RU2597671C1 - Method for building a network of stations for environmental monitoring of air in a city - Google Patents

Method for building a network of stations for environmental monitoring of air in a city Download PDF

Info

Publication number
RU2597671C1
RU2597671C1 RU2015110798/28A RU2015110798A RU2597671C1 RU 2597671 C1 RU2597671 C1 RU 2597671C1 RU 2015110798/28 A RU2015110798/28 A RU 2015110798/28A RU 2015110798 A RU2015110798 A RU 2015110798A RU 2597671 C1 RU2597671 C1 RU 2597671C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pollution
zones
monitoring
surface layer
posts
Prior art date
Application number
RU2015110798/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Надежда Никифоровна Крупина
Елена Николаевна Киприянова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (ГУАП)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (ГУАП) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" (ГУАП)
Priority to RU2015110798/28A priority Critical patent/RU2597671C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2597671C1 publication Critical patent/RU2597671C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

FIELD: ecology.
SUBSTANCE: invention relates to ecology and can be used for constructing a network of stations for monitoring environmental contamination of the atmospheric surface layer of a city. Character of invention: boundaries of analyzed urban territory are determined and the monitoring system to measure the current level of air pollution taking into account the weather conditions is deployed. Database of maximum ground-level concentrations of contaminants is collected and the obtained information is analyzed. Priority substances and "source-substance" combinations are determined. Zones of average annual active contamination of atmospheric boundary layer are determined for all "source-substance" combinations. Zones of average annual active contamination of atmospheric surface layer, the areas of which are larger than the industrial areas are referred to as above-limit contaminated zones. Monitoring stations are installed at the points of maximum overlap of above-limit contaminated zones.
EFFECT: obtaining accurate information on concentration of pollutants in the surface layer of the atmosphere of a city.
1 cl, 4 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к области гидрометеорологии и может быть использовано при формировании пространственной структуры размещения постов натурных замеров концентраций примесей в воздухе и последующего определения уровня химического загрязнения атмосферы при осуществлении процедур экологической паспортизации, экспертизе, инвестиционном проектировании, разработке природоохранных мероприятий, определении вероятных виновников опасного загрязнения атмосферы, при решении хозяйственных споров, информировании населения, а также для прогнозирования или для оценки общей экологической ситуации.The invention relates to the field of hydrometeorology and can be used in the formation of the spatial structure of the placement of stations for measuring natural concentrations of impurities in the air and then determining the level of chemical pollution of the atmosphere during environmental certification procedures, examination, investment design, development of environmental measures, determining the likely culprits of dangerous atmospheric pollution, in resolving economic disputes, informing the public, as well as for forecasting or to assess the overall environmental situation.

Известен «Способ контроля за выбросами загрязняющих веществ источниками загрязнения атмосферы» (Патент РФ №2161321, МПК G01W 1/00, опубл. 27.12.2000).The well-known "Method of controlling emissions of pollutants by sources of air pollution" (RF Patent No. 2161321, IPC G01W 1/00, publ. 12/27/2000).

Суть данного способа заключается в том, что при выборе пункта контроля задействуют алгоритм взаимосвязи между величиной массового выброса веществ и уровнем концентрации в пункте контроля при текущих метеоусловиях. По результатам расчетов ранжируют все источники загрязнения атмосферы по уровню их вклада в загрязнение ее приземного слоя на каждом пункте контроля, включая в число загрязнителей те источники, суммарный вклад которых составляет не менее 80% от суммарного расчетного загрязнения на каждом посту контроля. Далее сравнивают рассчитанные значения концентраций вредных веществ от основных источников с натурными замерами этих концентраций по минимуму критерия качества, например, суммы среднеквадратичных отклонений расчетных от замеренных значений. Во всех пунктах контроля определяют взаимосвязь между величиной массового выброса загрязняющего вещества, отходящего от конкретного стационарного источника загрязнения, и уровнем концентрации этого вещества в пункте контроля. В случае превышения уровня максимально-санкционированного массового выброса на величину не менее 10% осуществляют экстренные замеры.The essence of this method is that when choosing a control point, an algorithm is used for the relationship between the mass emission of substances and the concentration level in the control point under current weather conditions. According to the calculation results, all sources of atmospheric pollution are ranked by the level of their contribution to the pollution of its surface layer at each control point, including those sources whose total contribution is at least 80% of the total estimated pollution at each control point. Next, the calculated values of the concentrations of harmful substances from the main sources are compared with field measurements of these concentrations at the minimum quality criterion, for example, the sum of the standard deviations of the calculated from the measured values. At all control points, the relationship between the mass emission of a polluting substance emanating from a particular stationary source of pollution and the level of concentration of this substance at a control point is determined. In case of exceeding the level of maximum authorized mass emission by at least 10%, emergency measurements are carried out.

Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:

- критерий «не менее 10% превышения максимально-санкционированного уровня» не корректен, так как за пределами территории промышленной площадки, а именно за границей санитарно-защитной зоны предприятия, абсолютно недопустимо любое превышение объемов нормативно-санкционированного выброса.- the criterion of “at least 10% exceeding the maximum authorized level” is not correct, since outside the territory of the industrial site, namely, outside the sanitary protection zone of the enterprise, any excess of the volumes of normatively authorized emissions is absolutely unacceptable.

