Контрольні запитання

1. Що таке антропогенне навантаження на навколишнє природне середовище?

2. В чому полягає мета нормування антропогенного навантаження?

3. Яке навантаження на навколишнє середовище вважається допустимим з точки зору санітарно-гігієнічного нормування, яке – з точки зору екологічного нормування?

4. Що таке гранично-допустима концентрація шкідливих речовин у повітрі, в воді при санітарно-гігієнічному нормуванні?

5. Для чого встановлюють науково-технічні нормативи? Що вони характеризують?

6. Що розуміють під забрудненням атмосферного повітря?

7. Які викиди шкідливих речовин в атмосферне повітря відносяться до класу організованих, які – до неорганізованих?

8. Яким чином проводиться нормування шкідливих речовин у повітрі, що мають властивість до сумарної дії?

9. Що таке індекс забруднення атмосфери?

10. За якими принципами проводиться санітарно-гігієнічне нормування якості води?

11. Що таке гранично-допустимий скид речовини у водний об’єкт?

12. Що таке гранично-допустима кількість речовини в ґрунті?

13. Які показники застосовуються для визначення ступеню забрудненості ґрунту?

14. На яких принципах побудовано систему нормування радіаційного навантаження?

Розділ 3. Оцінка рівня забрудненості атмосфери

§3.1. Класифікація категорій стійкості атмосфери

При диференціації погодних умов найбільш широке застосування має схема класифікації Пасквілла [72].

Таблиця 3.1.1. Категорія стійкості атмосфери за Пасквіллем

Швидкість вітру u на висоті 10 м, м/с	Вдень при інсоляції			Вночі
	інтенсивної	помірної	слабкої	тонка хмарність, ≥4/8 хмарного покриву	≤4/8 хмарного покриву
u< 2	A	A-B	B	*	*
2≤ u< 3	A-B	B	C	E	F
3≤ u<5	B	B-C	C	D	E
5≤ u< 6	C	C-D	D	D	D
6≤ u	C	D	D	D	D

Примітка: А – зовсім нестійка, В – помірно нестійка, С – злегка нестійка, D - нейтральна, E – злегка стійка, F – помірно стійка

За цією схемою класифікації погодних умов використовується шість категорій стійкості від А до F, розподілених у порядку зростання ступеню стійкості атмосфери. Пізніше для сильної стійкості було додатково введено категорію G. Однак, з-за відсутність достатніх даних по розсіюванню домішок при цих умовах, вона практично не використовується. На сьогодні застосовують наступні системи класифікації категорій стійкості атмосфери.

1. Спосіб Пасквілла-Гіфорда. Він заснований на вимірюванні швидкості вітру на висоті 10 м і якісній оцінці інсоляції у денний час доби і хмарності вночі. Визначення категорій стійкості проводять відповідно до таблиці 3.1.1. При визначенні дисперсій σ_y і σ_z для категорій А-В і т.д. потрібно використовувати середнє значення для А і В і т.д.

2. Врахування вертикального градієнтну температури. Тут передбачається визначення середнього вертикального градієнту температури в шарі землі 10-60 м над рівнем землі. Відношення між категоріями стійкості за Пасквіллем і середнім вертикальним градієнтом температури наведено в таблиці 3.1.2.

Таблиця 3.1.2. Співвідношення між категоріями стійкості по Пасквіллу і середнім вертикальним градієнтом температури у шарі повітря 10-60 м над рівнем землі

Градієнт температури, К на 100м	<-1,9	від -1,9 до -1,7	від -1,7 до -1,5	від -1,5 до -0,5	від -0,5 до +1,5	> +1,5
Категорія за Пасквіллем	A	B	C	D	E	F
Примітка. Букви А-F відповідають категоріям погоди, які наведено в таблиці 3.1.1.

Таблиця 3.1.3. Категорія стійкості за вертикальним градієнтом температури і швидкості вітру, яка встановлена по вимірюванням на висоті 20-120 м при ∆T/∆z, K на 100 м

Швидкість вітру, м/с	∆T/∆z≤1,5	-1,4<∆T/∆z≤-1,2	-1,1<∆T/∆z<-0,9	-0,8<∆T/∆z<0,7	-0,6<∆T/∆z<0	0,1<∆T/∆z<2,0	∆T/∆z>2,0
u< 1	A	A	B	C	D	F	F
1≤ u<2	A	B	B	C	D	F	F
2≤ u< 3	A	B	C	D	D	E	F
3≤ u<5	B	B	C	D	D	D	E
5≤ u< 7	C	C	D	D	D	D	E
7≤ u	D	D	D	D	D	D	D

При високих викидах більш точним є спосіб, який заснований на врахуванні вертикального градієнту температури і швидкості вітру. Відповідність середнього градієнту температури, який вимірюється на висоті 20 і 120 м, швидкості вітру на висоті 10 м і категорій стійкості по Пасквіллу наведено в таблиці 3.1.3. [44].

Поряд з висотним, використовується “приземний” спосіб (за вимірюваннями в приземному шарі атмосфери) [6]. Цей спосіб є менш надійним, і його можна використовувати тільки при наземних викидах (менш 20 м) для розрахунку концентрації на невеликих відстанях від джерела. В цьому випадку вимірюється різниця температур ∆T на рівнях 4 і 1 м і швидкість вітру u на рівні 2 м. При цьому визначається параметр:

В₂ = 0,07 ∆T / u

Співвідношення категорій стійкості і параметру В₂ наведені у таблиці 3.1.4.

