راية 7

 

55- مراقبة التلوث البيئي

محررو الفصل: جيري شبيجل ولوسيان واي مايستر


 

جدول المحتويات

الجداول والأشكال

مكافحة التلوث البيئي والوقاية منه
جيري شبيجل ولوسيان واي مايستر

إدارة تلوث الهواء
ديتريش شويلا وبرنيس جولزر

تلوث الهواء: نمذجة تشتت ملوثات الهواء
ماريون ويتشمان فيبيج

رصد نوعية الهواء
هانز أولريش بفيفر وبيتر بروكمان

التحكم في تلوث الهواء
جون الياس

التحكم في تلوث المياه
هربرت سي بريول

مشروع استصلاح مياه الصرف الصحي بمنطقة دان: دراسة حالة
الكسندر دوناجي

مبادئ إدارة النفايات
لوسيان واي مايستر

إدارة النفايات الصلبة وإعادة التدوير
نيلز جورن هان وبول س لوريسن

دراسة حالة: مكافحة التلوث متعدد الوسائط الكندي والوقاية منه في منطقة البحيرات العظمى
توماس تسينج وفيكتور شانتورا وإيان ر. سميث

تقنيات الإنتاج الأنظف
ديفيد بينيت

طاولات الطعام

انقر فوق ارتباط أدناه لعرض الجدول في سياق المقالة.

1. ملوثات الغلاف الجوي الشائعة ومصادرها
2. معلمات تخطيط القياس
3. إجراءات القياس اليدوية للغازات غير العضوية
4. إجراءات القياس الآلي للغازات غير العضوية
5. إجراءات قياس الجسيمات العالقة
6. إجراءات القياس عن بعد
7. إجراءات قياس جودة الهواء الكروماتوغرافي
8. مراقبة جودة الهواء بشكل منهجي في ألمانيا
9. خطوات اختيار ضوابط التلوث
10 معايير جودة الهواء لثاني أكسيد الكبريت
11 معايير جودة الهواء للبنزين
12 أمثلة على أفضل تقنيات التحكم المتاحة
13 الغاز الصناعي: طرق التنظيف
14 معدلات انبعاث العينات للعمليات الصناعية
15  عمليات وعمليات معالجة مياه الصرف الصحي
16 قائمة المعلمات التي تم فحصها
17 تم فحص المعلمات في آبار الاسترداد
18 مصادر النفايات
19 معايير اختيار المواد
20 انخفاض في إطلاقات الديوكسين والفيوران في كندا

الأرقام

أشر إلى صورة مصغرة لرؤية التعليق التوضيحي ، انقر لرؤية الشكل في سياق المقالة.

EPC020F1EPC30F1AEPC30F1BEPC30F1CEPC050F2EPC050F1EPC060F1EPC060F2EPC060F3EPC060F4EPC060F6EPC060F7EPC060F8EPC060F9EPC60F10EPC60F11EPC60F12EPC60F13EPC60F14EPC065F1EPC065F2

EPC070F1EPC070F2EPC100F1EPC100F2EPC100F3EPC100F4EPC100F5EPC100F6


انقر للعودة إلى رأس الصفحة

الأربعاء، مارس 09 2011 15: 25

مكافحة التلوث البيئي والوقاية منه

على مدار القرن العشرين ، تزايد الاعتراف بالآثار البيئية والصحية العامة المرتبطة بالأنشطة البشرية (تمت مناقشتها في الفصل مخاطر الصحة البيئية) دفعت إلى تطوير وتطبيق أساليب وتقنيات للحد من آثار التلوث. في هذا السياق ، اعتمدت الحكومات تدابير تنظيمية وتدابير سياسية أخرى (تمت مناقشتها في الفصل السياسة البيئية) لتقليل الآثار السلبية وضمان تحقيق معايير الجودة البيئية.

الهدف من هذا الفصل هو توفير التوجيه للطرق التي يتم تطبيقها للتحكم في التلوث البيئي والوقاية منه. سيتم تقديم المبادئ الأساسية المتبعة لإزالة الآثار السلبية على جودة المياه أو الهواء أو الأرض ؛ سيتم النظر في تحويل التركيز من السيطرة إلى الوقاية ؛ وسيتم فحص حدود بناء الحلول للوسائط البيئية الفردية. لا يكفي ، على سبيل المثال ، حماية الهواء عن طريق إزالة المعادن النزرة من غاز المداخن فقط لنقل هذه الملوثات إلى الأرض من خلال ممارسات إدارة النفايات الصلبة غير السليمة. حلول الوسائط المتعددة المتكاملة مطلوبة.