- невысокая точность, надежность и объективность способа, обусловленная предпочтением эпизодических и несистемных текущих замеров концентраций веществ. Точка, где зарегистрированы разовые или краткосрочные высокие или пиковые концентрации загрязняющих веществ, может не совпадать с точкой, где имеет место высокая долгосрочная средняя концентрация, которую следует рассматривать как потенциальный пост контроля;- low accuracy, reliability and objectivity of the method, due to the preference for episodic and non-systematic current measurements of concentrations of substances. The point where single or short-term high or peak concentrations of pollutants are recorded may not coincide with the point where there is a high long-term average concentration, which should be considered as a potential control post;

- не определяются приоритетные загрязняющие вещества и стационарные источники их выброса и не обеспечивается рационализация построения сети постов мониторинга и повышается затратность способа, т.к. контролю подвержены все загрязняющие вещества и все источники, которые удовлетворяют заданным в способе условиям.- priority pollutants and stationary sources of their emission are not determined and the rationalization of the construction of a network of monitoring posts is not ensured and the cost of the method is increased, because all pollutants and all sources that satisfy the conditions specified in the method are subject to control.

Известен «Способ экологического мониторинга химически опасных объектов» (Патент РФ №2385473, МГЖ G01N 33/00, опубл. 27.03.2010). Суть способа заключается в том, что постоянные посты контроля устанавливают «треугольником» в количестве трех единиц, а с подветренной стороны относительно центра «треугольника», образованного постоянными постами контроля, устанавливают подфакельный пост, который перемещают на основании данных, поступающих с метеорологических датчиков, по внутреннему (внешнему) условному контуру «треугольника» в сторону изменившегося направления ветра.The well-known "Method of environmental monitoring of chemically hazardous objects" (RF Patent No. 2385473, MGZH G01N 33/00, publ. 03/27/2010). The essence of the method lies in the fact that the permanent control posts are set by a "triangle" in the amount of three units, and on the leeward side of the center of the "triangle" formed by the permanent control posts, a flare post is installed, which is moved based on data from meteorological sensors, internal (external) conditional contour of the "triangle" in the direction of the changed direction of the wind.

Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:

- способ не является универсальным, не отличается высокой объективностью, потому что размеры участка «треугольника», как зоны расположения постов контроля, определяют исходя из допущения нестандартного режима работы предприятия (источника) или аварийной ситуации;- the method is not universal, does not differ in high objectivity, because the dimensions of the “triangle” section, as the zone of location of the control posts, are determined on the basis of the assumption of a non-standard mode of operation of the enterprise (source) or emergency;

- невысокая точность контроля концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе города в виду недостаточно полного учета факторов, определяющих формирование зоны активного загрязнения;- low accuracy of monitoring the concentration of pollutants in the air of the city in view of the insufficiently complete consideration of factors determining the formation of an active pollution zone;

- в способе не конкретизируются критерии выбора контролируемых (приоритетных) источников, а передвижной пост дублирует функции стационарных постов, что повышает затратность способа.- the method does not specify the criteria for the selection of controlled (priority) sources, and the mobile post duplicates the functions of stationary posts, which increases the cost of the method.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу, выбранным в качестве прототипа, является «Способ построения сети постов мониторинга загрязнения атмосферы и определения характеристик источников ее загрязнения» (Патент РФ №2397514, МПК G01W 1/02, опубл. 20.08.2010).The closest in technical essence to the claimed method, selected as a prototype, is the "Method of building a network of posts for monitoring atmospheric pollution and determining the characteristics of its pollution sources" (RF Patent No. 2397514, IPC G01W 1/02, publ. 08/20/2010).

Суть способа заключается в том, что устанавливают границы исследуемой территории, развертывают на исследуемой территории автоматизированную систему мониторинга с программно-математическим обеспечением. Перед началом измерений в центральном компьютере визуально создают трехмерную координатную сетку исследуемой территории. В нее вводят данные об исследуемой территории для построения оптимальной сети постов мониторинга. Запускают блок программ (БП1) для построения оптимальной сети постов мониторинга. Решают "прямые" задачи для каждого известного источника загрязнения из области влияния этого источника. Определяют все теоретически возможные сочетания троек постов мониторинга, которые позволяют решить обратную задачу по поиску каждого из возможных источников загрязнения. Ранжируют такие тройки постов по числу повторений их для всех источников загрязнения и всех рассматриваемых метеорологических ситуаций. Принимают решение об оптимальной расстановке постов мониторинга в местах, представленных блоком программ БП1. Если теоретические данные отличаются от измеренных значений на величину, не превосходящую заранее заданную, расставляют оптимальную сеть постов мониторинга на местности. Запускают блок программ (БП2) для решения «обратной» задачи определения координат и мощности скрытых источников загрязнений. Проводят измерения в непрерывном режиме метеорологических параметров и концентрации загрязнений. Вводят данные измерений в указанный БП2, где определяют характеристики искомого скрытого источника. Технический результат: оптимизация сети постов мониторинга и определение характеристик скрытых источников ее загрязнения.The essence of the method is that they establish the boundaries of the study area, deploy an automated monitoring system with mathematical software on the study area. Before starting the measurements, a three-dimensional coordinate grid of the studied area is visually created in the central computer. It introduces data on the study area to build an optimal network of monitoring posts. A program block (BP1) is launched to build an optimal network of monitoring posts. They solve "direct" problems for each known source of pollution from the area of influence of this source. All theoretically possible combinations of triples of monitoring posts are determined, which allow us to solve the inverse problem of finding each of the possible sources of pollution. Such triples of posts are ranked by the number of repetitions of them for all sources of pollution and all meteorological situations under consideration. Decide on the optimal placement of monitoring posts in the places represented by the BP1 program block. If the theoretical data differ from the measured values by an amount not exceeding a predetermined one, an optimal network of monitoring posts on the ground is set up. A program block (BP2) is launched to solve the “inverse” problem of determining the coordinates and power of hidden pollution sources. Measurements are taken continuously of meteorological parameters and pollution concentrations. Enter the measurement data in the specified BP2, where they determine the characteristics of the desired hidden source. Effect: optimization of the network of monitoring posts and characterization of hidden sources of pollution.

Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:

- не определяются приоритетные вещества и источники их выброса, что увеличивает трудоемкость процесса экологического мониторинга;- priority substances and sources of their release are not determined, which increases the complexity of the environmental monitoring process;

- не обеспечивается рационализация построения сети постов мониторинга по причине отсутствия четкого критерия выбора участков для размещения «троек постов наблюдений» и «выносных постов наблюдений», а также обоснованного приема формализации оценки границ зоны загрязнения, формируемой под влиянием конкретного источника;- rationalization of the construction of a network of monitoring posts is not ensured due to the lack of a clear criterion for selecting sites for the placement of “triples of observation posts” and “remote observation posts,” as well as a reasonable method of formalizing the assessment of the boundaries of the pollution zone formed under the influence of a specific source;

- не учтены влияние застройки и ландшафтного озеленения урбанизированной территории как макрофакторов, определяющих местные особенности распределения загрязняющих веществ в атмосфере при заданной взаимной пространственной координации источников, находящихся на независимых промышленных площадках.- the influence of the development and landscape gardening of the urbanized territory as macro factors that determine local characteristics of the distribution of pollutants in the atmosphere for a given mutual spatial coordination of sources located on independent industrial sites was not taken into account.

Задачей заявляемого способа является создание оптимальной сети постов мониторинга загрязнения атмосферы городов.The objective of the proposed method is to create the optimal network of posts for monitoring air pollution in cities.

Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение точности получаемой информации о концентрации загрязняющих веществ в атмосфере путем повышения надежности определения местоположения постов экологического мониторинга атмосферного воздуха городов.The technical result of the claimed invention is to ensure the accuracy of the information on the concentration of pollutants in the atmosphere by increasing the reliability of determining the location of environmental monitoring posts of atmospheric air in cities.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе построения сети постов экологического мониторинга загрязнения атмосферы города, заключающемся в установлении границ исследуемой территории, развертывании и функционировании на ней системы мониторинга загрязнения атмосферы, осуществляющей текущие измерения уровня загрязнения воздушного бассейна города с учетом метеоусловий, использовании данных об источниках загрязнения, находящихся на исследуемой территории, составлении базы данных по максимальным приземным концентрациям загрязняющих веществ и анализе получаемой информации, причем после установления границ исследуемой территории определяют критерий оценки сверхнормативно загрязненных территорий для размещения постов экологического мониторинга для чего используют величину площадей зон активного загрязнения от источников выброса загрязняющих веществ, отвечающих условию:

Figure 00000001
, устанавливают места их наложения, на которых располагают посты экологического мониторинга, отбирают пробы атмосферного воздуха, определяют концентрацию i-го приоритетного загрязняющего вещества, выбрасываемого из k-го источника, а расчет среднегодовой величины
Figure 00000002
проводят по формуле:The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of constructing a network of posts for environmental monitoring of urban air pollution, which consists in establishing the boundaries of the study area, the deployment and operation of a system for monitoring atmospheric pollution on it, which carries out ongoing measurements of the level of air pollution in the city, taking into account weather conditions, using data on pollution sources located in the study area, compiling a database of maximum surface concentrations of pollutants and analyzing the received information, and after establishing the borders of the study area determined criterion excess contaminated areas to accommodate environmental monitoring stations for which the use quantity of active space areas of contamination from pollutant sources of substances meeting the following condition:
Figure 00000001
, establish places for their imposition, at which ecological monitoring posts are located, take samples of atmospheric air, determine the concentration of the i-th priority pollutant emitted from the k-th source, and calculate the average annual value
Figure 00000002
carried out by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где:

Figure 00000004
- откорректированная величина среднегодовой площади зоны активного загрязнения;Where:
Figure 00000004
- the adjusted average annual area of the active pollution zone;

Figure 00000005
- площадь промышленной площадки;
Figure 00000005
- the area of the industrial site;

Figure 00000006
- расчетное значение площади зоны активного загрязнения атмосферы;
Figure 00000006
- the estimated value of the area of the zone of active pollution of the atmosphere;

В(В) - вероятность наступления ветра со скоростью 0,5-1,9 м/с (менее 2,0 м/с) при преобладании высоких холодных выбросов и 2,0-7,0 м/с для высоких нагретых выбросов, в долях;B (B) - the probability of the onset of wind at a speed of 0.5-1.9 m / s (less than 2.0 m / s) with a predominance of high cold emissions and 2.0-7.0 m / s for high heated emissions, in shares;

В(Ш) - вероятность наступления штиля, в долях;In (W) - the probability of the onset of calm, in shares;

В(ОС) - вероятность осадков в течение года, в долях, причем для мегаполисов при прочих равных условиях пост экологического мониторинга размещать на территории, имеющей меньшую степень озеленения и/или многоэтажную застройку.In (OS) - the probability of precipitation during the year, in shares, and for megacities, ceteris paribus, place an environmental monitoring post in an area with a lesser degree of landscaping and / or multi-storey buildings.

