров непосредственно на предполагаемом i-м источнике сверхнормативного загрязнения (в трубе) для определения мощности выброса вредных веществ (г/с), автоматическая передача результатов исследования посредством мобильного интернета в ЭВМ, установленного в специализированной передвижной экологической лаборатории.

Методология проведения «замеров аэродинамических параметров непосредственно на предполагаемом i-м источнике сверхнормативного загрязнения (в трубе)» подробно описана в Главе 8 «Руководства по контролю источников загрязнения атмосферы. ОНД-90» [2] и Общих положениях ПНД Ф 12.1.1-99 (Методические рекомендации по отбору проб при определении концентраций вредных веществ (газов и паров) в выбросах промышленных предприятий), ПНД Ф 12.1.2-99 (Методические рекомендации по отбору проб при определении концентраций взвешенных частиц (пыли) в выбросах промышленных предприятий), [3,4]: точки замеров (мерные сечения) выбираются на вертикальных участках выбросной трубы, при установившихся газовых потоках, на расстоянии пяти-шести диаметров газохода после места возмущения и трех-четырех диаметров до него (задвижек, дросселей, поворотов, вентиляторов и т.п.) [2-4].

Методики измерений скорости, температуры, давления (разрежения) и влажности, также подробно описанные в Главе 2 ПНД Ф 12.1.2-99 [4] и в ГОСТе 17.2.4.06-90 (Охрана природы. АТМОСФЕРА. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения); ГОСТе 17.2.4.07-90 (Охрана природы. АТМОСФЕРА. Методы определения давления и температуры газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения) и ГОСТе 17.2.4.08-90 (Охрана природы. АТМОСФЕРА. Методы определения влажности газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения), реализуются с помощью различных технических средств и вспомогательных устройств, размещенных в СПЭЛ: термометров ТЦМ-9210 по ТУ 4210-0021328-2997; пневмометрических трубок, трубок напорных конструкций НИИОГАЗ и трубок Пито, манометра дифференциального цифрового ДМЦ-01М по ТУ 4212-002-40001819 (ОАО «НИИОГАЗ»); психрометров по ТУ 25.1607.054-85; термоанемометров Testo 435-4 (ООО «Тесто Рус») или ХС-5000 AutoKintiec™ Source Sampler console and system (Apex Instruments) и др.

4.3. Непрерывное сопоставление с помощью ЭВМ данных компонентно-концентрационного состава проб промышленных выбросов и атмосферного воздуха (воды и почвы), получаемых в режиме реального времени с помощью мобильного интернета с оборудования специализированной передвижной экологической лаборатории (с прицепом) и одновременный расчет точного процентного вклада выбросов i-ro источника в общий уровень загрязнения локальной территории.

5. После выезда на местность - выдача специалистами группы оперативного контроля результатов проведенных исследований в виде отчетов и рекомендаций обратно в специализированный центр сбора информации для передачи их заявителю сигнала, а также органам государственной власти (в случае выявления нарушений экологического законодательства) для привлечения виновных лиц к юридической ответственности за несоблюдение:

- условий, установленных разрешениями на выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и на вредные физические воздействия на него;

- режима санитарно-защитных зон объектов, имеющих стационарные источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух;

6. Выполнения федеральных целевых программ охраны атмосферного воздуха, программ субъектов Российской Федерации охраны атмосферного воздуха и т.д. [6-8].

Поясним предлагаемый авторами способ на примере.

29.10.2012 года в 8⁰⁰ на телефон 8 (495) 644-20-77 «Горячей линии» Департамента природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы (ДПиООС) - ЦСИ - поступили многочисленные жалобы жителей из дома №6 по Нагатинскому бульвару (ЮАО г. Москвы) на неприятные запахи в квартирах, во дворе дома и в микрорайоне. Характер запаха москвичи определили как «запах тухлых яиц», предположительный источник - расположенные неподалеку стационарные ИЗА (источники загрязнения атмосферы) канализационной насосной станции КНС «Нагатино-2» (Нагатинская набережная, д. 16А) (см. Фиг. 2).

В этом специализированном ЦСИ обращение было зарегистрировано и передано в «группу оперативного контроля», функции которой в соответствии с Постановлением Правительства Москвы от 27.03.2001 г. №284 выполняют структурные подразделения Государственного природоохранного бюджетного учреждения «Мосэкомониторинг» (учредитель - ДПиООС).