نهج التحكم في التلوث

أدت العواقب البيئية للتصنيع السريع إلى حوادث لا حصر لها من تلوث مواقع موارد الأرض والهواء والماء بالمواد السامة والملوثات الأخرى ، مما يهدد البشر والنظم البيئية بمخاطر صحية جسيمة. أدى الاستخدام المكثف والمكثف للمواد والطاقة إلى خلق ضغوط تراكمية على جودة النظم البيئية المحلية والإقليمية والعالمية.

قبل أن يكون هناك جهد منسق للحد من تأثير التلوث ، امتدت الإدارة البيئية قليلاً إلى ما هو أبعد من تحمل عدم التدخل ، وخفف من خلال التخلص من النفايات لتجنب الإزعاج المحلي التخريبي المتصور في منظور قصير الأجل. وتم الاعتراف بالحاجة إلى الإصلاح ، على سبيل الاستثناء ، في الحالات التي تقرر فيها أن الضرر غير مقبول. مع اشتداد وتيرة النشاط الصناعي وتزايد فهم الآثار التراكمية ، أ مكافحة التلوث أصبح النموذج هو النهج السائد للإدارة البيئية.

خدم مفهومان محددان كأساس لنهج الرقابة:

  • ال القدرة الاستيعابية المفهوم الذي يؤكد وجود مستوى محدد للانبعاثات في البيئة لا يؤدي إلى تأثيرات غير مقبولة على البيئة أو صحة الإنسان
  • ال مبدأ السيطرة المفهوم ، الذي يفترض أنه يمكن تجنب الضرر البيئي من خلال التحكم في الطريقة والوقت والمعدل الذي تدخل فيه الملوثات إلى البيئة

 

في إطار نهج مكافحة التلوث ، اعتمدت محاولات حماية البيئة بشكل خاص على عزل الملوثات عن البيئة واستخدام المرشحات وأجهزة غسل الغاز في نهاية الأنبوب. تميل هذه الحلول إلى التركيز على أهداف جودة البيئة الخاصة بالوسائط أو حدود الانبعاثات ، وتم توجيهها بشكل أساسي إلى تصريفات المصدر النقطي في وسط بيئي محدد (الهواء والماء والتربة).

تطبيق تقنيات التحكم في التلوث

أظهر تطبيق طرق التحكم في التلوث فاعلية كبيرة في السيطرة على مشاكل التلوث - خاصة تلك ذات الطابع المحلي. يعتمد تطبيق التقنيات المناسبة على تحليل منهجي لمصدر وطبيعة الانبعاث أو التصريف المعني ، وتفاعله مع النظام البيئي ومشكلة التلوث المحيط التي يتعين معالجتها ، وتطوير التقنيات المناسبة للتخفيف من آثار التلوث ورصدها. .

في مقالهما عن التحكم في تلوث الهواء ، شرح كل من ديتريش شويلا وبيرينيس جولزر أهمية وتبعات اتباع نهج شامل لتقييم ومراقبة المصادر الثابتة والمصادر غير المحددة لتلوث الهواء. كما أنها تسلط الضوء على التحديات - والفرص - التي تتم معالجتها في البلدان التي تخضع للتصنيع السريع دون أن يكون لها عنصر قوي لمكافحة التلوث يرافق التنمية السابقة.

تشرح ماريون ويتشمان-فيبيج الطرق التي يتم تطبيقها على نموذج تشتت ملوثات الهواء لتحديد وتوصيف طبيعة مشاكل التلوث. وهذا يشكل الأساس لفهم الضوابط التي سيتم وضعها موضع التنفيذ ولتقييم فعاليتها. مع تعمق فهم التأثيرات المحتملة ، توسع تقدير التأثيرات من النطاق المحلي إلى الإقليمي إلى النطاق العالمي.

يقدم Hans-Ulrich Pfeffer و Peter Bruckmann مقدمة عن المعدات والأساليب المستخدمة لمراقبة جودة الهواء بحيث يمكن تقييم مشاكل التلوث المحتملة وتقييم فعالية تدخلات التحكم والوقاية.

يقدم جون إلياس لمحة عامة عن أنواع ضوابط تلوث الهواء التي يمكن تطبيقها والقضايا التي يجب معالجتها في اختيار خيارات إدارة التحكم في التلوث المناسبة.