Технический результат достигается за счет введения критерия определения месторасположения и количества постов экологического мониторинга атмосферного воздуха города. Особо опасные участки, с возможным превышением нормативных концентраций загрязняющих веществ, формируются в местах наложения зон активного загрязнения (ЗАЗ), если они находятся за границами промышленных площадок предприятий. Выбор точек размещения постов мониторинга производится с учетом реального соотношения площадей ЗАЗ и промышленной площадки для приоритетных источников и веществ с учетом комплекса факторов, влияющих на рассеивание.The technical result is achieved by introducing a criterion for determining the location and number of posts for environmental monitoring of atmospheric air of the city. Particularly hazardous areas, with possible excess of regulatory concentrations of pollutants, are formed in places where active pollution zones (ZAZ) are imposed, if they are located outside the boundaries of industrial sites of enterprises. The choice of monitoring monitoring sites location points is made taking into account the real ratio of ZAZ and industrial sites for priority sources and substances, taking into account a set of factors affecting dispersion.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами, где на:The essence of the proposed method is illustrated by drawings, where:

- фиг. 1 представлен вариант, где размер ЗАЗ больше размера промплощадки

Figure 00000007
, поэтому зона экологического риска выходит за территорию промплощадки. Пост контроля размещают на границе ЗАЗ с учетом неблагоприятных условий рассеивания;- FIG. 1 shows an option where the size of ZAZ is larger than the size of the industrial site
Figure 00000007
, therefore, the environmental risk zone extends beyond the industrial site. The control post is placed on the border of ZAZ taking into account adverse dispersion conditions;

- на фиг. 2 - территории ЗАЗ от приоритетных источников, расположенных на разных промплощадках, взаимно перекрываются. При размещении постов мониторинга предпочтение отдается участкам с максимальным числом наложений ЗАЗ;- in FIG. 2 - ZAZ territories from priority sources located at different industrial sites overlap. When placing monitoring posts, preference is given to sites with the maximum number of ZAZ overlays;

- на фиг. 3 - территория ЗАЗ от источника, расположенного на одной промплощадке, «попадает» на территорию другого предприятия. Мониторинг проводится по согласованию интересов предприятий;- in FIG. 3 - ZAZ territory from a source located at one industrial site, "falls" into the territory of another enterprise. Monitoring is carried out to coordinate the interests of enterprises;

- на фиг. 4 представлена схема размещения постов экологического мониторинга в местах наложения ЗАЗ от источников предприятий г.Георгиевска Ставропольского края и введены следующие обозначения:- in FIG. 4 shows the layout of environmental monitoring posts in places where ZAZ is applied from sources of enterprises in the city of Georgievsk, Stavropol Territory, and the following notation is introduced:

№1… - номер промышленного предприятия;No. 1 ... - number of industrial enterprise;

Figure 00000008
- источник выброса загрязняющих веществ;
Figure 00000008
- source of pollutant emissions;

Figure 00000009
- территория промышленной площадки предприятия;
Figure 00000009
- territory of the industrial site of the enterprise;

- граница СЗЗ;- the boundary of the SPZ;

О - площадь ЗАЗ.О - ZAZ area.

1 - котельная №24;1 - boiler room No. 24;

2 - котельная ОАО «Хлебокомбинат «Георгиевский»;2 - boiler room of Georgievsky Bakery;

3 - котельная ОАО «Масло Ставрополья»;3 - boiler room of OAO Stavropol Oil;

4 - котельная ОАО «Винзавод «Надежда»;4 - boiler room of OJSC Nadezhda Winery;

5 - котельная ООО «Бригантина»;5 - boiler room LLC "Brigantine";

6 - котельная №12;6 - boiler room No. 12;

7 - котельная №6;7 - boiler room No. 6;

8 - котельная №13;8 - boiler room No. 13;

9 - котельная №2;9 - boiler room No. 2;

10 - котельная №9;10 - boiler room No. 9;

11 - котельная №19.11 - boiler room No. 19.

Заявляемый способ осуществляется поэтапно следующим образом.The inventive method is carried out in stages as follows.

Предварительно знакомятся с генеральным планом города, чтобы учесть размещение крупных промышленных объектов (источников выбросов), транспортных маршрутов, селитебных районов. Систематизируют общую информацию о населенном пункте: статус территории, особенности застройки и рельефа местности; перспективы развития жилой застройки и расширения предприятий промышленности; ландшафт, уровень озеленения и состояние древесно-кустарниковой растительности (возраст, состояние и пр.); численность и плотность населения; метеорологические условия. Отдельно анализируют данные о ветровом режиме, штиле, атмосферных осадках, плотности озеленения и характере застройки территории города, как показано в рассмотренном ниже примере (таблица 1).Preliminarily get acquainted with the master plan of the city to take into account the location of large industrial facilities (emission sources), transport routes, residential areas. Systematize general information about the village: the status of the territory, the features of the building and the terrain; prospects for the development of residential development and expansion of industrial enterprises; landscape, level of gardening and the state of woody-shrubby vegetation (age, condition, etc.); population size and density; weather conditions. The data on the wind regime, calm, precipitation, density of gardening and the nature of the development of the city’s territory are separately analyzed, as shown in the example considered below (table 1).

Далее обобщают данные инвентаризации источников выбросов (по проектам ПДВ предприятий), изучают технологические регламенты, состав и интенсивность выбросов, техническое состояние газоочистного оборудовании и др. По известным методикам определяют категории санитарной опасности предприятий и источников, приоритетные вещества и комбинации «источник-вещество» [1].Next, summarize the inventory of emission sources (according to the MPE projects of enterprises), study the technological regulations, the composition and intensity of emissions, the technical condition of gas purification equipment, etc. The well-known methods determine the sanitary hazard categories of enterprises and sources, priority substances and source-substance combinations [ one].

