Екологія міських систем

Якість атмосферного повітря- це сукупність його властивостей, яка визначає ступінь впливу фізичних, хімічних та біологічних факторів на людей, рослинний та тваринний світ, а також на матеріали, конструкції та навколишнє середовище в цілому. Якість атмосферного повітря може рахуватися задовільним, якщо вміст домішок в ньому не перевищує гранично допустиму концентрацію (ГДК).

ГДК – це максимальна концентрація домішок в атмосфері, віднесена до відповідного часу осереднення, яка при періодичному впливі на протязі всього життя людини не впливає на нього та на навколишнє середовище прямої чи опосередкованої дії.

Загальним критерієм встановлення нормативів ГДК для оцінки якості атмосферного повітря є вплив забруднюючих домішок, які містяться у повітрі на організм людини.

ГДКм. р – основна характеристика небезпечності шкідливої речовини. Встановлена для попередження рефлекторних реакцій у людини (реакція на запах, світлова чутливість, біоелектрична активність головного мозку) при незначному впливі атмосферних домішок.

ГДКс. д – встановлена для попередження загально токсичного, мутагенного та інших впливів на організм людини.

Вплив речовин, для яких не встановлені ГДК, оцінюється по орієнтовному безпечному рівню впливу забруднюючої речовини (ОБРВ). ОБРВ – тимчасовий гігієнічний норматив для забруднюючої атмосферу речовини, який встановлюється розрахунковим шляхом з метою проектування промислових об’єктів.

Для кожного проектуємого об’єкту встановлюють нормативи гранично допустимих викидів (ГДВ) забруднюючих речовин в атмосферне повітря. ГДВ встановлюється за умов, що викиди шкідливих речовин від цього джерела у сукупності з іншими не утворять приземну концентрацію, більшу ніж ГДК за межами СЗЗ.

Розсіювання в атмосфері газоподібних викидів та мілко дисперсних твердих часточок, які мають незначну швидкість осідання, працює по тим же закономірностям. Для більш крупних часточок ці закономірності порушуються, так як швидкість їх осаду під впливом сили тяжіння збільшується.

Оскільки у пилогазоочисних апаратах крупні часточки вловлюються найбільш ефективно ніж малі, у викидах залишаються тільки мілкі часточки. Їх розсіювання розраховують так як і розсіювання газоподібних домішок. Метеоумови суттєво впливають на перенос та розсіювання домішок у атмосфері. Найбільший вплив роблять режим вітру, температура, опади, тумани, сонячна радіація.

Якщо вертикальний градієнт температури буде від’ємним (температура зростає з висотою), то вертикально піднімаючийся потік робиться холоднішим навколишніх мас та його рух затухає. Такі умови називаються інверсійними. Заміна теплих потоків повітря більш холоднішими називається конвекцією, а явища які проходять при цьому – конвекційними.

Для стану атмосфери у містах найбільшу небезпеку створює приземна інверсія у поєднанні зі слабкими вітрами, тобто ситуація, яка має назву “застій повітря ”. Тумани на вміст забруднюючих речовин в атмосфері впливають наступним чином. Краплі туману поглинають домішки, причому не тільки поблизу підстиляючої поверхні, а й з найвищих, найбільш забруднених шарів повітря. Внаслідок цього концентрація домішок сильно зростає у шарі туману та зменшується над ним. Розчин сірчистого газу у краплях туману приводить до появи сірчистої кислоти. Опади очищують повітря від домішок. Після довгих інтенсивних опадів високі концентрації домішок у атмосфері практично не спостерігаються. Сонячна радіація обумовлює фотохімічні реакції у атмосфері з виникненням різних вторинних продуктів, які мають більш токсичні властивості, ніж речовини які надходять від джерел викидів.

У великих містах формується свій мікроклімат, суттєво змінюються аеродинамічні, радіаційні, термічні характеристики атмосфери. Виділення у містах великої кількості тепла, зміна газового та аерозольного складу повітря приводять до підвищення температури повітря та виникненню так званих “островів тепла”. Підвищення температури над крупним містом у порівнянні з температурою навколишньої місцевості може спостерігатися до висоти у декілька сотень метрів.

ГДВ встановлюється для кожного стаціонарного джерела з розрахунку, що сукупний викид від всіх джерел атмосферного забруднення міста з врахуванням перспективи розвитку не приведе до перевищення нормативу ГДКм. р. у приземному шарі. ГДВ встановлюється для умов повного завантаження технологічного та газоочисного обладнання та їх нормальної роботи. ГДВ не повинен перевищуватися в будь який 20 – ти хвилинний період часу.

Для малих джерел більш доцільно встановлювати ГДВ по їх сукупності з попереднім поєднанням їх у майданчикове чи умовне точкове джерело. ГДВ розраховується для кожної речовини окремо, у тому числі і у випадку сумації небезпечної дії деяких речовин. Для підприємств та джерел, зони впливу яких цілком розташовані у межах міста, де сумарна концентрація від всіх джерел С< ГДК, значення викидів, які використовуються при розрахунках, приймаються у якості ГДВ.

Більшість газоподібних домішок, які викидаються у атмосферу, знаходяться у встановленій формі чи у вигляді окислів з низьким ступенем окислення (сірковуглець, метан, окис азоту). Аналіз атмосферних опадів показує, що повернуті на поверхню землі домішки, представлені в основному з’єднаннями з високою ступенем окислення (сірчана кислота, сульфати, азотна кислота, нітрати, діоксид вуглецю). Таким чином, тропосфера грає роль глобального окислюючого резервуару.

Смог – атмосферне явище, яке наступає при спів падінні певних метеорологічних умов та високого ступеню забрудненості повітряного басейну. Розрізняють наступні види смогів: фотохімічний, лондонський, крижаний.

Фотохімічний смог виникає у ясну сонячну погоду, при низький вологості, температурі +30°, повній відсутності вітру та забрудненості повітря.