تناول هربرت بريول التحدي المتمثل في التحكم في تلوث المياه في مقال يشرح الأساس الذي يمكن أن تتلوث بموجبه المياه الطبيعية للأرض من مصادر ثابتة وغير ثابتة ومتقطعة ؛ أساس تنظيم تلوث المياه ؛ والمعايير المختلفة التي يمكن تطبيقها في تحديد برامج المكافحة. يشرح Preul الطريقة التي يتم بها تلقي التصريفات في المسطحات المائية ، ويمكن تحليلها وتقييمها لتقييم وإدارة المخاطر. أخيرًا ، يتم تقديم لمحة عامة عن التقنيات التي يتم تطبيقها لمعالجة مياه الصرف الصحي على نطاق واسع والتحكم في تلوث المياه.

تقدم دراسة الحالة مثالًا حيًا على كيفية إعادة استخدام المياه العادمة - وهو موضوع ذو أهمية كبيرة في البحث عن طرق يمكن من خلالها استخدام الموارد البيئية بشكل فعال ، خاصة في ظروف الندرة. يقدم ألكسندر دوناجي ملخصًا للنهج المتبع لمعالجة وإعادة تغذية المياه الجوفية لمياه الصرف الصحي البلدية لسكان يبلغ عددهم 1.5 مليون نسمة في إسرائيل.

إدارة النفايات الشاملة

في ظل منظور مكافحة التلوث ، تعتبر النفايات منتجًا ثانويًا غير مرغوب فيه لعملية الإنتاج التي يجب احتواؤها لضمان عدم تلوث موارد التربة والمياه والهواء بما يتجاوز المستويات التي تعتبر مقبولة. يقدم Lucien Maystre نظرة عامة على القضايا التي يجب معالجتها في إدارة النفايات ، مما يوفر رابطًا مفاهيميًا للأدوار المتزايدة الأهمية لإعادة التدوير ومنع التلوث.

استجابة للأدلة الواسعة على التلوث الخطير المرتبط بالإدارة غير المقيدة للنفايات ، وضعت الحكومات معايير للممارسات المقبولة للجمع والتداول والتخلص لضمان حماية البيئة. تم إيلاء اهتمام خاص لمعايير التخلص الآمن بيئيًا من خلال مدافن النفايات الصحية والحرق ومعالجة النفايات الخطرة.

لتجنب العبء البيئي المحتمل والتكاليف المرتبطة بالتخلص من النفايات وتعزيز الإشراف الأكثر شمولاً على الموارد النادرة ، حظي تقليل النفايات وإعادة التدوير باهتمام متزايد. يقدم كل من Niels Hahn و Poul Lauridsen ملخصًا للقضايا التي يتم تناولها في متابعة إعادة التدوير كاستراتيجية مفضلة لإدارة النفايات ، والنظر في الآثار المحتملة لتعرض العمال لهذا.

تحويل التركيز إلى منع التلوث

يخاطر التخفيف في نهاية الأنبوب بنقل التلوث من وسيط إلى آخر ، حيث قد يتسبب إما في مشاكل بيئية خطيرة بنفس القدر ، أو حتى ينتهي به الأمر كمصدر غير مباشر للتلوث لنفس الوسيلة. على الرغم من أنها ليست باهظة الثمن مثل المعالجة ، إلا أن التخفيف في نهاية الأنبوب يمكن أن يساهم بشكل كبير في تكاليف عمليات الإنتاج دون المساهمة بأي قيمة. كما أنه يرتبط عادةً بالأنظمة التنظيمية التي تضيف مجموعات أخرى من التكاليف المرتبطة بإنفاذ الامتثال.

في حين أن نهج مكافحة التلوث قد حقق نجاحًا كبيرًا في إنتاج تحسينات قصيرة الأجل لمشاكل التلوث المحلية ، إلا أنه كان أقل فعالية في معالجة المشكلات التراكمية التي يتم التعرف عليها بشكل متزايد على المستويات الإقليمية (مثل المطر الحمضي) أو العالمي (على سبيل المثال ، استنفاد الأوزون) .

الهدف من برنامج مكافحة التلوث البيئي الموجه نحو الصحة هو تعزيز نوعية حياة أفضل عن طريق تقليل التلوث إلى أدنى مستوى ممكن. تغطي برامج وسياسات مكافحة التلوث البيئي ، التي تختلف آثارها وأولوياتها من بلد إلى آخر ، جميع جوانب التلوث (الهواء والماء والأرض وما إلى ذلك) وتنطوي على التنسيق بين مجالات مثل التنمية الصناعية وتخطيط المدن وتنمية الموارد المائية والنقل سياسات.