Площадь ЗАЗ с учетом климатических факторов определяется по формуле:The ZAZ area, taking into account climatic factors, is determined by the formula:

Figure 00000010
Figure 00000010

где:

Figure 00000011
- откорректированный среднегодовой размер ЗАЗ веществом выбрасываемым из источника «к»;Where:
Figure 00000011
- the adjusted average annual size of ZAZ with the substance ejected from the source “k”;

- В(В), В(Ш), В(ОС) - вероятность наступления ветра со скоростью более 1,7 м/с, штиля и осадков в течение года;- In (B), V (III), In (OC) - the probability of occurrence of wind velocity over 1.7 m / s, and calm rainfall during the year;

-

Figure 00000012
- площадь зоны активного загрязнения.-
Figure 00000012
- area of the active pollution zone.

Определив для всех приоритетных комбинаций «источник-вещество» площади ЗАЗ, их наносят на ситуационную карту района расположения предприятия, как показано на фиг. 1-3, выбирают варианты, когда

Figure 00000013
, т.е. площадь ЗАЗ больше площади промплощадки предприятия
Figure 00000014
. На базе выполненных расчетов проводится рекогносцировка - уточнение пространственного распределения и перекрывания площадей ЗАЗ на плане-карте города. С учетом застройки и плотности озеленения выбираются и ранжируются участки городской территории, где происходит максимальное сопряжение или перекрывание площадей ЗАЗ за пределами конкретных промплощадок (фиг. 4). Именно в этих районах возможно формирование максимальных приземных концентраций загрязняющих веществ, превышающих значения ПДК, и следовательно целесообразно размещение постов мониторинга. В этих местах отбираются пробы воздуха, выполняются анализы и затем составляется карта загрязнений городской атмосферы.Having determined the ZAZ area for all priority combinations “source-substance”, they are applied to the situational map of the location area of the enterprise, as shown in FIG. 1-3, choose options when
Figure 00000013
, i.e. ZAZ area is larger than the industrial site area of the enterprise
Figure 00000014
. Based on the calculations, reconnaissance is carried out - the spatial distribution and overlapping of ZAZ areas on the city map plan is clarified. Taking into account the development and density of landscaping, sections of the urban territory are selected and ranked, where the maximum coupling or overlapping of ZAZ areas outside of specific industrial sites takes place (Fig. 4). It is in these areas that the formation of maximum surface concentrations of pollutants exceeding the MPC values is possible, and therefore it is advisable to place monitoring posts. At these places, air samples are taken, analyzes are carried out, and then a map of pollution of the urban atmosphere is compiled.

Таким образом, формируется сеть постов экологического мониторинга атмосферного воздуха города.Thus, a network of posts for environmental monitoring of atmospheric air in the city is being formed.

Пример определения месторасположения постов экологического мониторинга атмосферного воздуха. Апробация способа проведена в условиях города Георгиевска Ставропольского края, площадь территории 2,5 тыс.га (24710 км2). Расчеты выполнены для семи наиболее крупных постоянно функционирующих промышленных предприятий, уровень загрузки мощности которых составлял не менее 70% в течение последних пяти лет. Допускалось, что фоновая концентрация примесей (Сф) в городе равна нулю. Расчеты выполнены по 176 источникам загрязнения.An example of determining the location of environmental monitoring posts. The method was tested in the conditions of the city of Georgievsk, Stavropol Territory, an area of 2.5 thousand hectares (24,710 km 2 ). The calculations were performed for the seven largest continuously functioning industrial enterprises, the level of capacity utilization of which was at least 70% over the past five years. It was assumed that the background concentration of impurities (SF) in the city is zero. The calculations were performed on 176 sources of pollution.

Проводят усреднение метеоклиматических условий города (таблица 1).Averaging the weather conditions of the city (table 1).

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Для выбора приоритетных загрязняющих веществ и источников уточняют категории опасности источников с учетом сочетания «источник-вещество» по факторам Ф и Q [1]. Результаты расчетов по всем источникам обобщены в таблице 2. В связи с громоздкостью расчеты не приводятся. В зависимости от категории источников определяется график контроля выбросов.To select priority pollutants and sources, the hazard categories of sources are specified taking into account the combination of “source-substance” according to the factors Ф and Q [1]. The calculation results for all sources are summarized in table 2. Due to the bulkiness, the calculations are not presented. Depending on the source category, an emission control schedule is established.

На промышленных предприятиях города присутствуют источники всех категорий, в том числе некоторые из них одновременно относятся к нескольким категориям с учетом природы веществ (например, источник 0004 на хлебокомбинате). Практически половина источников принадлежат к III категории, что означает обязательность контроля не менее одного раза в год. Далее по нормативным документам проведено определение приоритетности загрязняющих веществ.At industrial enterprises of the city there are sources of all categories, including some of which simultaneously belong to several categories, taking into account the nature of the substances (for example, source 0004 at the bakery). Almost half of the sources belong to category III, which means that control is required at least once a year. Further, according to regulatory documents, a priority determination of pollutants was carried out.

Основными приоритетными примесями являются: по ОАО «Мукомол» - пыли зерновая и мучная; по ОАО «Масло Ставрополья» - диоксид азота, пыль зерновая, бензин «Нефрас»; по ЗАО «Кожзавод «Георгиевский» - меховая, абразивная, древесная пыли, перхлорэтилен, формальдегид; по ГМУП «Теплосеть» и по ООО «Бригантина» - диоксид азота; по ОАО «Хлебокомбинат «Георгиевский» - уксусный альдегид.The main priority impurities are: for Mukomol OJSC - grain and flour dust; for OAO Stavropol Oil - nitrogen dioxide, grain dust, Nefras gasoline; for CJSC “Kozhzavod Georgievsky” - fur, abrasive, wood dust, perchlorethylene, formaldehyde; according to GMUP Teploset and LLC Brigantina - nitrogen dioxide; for OAO Georgievsky Bakery - acetic aldehyde.

