Аэроионный состав воздуха в г. Кимры по данным наблюдений в 2015

Аэроионный состав воздуха в г. Кимры по данным наблюдений
в 2015 году.
Власова А. А., Архипова Е. В.
Государственный университет «Дубна»
Дубна, Россия
Aeroion composition of the air, according to observations 2015
in Kimry
State University "Dubna"
Vlasova A. A., Arhipova E. V.
Dubna, Russia
Цель данной работы состоит в том, чтобы изучить распределение аэроионов в
некоторых районах города Кимры, Тверской области, с тем, чтобы выявить районы, где
обстановка наиболее благоприятна, или, наоборот, отрицательно влияет на здоровье
жителей города. Население городов, находясь на улице, в транспорте, в жилище,
постоянно подвергается воздействию аэроионов. Так как эколого-геофизическая
обстановка практически нигде не учитывается, а аэроионный состав воздуха редко
оценивается, следовательно, для получения новых знаний об экологическом состоянии
городов необходимо ознакомится с недостающими геофизическими показателями, что бы
дать полную характеристику места исследования.
Задачи, которые были поставлены в ходе работы, следующие:
1.
Измерение количества положительных и отрицательных аэроионов и их
соотношение в различных местах на территории города, в утренние, дневные и вечерние
часы в течении 10 дней.
2.
Сопоставление полученных данных для выявления пространственно
временного распределения аэроионов.
3.
Дать характеристику изменений количества положительных, отрицательных
аэроионов и коэффициента униполярности по площади города, в течение различного
времени суток, а также в течение 10 дневного интервала.
В атмосфере всегда присутствуют ионы (аэроионы) обоих полярностей. В среднем
на одном метре поверхности планеты приходится примерно 6,7*109 элементарных
зарядов. В большинстве случаев преобладают положительные аэроионы. Количественно
соотношение аэроионов обеих полярностей оценивается по величине коэффициента
униполярности – безразмерного отношения числа положительных к числу отрицательных
аэроионов: q=n+/n-. При средней концентрации положительных ионов 800 ионов/см3 и
отрицательных - 700 ионов/см3 величина q составляет 1,14. В нормальных условиях в 1
см3 воздуха в приповерхностном слое атмосферы содержится 1000-1400 аэроионов обоих
знаков. В крупных городах содержание аэроионов увеличивается до 1100-3500 1 см3. Это
имеет большое значение с позиции экологии: «тяжелые» аэроионы оказывают вредное
воздействие на живые организмы [1].
Причина ионизации воздуха: присутствие радиоактивных веществ в коре Земли,
естественная радиоактивность воздуха (радон и торон) и почвы, горных пород (изотопы
40К, 238U, 232Th). Космическое излучение – главный ионизатор воздуха, а также
распыление воды в воздухе, атмосферное электричество, трение частиц песка, снега и пр.
Под воздействием ионизации в воздушной среде происходят физико-химические
процессы возбуждения главных составляющих воздуха – кислорода и азота. Вероятность
образования и устойчивость отрицательных аэроионов в результате захвата атомами и
молекулами электронов определяется величиной их сродства к электрону. Наиболее
устойчивые отрицательные аэроионы могут образовывать следующие вещества: атом
углерода, молекулы кислорода, озона, углекислого газа, диоксида азота, диоксида серы,
молекулы воды, хлора и др. Химический состав легких аэроионов зависит от химического
состава воздушной среды в целом. Газовый состав воздушной среды в природе разительно
отличается от газового состава внутренней среды зданий – по этой причине
аэроионизация в помещениях никогда не сможет заменить собой целебный природный
воздух.
В естественных природных условиях в воздухе незамкнутых пространств (воздух
лесов, полей, морей и гор) всегда имеются положительно и отрицательно заряженные
аэроионы - следовательно человеку, животным и растениям уже генетически
предопределено дышать ионизированным воздухом. В соответствии с нормами
повышенная и пониженная концентрации легких аэроионов в воздухе отнесены к группе
физически вредных факторов[4].
Нормируемые показатели аэроионного состава воздуха. Аэроионный состав
воздуха устанавливается в зависимости от процессов ионизации и деионизации.