يقدم توماس تسينج وفيكتور شانتورا وإيان سميث مثالاً لدراسة الحالة عن تأثير الوسائط المتعددة الذي أحدثه التلوث على نظام بيئي ضعيف يتعرض للعديد من الضغوط - بحيرات أمريكا الشمالية العظمى. يتم فحص الفعالية المحدودة لنموذج مكافحة التلوث في التعامل مع السموم الثابتة التي تتبدد عبر البيئة بشكل خاص. من خلال التركيز على النهج المتبع في بلد واحد والآثار المترتبة على ذلك بالنسبة للعمل الدولي ، يتم توضيح الآثار المترتبة على الإجراءات التي تتناول المنع والمكافحة.

نظرًا لأن تقنيات مكافحة التلوث البيئي أصبحت أكثر تعقيدًا وأكثر تكلفة ، فقد كان هناك اهتمام متزايد بطرق دمج الوقاية في تصميم العمليات الصناعية - بهدف القضاء على الآثار البيئية الضارة مع تعزيز القدرة التنافسية للصناعات. من بين فوائد مناهج منع التلوث والتقنيات النظيفة وتقليل الاستخدام السام إمكانية القضاء على تعرض العمال للمخاطر الصحية.

يقدم David Bennett لمحة عامة عن سبب ظهور منع التلوث كاستراتيجية مفضلة وكيفية ارتباطها بطرق الإدارة البيئية الأخرى. يعتبر هذا النهج محوريًا لتنفيذ التحول نحو التنمية المستدامة الذي تم اعتماده على نطاق واسع منذ إصدار لجنة الأمم المتحدة للتجارة والتنمية في عام 1987 وأعيد التأكيد عليه في مؤتمر ريو للأمم المتحدة المعني بالبيئة والتنمية (UNCED) في عام 1992.

يركز نهج منع التلوث بشكل مباشر على استخدام العمليات والممارسات والمواد والطاقة التي تتجنب أو تقلل من تكوين الملوثات والنفايات عند المصدر ، وليس على إجراءات التخفيف "الإضافية". بينما يلعب التزام الشركات دورًا حاسمًا في اتخاذ قرار متابعة منع التلوث (انظر Bringer and Zoesel in السياسة البيئية) ، يلفت بينيت الانتباه إلى الفوائد المجتمعية في الحد من المخاطر على النظام البيئي وصحة الإنسان - وصحة العمال على وجه الخصوص. يحدد المبادئ التي يمكن تطبيقها بشكل مفيد في تقييم الفرص لمتابعة هذا النهج.

 

الرجوع

الأربعاء، مارس 09 2011 15: 30

إدارة تلوث الهواء

تهدف إدارة تلوث الهواء إلى القضاء على الملوثات الغازية المحمولة جواً والجسيمات العالقة والعوامل الفيزيائية ، وإلى حد ما ، والعوامل البيولوجية التي يمكن أن يتسبب وجودها في الغلاف الجوي في آثار ضارة على صحة الإنسان (على سبيل المثال ، التهيج ، زيادة حدوث أو انتشار أمراض الجهاز التنفسي ، والمراضة ، والسرطان ، والوفيات الزائدة) أو الرفاهية (مثل التأثيرات الحسية ، والحد من الرؤية) ، والآثار الضارة على الحياة الحيوانية أو النباتية ، والأضرار التي تلحق بالمواد ذات القيمة الاقتصادية للمجتمع ، والأضرار التي تلحق بالبيئة (على سبيل المثال ، التعديلات المناخية). كما تستحق الأخطار الجسيمة المرتبطة بالملوثات المشعة ، وكذلك الإجراءات الخاصة اللازمة للتحكم فيها والتخلص منها ، عناية فائقة.

لا يمكن المبالغة في التأكيد على أهمية الإدارة الفعالة لتلوث الهواء الداخلي والخارجي. ما لم تكن هناك سيطرة كافية ، فإن تكاثر مصادر التلوث في العالم الحديث قد يؤدي إلى أضرار لا يمكن إصلاحها للبيئة والبشرية.