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

Рассчитывают площадь ЗАЗ, устанавливают районы, где возможны наибольшие уровни загрязнения атмосферы в результате их взаимного наложения.They calculate the area of ZAZ, establish areas where the highest levels of air pollution as a result of their mutual overlap are possible.

Расчетные значения площади ЗАЗ [2] приведены в таблице 3.The calculated values of the ZAZ area [2] are given in table 3.

Пространственное расположение границ ЗАЗ по предприятиям следующее:The spatial location of ZAZ borders by enterprises is as follows:

- ОАО «Мукомол». Все выбрасываемые из источников примеси локализуются в пределах промышленной площадки. В этом случае расположение постов экологического мониторинга находится в границах предприятия, так как

Figure 00000021
;- OJSC Mukomol. All impurities discharged from sources are localized within the industrial site. In this case, the location of the environmental monitoring posts is within the boundaries of the enterprise, since
Figure 00000021
;

- ОАО «Хлебокомбинат «Георгиевский»; ЗАО «Кожзавод Георгиевский»; ООО «Бригантина»; ООО «Винзавод «Надежда»; ОАО «Масло Ставрополья». Площади ЗАЗ превышают площадь промышленных площадок только для выбросов из труб котельных (фиг. 4). Посты мониторинга 3 и 4 (фиг. 4) располагаются на участках максимального наложения ЗАЗ;- JSC "Bakery" Georgievsky "; CJSC “Kozhzavod Georgievsky”; LLC "Brigantine"; LLC "Winery" Hope "; OJSC "Oil of Stavropol". ZAZ areas exceed the area of industrial sites only for emissions from boiler pipes (Fig. 4). Monitoring posts 3 and 4 (Fig. 4) are located in areas of maximum overlay ZAZ;

- ГМУП «Теплосеть». Площади ЗАЗ котельных 2, 11, 12, 13 выходят за пределы промышленных площадок, образуя участки загрязнения, которые интегрированы в спальные районы города. Зоны наложения ЗАЗ соответствуют расположению постов 1, 2 и 5 (фиг. 4)- GMUP "Heating system". The ZAZ areas of boiler houses 2, 11, 12, 13 go beyond the boundaries of industrial sites, forming pollution sites that are integrated into the sleeping areas of the city. ZAZ overlay zones correspond to the location of posts 1, 2 and 5 (Fig. 4)

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

Подробная характеристика климатических факторов (ветер, штиль, осадки), учитываемых при выборе постов, представлена в таблице 4.A detailed description of climatic factors (wind, calm, precipitation) taken into account when choosing posts is presented in table 4.

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

По действующим нормативам [3, 4] для контроля загрязнений от промышленных источников с учетом экологического статуса территории Кавказские Минеральные Воды, в состав которых входит г. Георгиевск, число постов экологического мониторинга атмосферного воздуха может составлять не менее 8. Затраты на их функционирование составят 6400000 руб.According to current standards [3, 4], for the control of pollution from industrial sources, taking into account the ecological status of the territory of Caucasian Mineral Waters, which includes the city of Georgievsk, the number of posts for environmental monitoring of atmospheric air can be at least 8. The cost of their operation will amount to 6,400,000 rubles .

Как видно из таблицы 4, в г. Георгиевске достаточно 5-ти постов мониторинга атмосферного воздуха. Средние ежегодные затраты составят [5]:As can be seen from table 4, in the city of Georgievsk there are enough 5 posts for monitoring atmospheric air. The average annual cost will be [5]:

- инженерное обустройство 1 поста - 450000 руб.- engineering arrangement of 1 post - 450,000 rubles.

- текущее обслуживание 1 поста - 250000 руб.- routine maintenance of 1 post - 250,000 rubles.

- накладные расходы 1 поста - 100000 руб.- overhead costs of 1 post - 100,000 rubles.

Итого для 5 постов: 4000000 руб.Total for 5 posts: 4,000,000 rubles.

Экономия составит 2400000 руб.The savings will amount to 2,400,000 rubles.

Для мегаполисов и крупных городов с численностью населения более 1 млн человек количество постов достигает 20, следовательно, возможна еще большая экономия средств.For megacities and large cities with a population of more than 1 million people, the number of posts reaches 20, therefore, even greater cost savings are possible.

Таким образом, атмосфера урбанизированной территории - это единое целое, и любая примесь, поступающая в атмосферу, в той или иной концентрации обнаруживается в любой части города. Предлагаемое изобретение может быть использовано при формировании пространственной структуры размещения постов экологического мониторинга для контроля концентраций вредных веществ в воздухе. По сравнению с прототипом достигнуто следующее: в качестве критерия выбора сверхнормативно загрязненных территорий для размещения на них постов экологического мониторинга используют величину площадей зон активного загрязнения от источников выброса загрязняющих веществ, отвечающих условию