Нормируемыми показателями аэроионного состава воздуха производственных
и
общественных помещений являются:
• концентрации аэроионов (минимально допустимая и максимально допустимая)
обоих полярностей ρ+, ρ определяемые как количество аэроионов в одном кубическом
сантиметре воздуха (ион/см3).
2
• коэффициент униполярности У (минимально допустимый и максимально
допустимый), определяемый как отношение концентрации аэроионов положительной
полярности к концентрации аэроионов отрицательной полярности.
Минимально и максимально допустимые значения нормируемых показателей
определяют диапазоны концентраций аэроионов обеих полярностей и коэффициента
униполярности, отклонения от которых могут привести к неблагоприятным последствиям
для здоровья человека. Значения нормируемых показателей концентраций аэроионов и
коэффициента униполярности приведены в таблице 1.
Таблица 1
В зонах дыхания персонала на рабочих местах, где имеются источники
электростатических полей (видеодисплейные терминалы или другие виды оргтехники)
допускается отсутствие аэроионов положительной полярности. В лечебных целях могут
применяться другие показатели аэроионного состава воздуха, если это предусмотрено
утвержденными в установленном порядке методиками лечения или применения
аэроионизаторов [4].
Методика исследований включает измерение количества аэроионов в районе
Нового Савелова и Центральной части города. Измерения количества аэроионов
проводились по двум района: Центральная часть (т. 1.1-т.5.1) и Новое Савелово (т.1-т.5).
Измерения проводились в утренние, дневные и вечерние часы в течение 10 дней с
4.09.2015-10.09.2015 и с 15.09.2015- 17.09.2015. В каждом из районов было намечено 5
точек. Замеры проводились с помощью малогабаритного аэроионного счетчика МАС-01,
предназначенного для измерения концентраций легких аэроионов обеих полярностей в
воздухе помещений в условиях как природной, так и искусственной аэроионизации в
соответствие с требованиями СанПиН 2..2.4.1294-03. Этот прибор применяется при
3
проведении санитарно-гигиенического обследования помещений и рабочих мест, а также
при мониторинге окружающей среды. Диапазон
измерения концентраций легких
аэроионов обеих полярностей 102÷106см-3. Также фиксировались время проведения
замеров, температура воздуха, атмосферное давление [3].
Общие число измерения количества положительных, отрицательных аэроионов и
коэффициента униполярности составило 270. На картах рис. 1, 2 видно распределение
точек в двух районах.
Рис. 1. Карты-схемы измерений аэроионов в Новом Савелово и Центральной части города
Рис. 2 Карта- схема измерений аэроионов в Центральной части города
4
В Новом Савелово было намечено 5 точек (т.1-т.5): точка № 1 - ЖД вокзал
«Станция Савелово», точка № 2 -
набережная, точка № 3 - Ул. 50 лет ВЛКСМ
Савеловский машиностроительный завод СМЗ, точка № 4 - регулируемый перекресток на
ул. 50 лет ВЛКСМ, точка № 5 - АЗС «Сургутнефтегаз».
В Центральной части города также было намечено 5 точке (т. 1.1- т. 5.1): точка №
1.1 - регулируемый съезд с моста, рядом со зданием полиции, точка № 2.1 - городской
парк, точка № 3.1 - жилой частный сектор, точка № 4.1 - регулируемый перекресток,
рядом со зданием администрации города, точка № 5.1 – АЗС «РТК».
Данные по 10 точкам выбраны с тем, что бы показать разброс значений в разных
районах города, будь то парк, частный жилой сектор, завод, ЖД вокзал, АЗС и. т. д.
По полученным данным были построенные графики по среднему значению чисел
положительных, отрицательных аэроионов и коэффициента униполярности в течение дня
(утром, днем, вечером).
5
Рис. 3. Графики изменения количества положительных аэроионов в г. Кимры
6
Из сопоставления графиков очевидно, что число положительных аэроионов (рис. 3)
увеличивается в Новом Савелово в утреннее и вечерние время суток, также как и в
Центральной части города. В Новом Савелово наибольшее количество положительных
аэроионов зафиксировано в т. № 1 в вечернее время. Это может быть связанно, с тем, что
в вечернее время на станции Савелово более плотный график движения электропоездов и
более высокая концентрация населения. В центральной части города максимальное
значение аэроионов в т. № 2.1 в городском парке в утреннее время. Это может быть
связано с оседанием пыли после сильного ветра, а так же дыхания людей вышедших с
детьми с утра на прогулку, пробежку.