В ГОК специалисты ГПБУ «Мосэкомониторинг» в течение 1 часа провели сбор, систематизацию и анализ априорной информации о предполагаемом возможном загрязнении, которая показала, что:

1) характерным «запахом тухлых яиц» обладает всего одно вещество - сероводород, образующееся при гниении белков [9];

2) ближайшие автоматические станции наблюдений за состоянием АВ ГПБУ «Мосэкомониторинг» (АСКЗА) и других федеральных служб (Росгидромета и Роспотребнадзора) расположены по адресу: Совхозная ул., 1; Ставропольская ул., д. 7; ул. Шоссейная, д. 29; Гурьянова ул., 73; Пролетарский пр., д. 13; 1-й Курьяновский проезд, д. 14; Курьяновский бульвар, д. 13/4; Новомарьинская ул., 7; ул. Марьинский парк, д. 13; II квартал Капотни, д. 16; Шипиловская ул., д. 64 и Братеевская ул., д. 27 (см. Фиг. 3) кратковременных превышений значений ПДК м.р. по H₂S в день и время обращения на них не зафиксированы, средние концентрации составили менее 0,5 ПДК м.р. (для справки: ПДК м.р. - предельно допустимая концентрация максимально разовая ЗВ в АВ, для H₂S ПДК м.р.=0,008 мг/м³);

3) с учетом направления ветра в день и время обращения (Ветер - СЗ) и анализа отчетов о ранее проведенных исследованиях по схожим сигналам потенциальными источниками сверхнормативного выброса сероводорода в данном микрорайоне являются КНС «Нагатино-2» (расстояние до дома заявителей около 90 м, на нее указывали сами заявители), а также Курьяновские очистные сооружения АО «Мосводоканал» (расстояние до дома заявителей - 2900 м) и ОАО «Газпромнефть - МНПЗ» (расстояние до дома заявителей - 10300 м). Данная информация была получена из «Разрешений на выброс вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух вышеперечисленных предприятий», выданных ДПиООС и Росприроднадзором по ЦФО. Другие крупные источники выделения H₂S на обследуемой территории отсутствовали.

После анализа априорной информации и предварительных расчетов с использованием методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, ОНД-86 [10] и программы «ЭКОЛОГ», версии 3 (программный продукт ООО «Фирма «Интеграл» на основе [10]) специалистами «ГОК» был определен потенциальный источник сверхнормативного загрязнения АВ - КНС «Нагатино-2».

Для подтверждения этого факта на местности специалистами ГОК 29.10.2012 года в 10⁰⁰ был осуществлен выезд к дому заявителей с использованием специализированной передвижной экологической лаборатории с прицепом. Сотрудниками ГОК были выполнены следующие действия:

1) размещение газоанализаторов, пробоотборного и аналитического оборудования прицепа СПЭЛ вблизи дома заявителей (в подфакельной зоне предполагаемых источников сверхнормативного загрязнения КНС «Нагатино-2» с учетом метеорологических характеристик) и газоанализаторов, пробоотборного и аналитического оборудования самой СПЭЛ непосредственно на предполагаемом источнике сверхнормативного загрязнения КНС «Нагатино-2»;

2) одновременный отбор и экспресс-анализ проб АВ для определения максимально разовой концентрации H₂S вблизи дома заявителей и отбор и экспресс-анализ проб промышленных выбросов, а также замеры аэродинамических параметров непосредственно на предполагаемом источнике сверхнормативного загрязнения КНС «Нагатино-2» («в трубе») для определения мощности выброса H₂S (г/с), автоматическая передача результатов исследования (см. Табл. 1) посредством мобильного интернета в ЭВМ, установленного в СПЭЛ;

3) непрерывное сопоставление с помощью ЭВМ данных компонентно-концентрационного состава проб промышленных выбросов и атмосферного воздуха, получаемых в режиме реального времени с помощью мобильного интернета с оборудования СПЭЛ с прицепом и одновременный расчет точного процентного вклада выбросов источника КНС «Нагатино-2» в общий уровень загрязнения вблизи дома №6 по Нагатинскому бульвару.

В результате после выезда на местность и обследования территории с использованием пробоотборного и контрольно-измерительного оборудования СПЭЛ с прицепом специалистами ГОК выполнены следующие действия:

1) установлено, что процентный вклад выбросов источника КНС «Нагатино-2» в общий уровень загрязнения вблизи дома №6 по Нагатинскому бульвару составил 92%, что подтвердило предположение заявителей и сотрудников ГОК об источнике загрязнения АВ в квартирах, во дворе дома и в микрорайоне;

2) подготовлен и выдан соответствующий отчет обратно в СПИ для передачи его заявителям сигнала, а также органам государственной власти (в случае выявления нарушений экологического законодательства) для привлечения виновных лиц к юридической ответственности за несоблюдение: условий, установленных разрешениями на выбросы вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и на вредные физические воздействия на него; режима санитарно-защитных зон объектов, имеющих стационарные источники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в АВ; выполнения федеральных целевых программ охраны АВ, программ субъектов Российской Федерации охраны АВ и т.д.