الهدف من هذه المقالة هو إعطاء لمحة عامة عن الأساليب الممكنة لإدارة تلوث الهواء المحيط من السيارات والمصادر الصناعية. ومع ذلك ، يجب التأكيد منذ البداية على أن تلوث الهواء الداخلي (على وجه الخصوص ، في البلدان النامية) قد يلعب دورًا أكبر من تلوث الهواء الخارجي بسبب ملاحظة أن تركيزات ملوثات الهواء الداخلي غالبًا ما تكون أعلى بكثير من التركيزات الخارجية.

بالإضافة إلى اعتبارات الانبعاثات من المصادر الثابتة والمتحركة ، فإن إدارة تلوث الهواء تتضمن مراعاة عوامل إضافية (مثل التضاريس والأرصاد الجوية ، ومشاركة المجتمع والحكومة ، من بين أشياء أخرى كثيرة) والتي يجب دمجها جميعًا في برنامج شامل. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤثر ظروف الأرصاد الجوية بشكل كبير على تركيزات مستوى سطح الأرض الناتجة عن نفس انبعاث الملوثات. قد تكون مصادر تلوث الهواء متناثرة على مجتمع أو منطقة ويمكن أن تشعر بآثارها ، أو قد تشمل السيطرة عليها ، أكثر من إدارة واحدة. علاوة على ذلك ، لا يحترم تلوث الهواء أي حدود ، وقد تؤدي الانبعاثات من منطقة ما إلى حدوث تأثيرات في منطقة أخرى عن طريق النقل لمسافات طويلة.

لذلك ، تتطلب إدارة تلوث الهواء نهجًا متعدد التخصصات بالإضافة إلى جهد مشترك من قبل الكيانات الخاصة والحكومية.

مصادر تلوث الهواء

مصادر تلوث الهواء من صنع الإنسان (أو مصادر الانبعاث) هي في الأساس نوعان:

  • ثابت، والتي يمكن تقسيمها إلى مصادر المنطقة مثل الإنتاج الزراعي والتعدين واستغلال المحاجر والمصادر الصناعية والنقطة والمنطقة مثل تصنيع المواد الكيميائية والمنتجات المعدنية غير المعدنية والصناعات المعدنية الأساسية وتوليد الطاقة ومصادر المجتمع (على سبيل المثال ، تدفئة المنازل والمباني ، محارق النفايات البلدية وحمأة الصرف الصحي ، والمدافئ ، ومرافق الطهي ، وخدمات الغسيل ، ومحطات التنظيف)
  • التليفون المحمول، تشتمل على أي شكل من أشكال المركبات ذات محركات الاحتراق (على سبيل المثال ، السيارات الخفيفة والثقيلة التي تعمل بالبنزين ، والمركبات الخفيفة والثقيلة التي تعمل بالديزل ، والدراجات النارية ، والطائرات ، بما في ذلك مصادر الخطوط مع انبعاثات الغازات والجسيمات من حركة مرور المركبات).

 

بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا مصادر طبيعية للتلوث (مثل المناطق المتآكلة والبراكين وبعض النباتات التي تطلق كميات كبيرة من حبوب اللقاح ومصادر البكتيريا والجراثيم والفيروسات). لم تتم مناقشة المصادر الطبيعية في هذه المقالة.

أنواع ملوثات الهواء

تصنف ملوثات الهواء عادة إلى جسيمات معلقة (غبار ، أبخرة ، ضباب ، دخان) ، ملوثات غازية (غازات وأبخرة) وروائح. فيما يلي بعض الأمثلة على الملوثات المعتادة:

الجسيمات العالقة (SPM ، PM-10) تشمل عادم الديزل ، ورماد الفحم المتطاير ، والغبار المعدني (مثل الفحم ، والأسبستوس ، والحجر الجيري ، والأسمنت) ، والغبار المعدني والأبخرة (مثل الزنك والنحاس والحديد والرصاص) والضباب الحمضي (على سبيل المثال. ، حامض الكبريتيك) ، الفلورايد ، أصباغ الطلاء ، ضباب المبيدات ، أسود الكربون ودخان الزيت. يمكن أن تشكل ملوثات الجسيمات العالقة ، إلى جانب آثارها في إثارة أمراض الجهاز التنفسي والسرطانات والتآكل وتدمير الحياة النباتية وما إلى ذلك ، مصدر إزعاج (على سبيل المثال ، تراكم الأوساخ) ، تتداخل مع ضوء الشمس (على سبيل المثال ، تكوين الضباب الدخاني والضباب الناجم عن تشتت الضوء) وتعمل كسطوح تحفيزية لتفاعل المواد الكيميائية الممتصة.