7
Рис. 4. Графики изменения количества отрицательных аэроионов в г. Кимры
Тем временем, число отрицательных аэроионов (рис. 4) в Новом Савелово
увеличивается в дневное и вечернее время суток, в тоже время в Центральной части
города увеличение числа отрицательных аэроионов приходиться на утро и середину дня.
В Новом Савелово максимальное количество отрицательных аэроионов наблюдается в т.
8
№1 ж/д ст. Савелово в вечернее время. Возможно, это связанно с понижением
атмосферного давления и увеличением температуры из-за большого количества
автотранспорта
и
людей.
В
центральной
части
города
наибольшее
значение
отрицательных аэроионов наблюдается в т. № 5.1 на АЗС «РТК» утром. Вероятно, это
связано с наличием более чистого воздуха в утренние часы и с небольшим количеством
людей на АЗС в утренние часы.
9
Рис. 5. Графики изменения коэффициента униполярности аэроионов в г. Кимры
Коэффициент униполярности (У) (рис. 5) в Новом Савелово преобладает в дневное
время суток, так же как и в Центральной части города. В Новом Савелово коэффициент
униполярности преобладает в т. № 3 на ул. 50 лет ВЛКСМ рядом с заводом СМЗ днем.
Это возможно связанно с тем, что в дневное время суток рабочие завода уходят на обед, а
так же рядом с заводом есть Савеловский колледж, где так же днем собирается много
студентов. Так же на повышение коэффициента униполярности могло повлиять
респираторная аэрозоль с завода СМЗ. В Центральной части города наибольшее значение
коэффициента униполярности измерено в т. № 2.1 в городском парке утром . Вероятно,
это с вязано с оседанием пыли.
10
Рис. 6. Сравнение количества аэроионов в г. Кимры по районам
На основании полученных данных была построена гистограмма. Ее анализ
свидетельствует о значительном увеличение положительных, отрицательных аэроионов и
коэффициента униполярности в районе Новое Савелово.
Такое значение аэроионом
говорит о том, что в Новом Савелово сконцентрировано большее количество населения,
воздух более загрязнен пылью и аэрозолями, наличие которых может быть связано
особенностями
работы
железной
дороги
вблизи
вокзала,
функционированием
машиностроительного завода или высокой плотностью потока автотранспорта.
Количество положительных аэроионов и коэффициент униполярности являются
особенностями геофизического состояния окружающей среды в г. Кимры. Так как
положительные аэроиононы еще называются тяжелыми и именно они влияют на
ухудшение состояния здоровья и самочувствия человека, следовательно, можно
проследить и техногенную компоненту. Например, максимальное значение тяжелых
аэроионов приходится на вечернее время у ЖД вокзала ст. Савелово, что связано с
наличием
железнодорожного
полотна,
большим
количеством
автотранспорта
и
увеличением количества людей в этот период.
Данное исследование является новаторским, и характеристику аэроионного состоя
воздуха малых городов можно использовать как один из компонентов экологогеофизического анализа малых городов. Полученные данные пока не дают превышения
нормативов, но их контроль необходим в постоянно меняющейся эколого-геофизической
обстановке современных городов, в условиях роста интенсивного техногенного
воздействия.
11
Список литературы
1.
Богословский В.А., Жигалин А.Д., Хмелевской В.К.. Экологическая
геофизика: учебное пособие для вузов / Изд-во МГУ, 2001 г. – 250 с.
2.
http://steril.narod.ru/ion2.htm Общие сведения по аэроионам. Дата обращения
– 26.09.2015
3.
http://www.ntm.ru/UserFiles/File/product/Microclimate/MAS01/ManageMAS01.
doc - Малогабаритный счетчик МАС-01 Руководство по эксплуатации МГФК
510000.001РЭ Дата обращения – 20.09.2015
4.
СанПиН 2.2.4.1294-03 Гигиенические требования к аэроионному составу
воздуха производственных и общественных помещений
12