Как определяют степень загрязнения воздуха, используя коэффициенты, индексы и другие критерии?
Контроль за качеством атмосферного воздуха ведется по нескольким стандартам.
Содержание:Показать
- Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА)
- Стандартный индекс загрязненности (СИ)
- Другие критерии загрязненности
- Предельно допустимая концентрация
- Предельно допустимый выброс
- Наибольшая повторяемость
- Методы определения чистоты воздуха
- Передвижные
- Стационарные
- Маршрутные посты
- Другие методы
Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА)
Один из основных стандартов – индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Представляет собой комплексный показатель, который учитывает сумму концентраций веществ в воздухе (для сравнения берется 4-5 веществ). Он характеризует уровень длительного пребывания в атмосфере загрязняющих агентов.
Методики подсчета показателей основаны на определении концентрации загрязняющего агента к его предельно допустимой концентрации.
Отличие кроется в использовании разных весовых коэффициентов. Чаще всего комплексный индекс рассчитывается из среднегодовой концентрации вещества, разделенной на его ПДСК (предельно допустимая суточная концентрация), при этом дробь возводится в степень безразмерного коэффициента, приводящего степень загрязнения воздуха тем или иным агентом к степени загрязнения двуокисью серы. ИЗА – сумма всех показателей веществ.
Чтобы значения были сравнимы при оценке ситуации за разные интервалы времени или в разной местности, ИЗА принято рассчитывать для одинакового количества веществ. Обычно берутся те вещества, которые имеют больший вклад в загрязненности атмосферного воздуха.
Рассчитанный таким образом ИЗА показывает, насколько соотносятся уровень загрязнения и зафиксированные концентрации загрязняющих агентов в атмосфере населенного пункта, то есть во сколько раз уровень загрязненности по совокупности примесей превышает допустимое значение. Этот показатель зависит не только от общего количества выбросов, но также и от условий климата, которые влияют на рассеивание и оседание веществ, формирующих концентрации на приземном уровне.
Для оценки ситуации используется шакала ИЗА:
- <5 – низкий уровень загрязненности;
- 5-6 – повышенный уровень;
- 7-13 – высокий уровень;
- более 14 – очень высокий.
На улицы города опустился густой желтый туман. Есть ли повод для беспокойства и как обезопасить свое здоровье?
Читать
Аварии с выбросом радиоактивных веществ, определившие путь развития ядерной энергетики
Подробнее
Экологические катастрофы: неизбежность или халатность? Основные причины и классификации катастроф
Смотреть
Основные виды естественных и искусственных источников загрязнения атмосферы и вред, которые они наносят
Далее
Стандартный индекс загрязненности (СИ)
Одним критерием оценить качество атмосферного воздуха невозможно.
Помимо ИЗА, часто применяется СИ – стандартный индекс загрязненности, он же – наибольший единичный индекс загрязнения. Это единичный разовый индекс, определяемый по каждому веществу в отдельности. СИ не учитывает длительность воздействия, а лишь показывает, во сколько раз превышен допустимый показатель по одному веществу, а не по их сумме.
СИ рассчитывается из максимальной разовой концентрации вещества, деленной на предельно допустимую концентрацию. Характеризует степень загрязнения за короткий промежуток и используется для ежедневного оповещения населения о качестве атмосферного воздуха. Оценку производят по следующей шкале:
- 0-1 — низкое загрязнение;
- 2-4 — повышенное;
- 5-9 — высокое;
- больше 10 — очень высокое.
Для определения данного показателя используются замеры, сделанные на всех контрольных постах или станциях.
Другие критерии загрязненности
Для осуществления полной оценки качества атмосферного воздуха в комплексе используются и другие критерии.
Предельно допустимая концентрация
Предельно допустимая концентрация (ПДК) – такая концентрация, которая не оказывает прямого или косвенного воздействия на здоровье населения. При ее соблюдении не снижается уровень работоспособности, не ухудшается состояние здоровья и условия жизни людей. В России показатель устанавливается Министерством здравоохранения и социального развития. Этот показатель используется для расчета СИ и ИЗА.
Предельно допустимый выброс
Предельно допустимый выброс (ПДВ) – это норматив выброса загрязняющих атмосферу веществ, устанавливаемый для стационарного источника этих веществ. Учитываются технические нормативы, фоновое загрязнение. Нормативы разрабатываются на основании федерального закона «О проведении эксперимента по квотированию выбросов загрязняющих веществ и внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части снижения загрязнения атмосферного воздуха» и Приказа №273 от 06.