Использованная литература

1. Руководящий документ. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186-89 / М: [б.и.], 1991.

2. Общесоюзный нормативный документ. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. ОНД-90. Часть I и II / СПб.: [б.и.], 1992.

3. Методические рекомендации по отбору проб при определении концентраций вредных веществ (газов и паров) в выбросах промышленных предприятий. ПНД Ф 12.1.1-99 / М.: [б.и.], 1999.

4. Методические рекомендации по отбору проб при определении концентраций взвешенных частиц (пыли) в выбросах промышленных предприятий. ПНД Ф 12.1.2-99 /М.: [б.и.], 1999.

5. Патент РФ №2380729 от 27.01.2010 г. Авторы: Соколов Э.М., Панарин В.М., Пушилина Ю.Н., Лапина О.Ю., Зуйкова А.А., Бизикин А.В., Павлова B.C., Рощупкин Э.В.

6. Якунина И.В. Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг: учеб. пособие / И.В. Якунина, Н.С.Попов. - Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2009.

7. Воронич С.С.Оперативный контроль атмосферных загрязнений локальных территорий г. Москвы: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук: 03.00.16 / С.С. Воронич. - М., 2006.

8. Разяпов А.З. Методы контроля и системы мониторинга загрязнений окружающей среды: моногр. / А.З. Рязяпов. - М.: Изд. Дом МИСиС, 2011.

9. Майоров В.А. Запахи: их восприятие, воздействие, устранение. - М.: Мир, 2006.

10. Общесоюзный нормативный документ.Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86 / Ленинград: ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ, 1987.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано в системе городского экологического мониторинга. Способ оперативного контроля атмосферных загрязнений локальных территорий включает использование специализированной передвижной экологической лаборатории с прицепом для осуществления одновременного отбора и экспресс-анализа как проб атмосферного воздуха, воды и почвы в подфакельной зоне предполагаемого i-гo источника сверхнормативного загрязнения с учетом метеорологических характеристик, так и проб промышленных выбросов, а также замеры аэродинамических параметров непосредственно на предполагаемом i-м источнике сверхнормативного загрязнения в трубе для определения мощности выброса вредных веществ (г/с). Далее идет автоматическая передача результатов исследования посредством мобильного интернета в ЭВМ, установленного в специализированной передвижной экологической лаборатории, непрерывное сопоставление с помощью ЭВМ данных компонентно-концентрационного состава проб промышленных выбросов и атмосферного воздуха, воды и почвы, получаемых в режиме реального времени, и одновременный расчет точного процентного вклада выбросов i-гo источника в общий уровень загрязнения локальной территории и выдача специалистами группы оперативного контроля результатов проведенных исследований. Предлагаемый способ контроля атмосферных загрязнений локальных территорий обеспечивает экспресс-анализ проб атмосферного воздуха, воды и почвы как в подфакельной зоне предполагаемого i-гo источника сверхнормативного загрязнения с учетом метеорологических характеристик, так и промышленных выбросов, точный расчет вклада источника промышленных выбросов в общий уровень загрязнения воздуха и оперативное выявление на локальных территориях источников возможного загрязнения атмосферного воздуха. 1 табл., 3 ил.

Способ оперативного контроля атмосферных загрязнений локальных территорий, включающий: использование специализированной передвижной экологической лаборатории с прицепом; одновременный отбор и экспресс-анализ как проб атмосферного воздуха, воды и почвы в подфакельной зоне предполагаемого i-гo источника сверхнормативного загрязнения с учетом метеорологических характеристик, так и проб промышленных выбросов, а также замеры аэродинамических параметров непосредственно на предполагаемом i-м источнике сверхнормативного загрязнения в трубе для определения мощности выброса вредных веществ (г/с); автоматическая передача результатов исследования посредством мобильного интернета в ЭВМ, установленного в специализированной передвижной экологической лаборатории; непрерывное сопоставление с помощью ЭВМ данных компонентно-концентрационного состава проб промышленных выбросов и атмосферного воздуха, воды и почвы, получаемых в режиме реального времени и одновременный расчет точного процентного вклада выбросов i-гo источника в общий уровень загрязнения локальной территории; выдача специалистами группы оперативного контроля результатов проведенных исследований.