Figure 00000027
, устанавливают места их наложения, на которых располагают посты экологического мониторинга, отбирают пробы атмосферного воздуха, определяют концентрацию i-го приоритетного загрязняющего вещества, выбрасываемого из k-го источника. Это позволяет обеспечить точность получаемой информации о концентрации загрязняющих веществ в атмосфере путем повышения надежности определения местоположения постов экологического мониторинга атмосферного воздуха городов, а также исключить из объектов мониторинга источники, вносящие незначительный вклад в общее загрязнение воздушной среды города, и минимизировать число постов и, соответственно, сократить объем необходимых ресурсов.Thus, the atmosphere of an urbanized territory is a single whole, and any impurity entering the atmosphere, in one concentration or another, is found in any part of the city. The present invention can be used in the formation of the spatial structure of the placement of environmental monitoring posts to control the concentration of harmful substances in the air. Compared with the prototype, the following has been achieved: as the criterion for the selection of excessively polluted territories for placement of ecological monitoring posts on them, the size of the areas of active pollution zones from sources of pollutant emissions that meet the condition
Figure 00000027
, establish places for their imposition, at which ecological monitoring posts are located, take samples of atmospheric air, determine the concentration of the i-th priority pollutant emitted from the k-th source. This allows us to ensure the accuracy of the information obtained on the concentration of pollutants in the atmosphere by increasing the reliability of determining the location of ecological monitoring stations for atmospheric air in cities, and also to exclude sources that make an insignificant contribution to the overall air pollution of the city from monitoring objects and to minimize the number of posts and, accordingly, reduce the amount of resources needed.

Источники информацииInformation sources

1. Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.- СПб.: НИИ Атмосфера, 2005. - 166 с.1. Methodological manual for the calculation, regulation and control of emissions of pollutants into the air. - St. Petersburg: Research Institute Atmosphere, 2005. - 166 p.

2. Егоров А.Ф., Савицкая Т.В. Управление безопасностью химических производств на основе новых информационных технологий: Учеб. пособие для вузов. - М.: Химия, Колос, 2004. - 416 с.2. Egorov A.F., Savitskaya T.V. Safety management of chemical industries based on new information technologies: Textbook. manual for universities. - M .: Chemistry, Kolos, 2004 .-- 416 p.

3. Инструкция по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. - Л.: ВНИИ охраны природы и заповедного дела, 1990. - 36 с.3. Instruction for inventory of air pollutant emissions. - L .: All-Russian Research Institute of Nature Protection and Conservation, 1990. - 36 p.

4. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86, Госкомгидромет Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 36 с.4. Methodology for calculating atmospheric concentrations of harmful substances contained in enterprise emissions. OND-86, Goskomhydromet L .: Gidrometeoizdat, 1987. - 36 p.

5. Типовая методика определения экономической эффективности и экономического стимулирования осуществления природоохранных мероприятий и экономической оценки ущерба от загрязнения окружающей среды. М.: ЦЭМИ, 1997. - 192 с.5. A standard methodology for determining economic efficiency and economic incentives for the implementation of environmental measures and the economic assessment of damage from environmental pollution. M.: TsEMI, 1997 .-- 192 p.

Claims (2)

1. Способ построения сети постов экологического мониторинга загрязнения атмосферы города, включающий установление границ исследуемой территории, развертывание и функционирование системы мониторинга, осуществляющей текущие измерения уровня загрязнения воздушного бассейна города с учетом метеоусловий, использование данных об источниках загрязнения, находящихся на исследуемой территории, составление базы данных по максимальным приземным концентрациям загрязняющих веществ и анализ получаемой информации, отличающийся тем, что определяют приоритетные вещества и комбинации “источник-вещество”, для всех комбинаций “источник-вещество” определяют зоны среднегодового активного загрязнения приземного слоя атмосферы по формуле:
Figure 00000028
, где
Figure 00000029
- расчетные значения площадей зон активного загрязнения приземного слоя атмосферы;
Figure 00000030
- вероятность наступления ветра со скоростью от 0,5 до 2,0 м/с при преобладании высоких холодных выбросов и от 2,0 до 7,0 м/с для высоких нагретых выбросов, в долях;
Figure 00000031
- вероятность наступления штиля, в долях;
Figure 00000032
- вероятность осадков в течение года, в долях;
Figure 00000033
- площадь зоны среднегодового активного загрязнения приземного слоя атмосферы, зоны среднегодового активного загрязнения приземного слоя атмосферы, для которых выполняется условие
Figure 00000034
, где
Figure 00000035
- площадь промышленной площадки, относят к сверхнормативно загрязненным зонам, в местах максимального сопряжения и наложения сверхнормативно загрязненных зон устанавливают посты мониторинга.
1. A method of constructing a network of posts for environmental monitoring of urban air pollution, including establishing the boundaries of the study area, the deployment and operation of a monitoring system that carries out ongoing measurements of the level of air pollution in the city, taking into account weather conditions, using data on pollution sources located in the study area, compiling a database by maximum surface concentrations of pollutants and analysis of the information received, characterized in that Priority substances and source – substance combinations are determined; for all source – substance combinations, zones of average annual active pollution of the surface layer of the atmosphere are determined by the formula:
Figure 00000028
where
Figure 00000029
- the calculated values of the areas of zones of active pollution of the surface layer of the atmosphere;
Figure 00000030
- the probability of the onset of wind at a speed of from 0.5 to 2.0 m / s with the predominance of high cold emissions and from 2.0 to 7.0 m / s for high heated emissions, in shares;
Figure 00000031
- the probability of the onset of calm, in shares;
Figure 00000032
- the probability of precipitation during the year, in shares;
Figure 00000033
- the area of the zone of average annual active pollution of the surface layer of the atmosphere, the zone of average annual active pollution of the surface layer of the atmosphere, for which the condition
Figure 00000034
where
Figure 00000035
- the area of the industrial site, referred to excess polluted zones, monitoring posts are established in places of maximum interfacing and overlap of excess polluted zones.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для мегаполисов при прочих равных условиях пост экологического мониторинга размещают на территории, имеющей меньшую степень озеленения и/или многоэтажную застройку. 2. The method according to claim 1, characterized in that for megacities, ceteris paribus, an environmental monitoring post is located in an area with a lesser degree of landscaping and / or multi-storey buildings.
RU2015110798/28A 2015-03-25 2015-03-25 Method for building a network of stations for environmental monitoring of air in a city RU2597671C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110798/28A RU2597671C1 (en) 2015-03-25 2015-03-25 Method for building a network of stations for environmental monitoring of air in a city