06.2017 «Об утверждении методов расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе» и других нормативных правовых и методических документов. ПДВ предназначен для разработки мероприятий по защите атмосферы от выбросов вредных веществ.
Наибольшая повторяемость
Наибольшая повторяемость (НП) – доля превышений норм в процентах от количества наблюдений. Измеряется в процентах и отображает превышение предельно допустимой концентрации любым веществом, загрязняющим воздух.
Методы определения чистоты воздуха
Для мониторинга состава атмосферы применяется несколько методов – передвижной, стационарный и маршрутный.
Передвижные
Передвижные измерения применяются в промышленных зонах специализированным транспортом, оснащенным анализаторами концентрации газов, системой оценки качества воздуха и оборудованием, предназначенным для метеонаблюдений. Такие исследования дают оценку степени загрязненности приземного воздуха, а также позволяют выяснить причину превышений концентраций.
Стационарные
Стационарные измерения предназначены для долгосрочных наблюдений. Пробы берутся с определенной периодичностью для наблюдения за динамикой состава атмосферного воздуха.
Устанавливаются специальные павильоны, причем их количество обусловлено несколькими факторами, такими, как экологическая обстановка в населенном пункте в целом и численность населения. На 50 тысяч человек размещается один пост.
Для стационарных измерений чаще всего применяют метод аспирации – закачивание воздуха в колбу через фильтр, на котором оседают вредные вещества из атмосферы. Далее оценка проводится при помощи газоанализатора.
Маршрутные посты
Маршрутные посты устанавливаются при невыгодности или невозможности использования стационарного поста либо при необходимости детального изучения воздуха в отдельном районе. Их устанавливают в нескольких заранее выбранных точках с определенным порядком объезда.
Другие методы
Отдельным методом можно выделить биоиндикацию – чаще всего используется лихеноиндикация и индикация по состоянию хвои сосны обыкновенной.
Лихеноиндикация – метод определения качества воздуха при помощи лишайников. О степени загрязнения судят по видовому составу и частоте встречаемости лишайников. Также о состоянии воздуха и, в частности, о содержании диоксида серы говорит состояние сосновой хвои. При высоких концентрациях вещества наблюдаются различные повреждения, пятна, усыхания, участки некроза.
Знаете ли вы, что бромированные и хлорированные диоксины представляют наибольшую опасность, так как они способны накапливаться в почвах сотни лет, меняя ее химический состав и проникая в пищевые цепи?
ДаНет
Биоиндикация чаще применяется в исследовательских и научно-практических работах.
Критерии
Главная / Мониторинг / Загрязнение воздуха
Для определения уровня загрязнения атмосферы использовались следующие характеристики загрязнения воздуха:
Средняя концентрация примеси в воздухе, мг/м³ или мкг/м³ (qср).
Среднее квадратическое отклонение, мг/м³ или мкг/м³ (σ).
Максимальная разовая концентрация примеси, мг/м³ или мкг/м³ (qм).
СИ — Наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК. Она определяется из данных наблюдений на станции за одной примесью, или на всех станциях рассматриваемой территории за всеми примесями за месяц или за год.
НП — наибольшая повторяемость (%) превышения ПДК любым загрязняющим веществом. Определяется как наибольшее из всех значений повторяемости превышения ПДК по данным измерений на всех станциях за всеми примесями за месяц или год.
ИЗА — комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций. Показатель характеризует уровень хронического, длительного загрязнения воздуха.
ПДК — концентрация примеси, которая не оказывает в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.
С 01.03.2021 введены в действие санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» взамен ГН 2.1.6.3492-17 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений».
Загрязнение воздуха определялось по значениям средних и максимальных разовых концентраций примесей. Степень загрязнения оценивалась при сравнении фактических концентраций с ПДК. Средние за год концентрации сравнивались с ПДК среднегодовыми (ПДК с.г.), средняя за месяц концентрация — с ПДК среднесуточными (ПДК с.с.), максимальные из разовых концентраций — с ПДК максимально разовыми (ПДК м.р.).
Для суммарной оценки загрязнения атмосферного воздуха рассчитывался индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). В соответствии с существующими методиками оценки уровень загрязнения считается повышенным при ИЗА от 5 до 6, СИ < 5, высоким при ИЗА от 7 до 13, СИ от 5 до 10 и очень высоким при ИЗА равном или больше 14, СИ > 10.
Предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе
| Вид наблюдений | Класс опасности | Значение ПДК, мг/м³ | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ГН2.1.6.3492-17 | СанПиН 1.2.3685-21 | |||||
| ПДК м.р. | ПДК с.с. | ПДК м.р. | ПДК с.с. | ПДК с.г. | ||
| Взвешенные вещества | 3 | 0,5 | 0,15 | 0,5 | 0,15 | 0,075 |
| Взвешенные частицы РМ 10 | 3 | 0,3 | 0,06 | 0,3 | 0,06 | 0,04 |
| Взвешенные частицы РМ 2,5 | 3 | 0,16 | 0,035 | 0,16 | 0,035 | 0,025 |
| Диоксид серы | 3 | 0,5 | 0,05 | 0,5 | 0,05 | − |
| Оксид углерода | 4 | 5,0 | 3,0 | 5,0 | 3,0 | 3,0 |
| Диоксид азота | 3 | 0,2 | 0,04 | 0,2 | 0,1 | 0,04 |
| Оксид азота | 3 | 0,4 | 0,06 | 0,4 | − | 0,06 |
| Сероводород | 2 | 0,008 | − | 0,008 | − | 0,002 |
| Сероуглерод | 2 | 0,030 | 0,005 | 0,030 | − | 0,005 |
| Фенол | 2 | 0,010 | 0,006 | 0,010 | 0,006 | 0,003 |
| Сажа техуглерода | 3 | 0,150 | 0,050 | 0,150 | 0,050 | 0,025 |
| Аммиак | 4 | 0,200 | 0,040 | 0,200 | 0,100 | 0,040 |
| Формальдегид | 2 | 0,050 | 0,010 | 0,050 | 0,010 | 0,003 |
| Метилмеркаптан | 4 | 0,006 | − | 0,006 | − | − |
| Бензол | 2 | 0,300 | 0,100 | 0,300 | 0,060 | 0,005 |
| Толуол | 3 | 0,600 | − | 0,600 | − | 0,400 |
| Этилбензол | 3 | 0,020 | − | 0,020 | − | 0,040 |
| Ксилолы | 3 | 0,200 | − | 0,200 | − | 0,100 |
| Хлорбензол | 3 | 0,1 | − | 0,1 | − | 0,06 |
| Стирол | 2 | 0,04 | 0,002 | 0,04 | − | 0,002 |
| Ортоксилол | 3 | 0,3 | − | 0,3 | − | — |
| Озон | 1 | 0,16 | 0,03 | 0,16 | 0,1 | 0,03 |
| М- и П-ксилолы | 3 | 0,2 | − | 0,2 | − | 0,1 |
| Бенз(а)пирен | 1 | − | 1*10-6 | − | 1*10-6 | 1*10-6 |
| Хром | 1 | − | 0,0015 | − | 0,000008 | |
| Медь | 2 | − | 0,002 | − | 0,002 | 0,00002 |
| Железо | 3 | − | 0,04 | − | 0,04 | − |
| Марганец | 2 | 0,01 | 0,001 | 0,01 | 0,001 | 0,00005 |
| Никель | 2 | − | 0,001 | − | 0,001 | 0,00005 |
| Свинец | 1 | 0,001 | 0,0003 | 0,001 | 0,0003 | 0,00015 |
| Цинк | 3 | − | 0,05 | − | 0,05 | 0,035 |
Критерии экстремально высокого и высокого загрязнения атмосферного воздуха
В соответствии с приказом Росгидромета № 156 от 31.
Под экстремально высоким загрязнением атмосферного воздуха понимается:
содержание одного или нескольких веществ, превышающее максимально разовую предельно допустимую концентрацию (ПДК)*:
- в 20–29 раз при сохранении этого уровня более 2-х суток;
- в 30–49 раз при сохранении этого уровня от 8 часов и более;
- в 50 раз и более;
визуальные и органолептические признаки:
появление устойчивого, не свойственного данной местности (сезону) запаха;
обнаружение влияния воздуха на органы чувств человека — резь в глазах, слезотечение, привкус во рту, затруднённое дыхание, покраснение или другие изменения кожи (одновременно у нескольких десятков людей), рвоты и др.;
выпадение подкрашенных дождей и других атмосферных осадков, появление осадков специфического запаха или несвойственного привкуса.