Таблиця 3.1.4. Відповідність між категоріями стійкості по Пасквіллу і параметром В₂ [5]

В2, 0С/(м/c)2	<-0,03	від -0,03 до -0,005	від -0,005 до -0,001	від -0,01 до +0,001	від 0,001 до +0,01	від 0,01 до 0,05	>0,05
Категорія за Пасквіллем	A	B	C	D	E	F	G

3. Врахування флуктуації вітру. Флуктуації напрямку вітру є показником, який безпосередньо відображує ступінь турбулентності атмосфери. Вони можуть бути визначені за допомогою флюгерів, встановлених на висоті викиду. Співвідношення між кутовою дисперсією флуктуації напрямку вітру в горизонтальній площині σ_θ і категорій стійкості за Пасквілем наведено у табл.3.1.5. При визначенні σ_θ часто використовують наступний спрощений метод: за час вимірювання 1 год. визначають максимальний розмах коливань флюгеру по азимутальному куту θ і ділять його на 6 [44].

Таблиця 3.1.5. Співвідношення між категоріями стійкості по Пасквіллу і горизонтальною кутовою дисперсією флуктуації напрямку вітру

σθ, кут. град.	25	25	15	10	5	2,5
Категорія за Пасквіллем	A	B	C	D	E	F

4. Вимірювання балансу сонячної радіації, що надходить і відходить з поверхні землі. Тут передбачається безпосереднє вимірювання або радіаційного балансу, або потоку сонячної радіації. Співвідношення результатів актинометричних вимірювань хмарності і швидкості вітру на висоті 10м над рівнем землі категоріям стійкості наведено у табл. 3.1.6. [36].

Таблиця 3.1.6. Класифікація категорій стійкості по сонячній радіації і повному радіаційному балансі у нічний час [44]

Швидкість вітру u на висоті	Категорія стійкості у денний час при сонячній радіації Rд, ланглей/год				Категорія стійкості вночі при радіаційному балансі Rн, ланглей/год
10 м, м/с	Rд≥50	50<Rд≤25	25<Rд≤12,5	12,5<Rд	Rн>-1,8	-1,8≥Rн>-3,6	-3,6≥ Rн
u< 2	A	A-B	B	D	D	-	-
2≤ u< 3	A-B	B	C	D	D	E	F
3≤ u<4	B	B-C	C	D	D	D	E
4≤ u< 6	C	C-D	D	D	D	D	D
6≤ u	C	D	D	D	D	D	D

У таблиці наведено дані, які пов’язують сонячну радіацію і степінь хмарності з категоріями стійкості. Цей метод найкращим чином погоджується з наведеними нижче формулами Сміта-Хоскера (див. розділ 3.4.4.1.) для визначення дисперсій σ_y і σ_z .

Примітка. Вивчення зі сторони ґрунту доверху при розрахунку радіаційного балансу приймається від’ємним. Як правило, вночі величина R_н від’ємна, але може бути і додатною. Величини сонячної радіації R_д і радіаційного балансу R_н є середніми за період, який передує часу спостережень, що дорівнює 10 хвил. Денний період відповідає періоду від сходу сонця до заходу; нічний – від заходу до сходу. 1 ланглей = 1 кал/см² = 4,187 ^. 10^-4 Дж/м²

5. Врахування стандартних даних метеостанцій. Цей метод, зрозуміло, в найбільшому ступені є придатним до практичних розрахунків, бо не потребує організації будь-яких спеціальних вимірювань. Відповідно до цього методу вимірюють швидкість вітру на висоті 10 м. Вдень вимірюють величину сонячної радіації, вночі – загальну хмарність у балах. Потім за таблицею 3.1.6. визначають категорію стійкості.

Таблиця 3.1.6. Модифікована таблиця класифікації категорій стійкості по сонячній радіації і ступеню хмарності, ланглей/год

Швидкість вітру u на висоті 10 м, м/с	У денний час доби при сонячній радіації Rд,			У денний і нічний періоди при нижній хмарності від 8/10 до10/10	Вночі при верхній хмарності від 8/10 до 10/10, середній і нижній хмарності від 5/10	Вночі при хмарності від 0/10 до 4/10
	Rд≥50	50>Rд≥25	25>Rд		до 7/10
U< 2	A	A-B	B	D	-	-
2≤ u< 3	A-B	B	C	D	E	F
3≤ u<4	B	B-C	C	D	D	E
4≤ u< 6	C	C-D	D	D	D	D
6≤ u	C	D	D	D	D	D
Примітки: 1. Нейтральна категорія D приймається при більш низькій хмарності (від 8/10 до 10/10) у денні і нічні години незалежно від швидкості вітру. 2. Нейтральна категорія D приймається для періоду, який починається за 1 год. До нічного періоду і закінчується через 1 год. після нього незалежно від умов хмарності.

Якщо на найближчій метеостанції вимірювань не проводять, то величину сонячної радіації розраховують за формулою:

A = a ^. A₀

де а – фактор послаблення короткохвильової сонячної радіації хмарністю

a = 1 – 0,175N – 0,0341N² – 0,00245N³

N – загальна хмарність за десятибальною системою; А₀ – сонячна радіація при безхмарному небі, мВт/см² (значення наведені у табл.3.1.7. для різної висоти сонця h₀ і часу доби).

Таблиця 3.1.7. Залежність сумарної радіації при безхмарному небі А₀ від висоти сонця на горизонтом, мВт/см²

Висота сонця, кут. град.	Холодний період (є сніжний покрив)	Теплий період (сніжного покриву нема)	Висота сонця, кут. град.	Холодний період (є сніжний покрив)	Теплий період (сніжного покриву нема)
0 5 10 15 20 25 30	2,02 7,38 15,7 25,5 35,1 44,8 54,6	1,01 5,56 12,9 21,2 29,6 38,1 46,8	35 40 45 50 55 60	64,7 74,4 - - - -	55,0 63,2 71,1 79,0 83,0 87,0

Висоту сонця в залежності від часу доби, сезону і широти можна визначити по номограмам Набокова [48].