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015110798/28A RU2597671C1 (en) 2015-03-25 2015-03-25 Method for building a network of stations for environmental monitoring of air in a city

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2597671C1 true RU2597671C1 (en) 2016-09-20

Family

ID=56937840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015110798/28A RU2597671C1 (en) 2015-03-25 2015-03-25 Method for building a network of stations for environmental monitoring of air in a city

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2597671C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112035799A (en) * 2020-09-02 2020-12-04 西安建筑科技大学 Method for determining outdoor PM2.5 design concentration for filter model selection and application thereof
CN114295778A (en) * 2021-11-30 2022-04-08 江苏环保产业股份有限公司 Thermal power plant-based flue gas emission quality evaluation method and evaluation system
RU2770115C1 (en) * 2021-03-20 2022-04-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" Method and system for determining the level of environmental well-being of children's living area
CN112132336B (en) * 2020-09-22 2024-02-20 南京创蓝科技有限公司 Quarterly prediction method for PM2.5 concentration

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102782C1 (en) * 1994-02-08 1998-01-20 Государственный ракетный центр им.акад.В.П.Макеева Method for organizing town atmosphere pollution control system
RU2397514C1 (en) * 2009-06-02 2010-08-20 Федеральное государственное учреждение науки "Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФГУН ГНЦ ВБ "Вектор" Роспотребнадзора) Method of constructing network of posts for monitoring air pollution and determining characteristics of pollution sources

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102782C1 (en) * 1994-02-08 1998-01-20 Государственный ракетный центр им.акад.В.П.Макеева Method for organizing town atmosphere pollution control system
RU2397514C1 (en) * 2009-06-02 2010-08-20 Федеральное государственное учреждение науки "Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФГУН ГНЦ ВБ "Вектор" Роспотребнадзора) Method of constructing network of posts for monitoring air pollution and determining characteristics of pollution sources

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2102782 C1, 20.01.1998. О.В.Кольцова, Я.О.Теплова. Пространственно-временное проектирование сети постов мониторинга атомсферы города / Природообустройство, 2011, N1, стр.12-16. *
О.В.Кольцова, Я.О.Теплова. Пространственно-временное проектирование сети постов мониторинга атомсферы города / Природообустройство, 2011, N1, стр.12-16. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112035799A (en) * 2020-09-02 2020-12-04 西安建筑科技大学 Method for determining outdoor PM2.5 design concentration for filter model selection and application thereof
CN112132336B (en) * 2020-09-22 2024-02-20 南京创蓝科技有限公司 Quarterly prediction method for PM2.5 concentration
RU2770115C1 (en) * 2021-03-20 2022-04-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" Method and system for determining the level of environmental well-being of children's living area
CN114295778A (en) * 2021-11-30 2022-04-08 江苏环保产业股份有限公司 Thermal power plant-based flue gas emission quality evaluation method and evaluation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lehnert et al. Urban field classification by “local climate zones” in a medium-sized Central European city: the case of Olomouc (Czech Republic)
Geletič et al. GIS-based delineation of local climate zones: The case of medium-sized Central European cities
RU2597671C1 (en) Method for building a network of stations for environmental monitoring of air in a city
KR20220058673A (en) System for producing 3-dimensional diffusion prediction map based on cyber physical for monitoring air pollution gas diffusion of environmental facilities, and method for the same
KR101919993B1 (en) The preventing method of the spread of risk in the industrial complexes
CN116934102B (en) Environment risk management and control system for industrial park
Thepanondh et al. Proximity analysis of air pollution exposure and its potential risk
Schreurs et al. STAMINA-model description. standard model instrumentation for noise assessments
RU2243554C1 (en) Method for complex evaluation of ecological situation and effectiveness of ecological management in the region
Gaddi et al. The risk assessment of surface recession damage for architectural buildings in Italy
KR102199905B1 (en) Complex odor prediction system using meteorological field and artificial neural network
Tecer et al. Spatial-temporal variations of sulphur dioxide concentration, source, and probability assessment using a GIS-based geostatistical approach
KR101728611B1 (en) 3d wind flows chemical transport model system and its modeling method
US8190376B2 (en) System and method for source identification for a chemical release
Yudison Development of Indoor Air Pollution Concentration Prediction by Geospatial Analysis.
Garcia et al. Geostatistical analysis and mapping of ground-level ozone in a medium sized urban area
Onofrio et al. A review on the use of air dispersion models for odour assessment
Hidayat et al. The Effect of Land Use and Traffic Performance on Urban Air Quality in the Maminasata Peri-Urban Area
Silva et al. Urban air dispersion model of a mid-sized city. Validation methodology
Mazzeo et al. Development and application of a methodology for designing a multi-objective and multi-pollutant air quality monitoring network for urban areas
Pozza et al. Time series analysis of PM2. 5 and PM10− 2.5 mass concentration in the city of Sao Carlos, Brazil
Bakharev et al. To the question of stationary air sampling stations location and number determination in urban agglomerations ecological monitoring system
Stefanova et al. Approaches to predict the impact of air atmospheric component in environmental impact assessment reports in assessing extensions to active industrial objects
Yannopoulos Spatial concentration distributions of sulfur dioxide and nitrogen oxides in Patras, Greece, in a winter period
Gulevets et al. Environmental Control for Ensuring Cities Safety