Под высоким загрязнением для атмосферного воздуха понимается:
- содержание одного или нескольких веществ, превышающее максимальную разовую ПДК в 10 и более раз.
Основы AQI | AirNow.gov
Version en Español
Что такое индекс качества воздуха (AQI) в США?
AQI США — это индекс Агентства по охране окружающей среды США для отчетности о качестве воздуха.
Как работает AQI?
Воспринимайте AQI как критерий, который измеряется от 0 до 500. Чем выше значение AQI, тем больше уровень загрязнения воздуха и больше опасений для здоровья. Например, значение AQI 50 или ниже указывает на хорошее качество воздуха, а значение AQI выше 300 указывает на опасное качество воздуха.
Для каждого загрязнителя значение AQI, равное 100, обычно соответствует концентрации в окружающем воздухе, равной уровню краткосрочного национального стандарта качества окружающего воздуха для защиты здоровья населения. Значения AQI на уровне 100 или ниже обычно считаются удовлетворительными. Когда значения AQI выше 100, качество воздуха нездоровое: сначала для определенных чувствительных групп людей, а затем для всех по мере повышения значений AQI.
Индекс качества воздуха делится на шесть категорий. Каждая категория соответствует разным уровням заботы о здоровье. Каждая категория также имеет определенный цвет. Цвет позволяет людям быстро определить, достигает ли качество воздуха нездорового уровня в их сообществах.
| Ежедневный цвет AQI | Уровни беспокойства | Значения индекса | Описание качества воздуха |
|---|---|---|---|
| Зеленый | Хороший | от 0 до 50 | Качество воздуха удовлетворительное, риск загрязнения воздуха невелик или отсутствует. |
| Желтый | Умеренная | от 51 до 100 | Качество воздуха приемлемое. Тем не менее, может быть риск для некоторых людей, особенно для тех, кто необычайно чувствителен к загрязнению воздуха. |
| Оранжевый | Нездоровый для чувствительных групп | от 101 до 150 | Члены уязвимых групп могут испытывать последствия для здоровья. Широкая общественность меньше подвержена влиянию. |
| Красный | Нездоровый | от 151 до 200 | Некоторые представители населения могут испытывать последствия для здоровья; члены чувствительных групп могут испытывать более серьезные последствия для здоровья. |
| Фиолетовый | Очень нездоровый | от 201 до 300 | Предупреждение о вреде для здоровья: риск последствий для здоровья повышен для всех. |
| Бордовый | Опасные | 301 и выше | Предупреждение о вреде для здоровья при чрезвычайных ситуациях: с большей вероятностью пострадают все. |
См. руководства по активности, чтобы узнать, как защитить свое здоровье, когда AQI достигает нездорового уровня.
Пять основных загрязнителей
Агентство по охране окружающей среды устанавливает AQI для пяти основных загрязнителей воздуха, регулируемых Законом о чистом воздухе. Каждый из этих загрязнителей имеет национальный стандарт качества воздуха, установленный EPA для защиты здоровья населения:
- приземный озон
- загрязнение твердыми частицами (также известное как твердые частицы, включая PM2,5 и PM10)
- монооксид углерода
- диоксид серы
- диоксид азота
Использование индекса качества воздуха
Документ технической помощи для отчетности о ежедневном качестве воздуха — индекс качества воздуха (AQI)
Как измеряется качество воздуха?
Качество воздуха во всем мире продолжает ухудшаться из-за увеличения выбросов, угрожающих здоровью человека и способствующих изменению климата, утрате биоразнообразия, загрязнению и отходам.
По данным Всемирной организации здравоохранения, 99 процентов населения земного шара дышит нечистым воздухом, а загрязнение воздуха является причиной 7 миллионов преждевременных смертей в год. PM2,5, который относится к твердым частицам диаметром, равным или менее 2,5 микрометров, представляет наибольшую угрозу для здоровья и часто используется в качестве показателя в юридических стандартах качества воздуха. При вдыхании PM2,5 глубоко всасываются в кровоток и связаны с такими заболеваниями, как инсульт, болезни сердца, болезни легких и рак.
Эксперты предупреждают, что для преодоления этого кризиса загрязнения воздуха правительства должны принять срочные меры по усилению регулирования качества воздуха, включая возможности мониторинга для отслеживания PM2,5 и других загрязнителей.
Отчет Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) за 2021 год показал, что мониторинг качества воздуха не является юридическим требованием в 37% стран, а эксперты обеспокоены строгостью мониторинга во многих других странах.
«Мониторинг качества воздуха и прозрачный доступ к данным через такие платформы, как World Environment Situation Room, имеют решающее значение для человечества, поскольку помогают нам понять, как загрязнение воздуха влияет на людей, места и планету», — говорит Александр Калдас, руководитель отдела больших данных ЮНЕП, Отделение по связям с общественностью, технологиям и инновациям в стране.
«Используя эти данные, правительства и страны могут определить очаги загрязнения воздуха и принять целенаправленные меры для защиты и улучшения благосостояния людей и окружающей среды и нашего будущего», — добавляет он.
Так как же измеряется качество воздуха? Как обрабатываются эти данные? И что могут сделать правительства для улучшения мониторинга?
Как измеряется качество воздуха?
Воздействие загрязнения воздуха в реальном времени в Кении. Предоставлено: ЮНЕП
Загрязнители воздуха поступают из различных источников, в том числе антропогенных выбросов, таких как использование ископаемого топлива в транспортных средствах и приготовлении пищи, и природных источников, таких как пыльные бури и дым от лесных пожаров и вулканов.
Мониторы качества воздуха оснащены датчиками, предназначенными для обнаружения конкретных загрязняющих веществ. Некоторые используют лазеры для сканирования плотности твердых частиц в кубическом метре воздуха, в то время как другие полагаются на спутниковые изображения для измерения энергии, отраженной или излучаемой Землей.
Загрязняющие вещества, связанные с воздействием на здоровье человека и окружающую среду, включают PM2,5, PM10, приземный озон, двуокись азота и двуокись серы. Чем выше плотность загрязняющих веществ в воздухе, тем выше индекс качества воздуха (AQI) — шкала, которая варьируется от нуля до 500. AQI 50 или ниже считается безопасным, а показания выше 100 считаются вредными для здоровья. По данным IQAir, партнера ЮНЕП, только 38 из 117 стран и регионов имели в среднем здоровые показатели AQI в 2021 году9.0003
Как рассчитывается качество воздуха?
Банки данных о качестве воздуха обрабатывают показания государственных, краудсорсинговых и спутниковых мониторов качества воздуха для получения агрегированного показателя AQI.
Эти базы данных могут взвешивать данные по-разному в зависимости от надежности и типа измеряемого загрязнения.
В 2021 году ЮНЕП в сотрудничестве с IQAir разработала первый калькулятор воздействия загрязнения воздуха в режиме реального времени, который объединяет глобальные показания проверенных мониторов качества воздуха в 6475 местах в 117 странах, территориях и регионах. База данных отдает приоритет показаниям PM2,5 и применяет искусственный интеллект для ежечасного расчета подверженности населения почти каждой страны загрязнению воздуха.
Как правительства могут улучшить мониторинг?
Мониторинг качества воздуха проводится особенно редко в Африке, Центральной Азии и Латинской Америке, несмотря на то, что эти регионы густонаселены, а это означает, что люди могут подвергаться непропорционально сильному воздействию загрязнения воздуха. Правительства должны принять законодательство, которое делает мониторинг юридическим требованием, инвестируя в существующую инфраструктуру для повышения надежности данных.
Тем временем внедрение недорогих мониторов качества воздуха улучшит управление качеством воздуха в развивающихся странах, говорит Калдас.
«Недорогие мониторы качества воздуха проще в развертывании и значительно сокращают эксплуатационные расходы, что делает их все более жизнеспособной общественной альтернативой в районах, где нет государственных станций, а также в отдаленных регионах», — добавил он.
ЮНЕП отвечает за анализ состояния глобальных инициатив по борьбе с загрязнением воздуха и предоставление информации раннего предупреждения для содействия международному сотрудничеству в области окружающей среды. Например, с 2020 года ЮНЕП поддержала развертывание 48 недорогих датчиков в Кении, Коста-Рике, Эфиопии и Уганде. ЮНЕП также намерена оказать техническую поддержку более чем 50 странам, включая Сенегал, Ботсвану, Аргентину и Восточный Тимор.
«ЮНЕП стремится расширить свой опыт мониторинга качества воздуха, чтобы помочь странам справиться с кризисом загрязнения воздуха», — говорит Калдас.