الملوثات الغازية تشمل مركبات الكبريت (مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO2) وثالث أكسيد الكبريت (SO3)) ، أول أكسيد الكربون ، مركبات النيتروجين (على سبيل المثال ، أكسيد النيتريك (NO) ، ثاني أكسيد النيتروجين (NO2) ، الأمونيا) ، المركبات العضوية (مثل الهيدروكربونات (HC) ، المركبات العضوية المتطايرة (VOC) ، الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAH) ، الألدهيدات) ، مركبات الهالوجين ومشتقات الهالوجين (على سبيل المثال ، HF و HCl) ، كبريتيد الهيدروجين ، ثاني كبريتيد الكربون والميركابتان (الروائح).

يمكن أن تتكون الملوثات الثانوية من تفاعلات حرارية أو كيميائية أو كيميائية ضوئية. على سبيل المثال ، يمكن أن يتأكسد ثاني أكسيد الكبريت بالتأثير الحراري إلى ثالث أكسيد الكبريت الذي يذوب في الماء يؤدي إلى تكوين رذاذ حمض الكبريتيك (محفزًا بواسطة أكاسيد المنغنيز والحديد). يمكن أن تنتج التفاعلات الكيميائية الضوئية بين أكاسيد النيتروجين والهيدروكربونات التفاعلية الأوزون (O3) ، الفورمالديهايد ونترات البيروكسي أسيتيل (PAN) ؛ يمكن أن تشكل التفاعلات بين حمض الهيدروكلوريك والفورمالديهايد ثنائي كلورو ميثيل الأثير.

في حين أن بعض الروائح من المعروف أن سببها عوامل كيميائية محددة مثل كبريتيد الهيدروجين (H2S) ، ثاني كبريتيد الكربون (CS2) والميركابتان (R-SH أو R1-S-R2) والبعض الآخر يصعب تحديده كيميائيًا.

يتم عرض أمثلة على الملوثات الرئيسية المرتبطة ببعض مصادر تلوث الهواء الصناعي في الجدول 1 (Economopoulos 1993).

الجدول 1. ملوثات الغلاف الجوي الشائعة ومصادرها

الفئة

مصدر

الملوثات المنبعثة

زراعة

حرق مفتوح

SPM ، CO ، VOC

التعدين و
المحاجر

استخراج الفحم

النفط الخام
وإنتاج الغاز الطبيعي

تعدين الخامات غير الحديدية

استخراج الحجر

SPM ، SO2، لاx، المركبات العضوية المتطايرة

SO2

SPM ، Pb

SPM

تصنيع

الأطعمة والمشروبات والتبغ

صناعة المنسوجات والجلود

المنتجات الخشبية

المنتجات الورقية والطباعة

SPM ، CO ، VOC ، H2S

SPM ، المركبات العضوية المتطايرة

SPM ، المركبات العضوية المتطايرة

SPM ، SO2، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة ، ح2S ، R-SH

صناعة
من المواد الكيميائية

أنهيدريد الفثاليك

الكلور القلوي

حامض الهيدروكلوريك

حمض الهيدروفلوريك

حامض الكبريتيك

حمض النيتريك

حمض الفسفوريك

أكسيد الرصاص والأصباغ

غاز الأمونيا

كربونات الصوديوم

كربيد الكالسيوم

حمض الأديبيك

ألكيل الرصاص

أنهيدريد الماليك و
حمض التريفثاليك

الأسمدة و
إنتاج مبيدات الآفات

نترات الأمونيوم

كبريتات الأمونيوم

الراتنجات الاصطناعية والبلاستيك
المواد والألياف

دهانات ، ورنيشات ، ورنيش

صابون

أسود الكربون وحبر الطباعة

التراينيتروتولوين

SPM ، SO2، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة

Cl2

حمض كلور الماء HCL

HF ، SiF4

SO2، وبالتالي3

لاx

SPM ، ف2

SPM ، Pb

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة ، NH3

SPM ، نيو هامبشاير3

SPM

SPM ، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة

Pb

ثاني أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة

SPM ، نيو هامبشاير3

SPM ، نيو هامبشاير3، HNO3

المركبات العضوية المتطايرة

SPM ، المركبات العضوية المتطايرة ، H2S ، CS2

SPM ، المركبات العضوية المتطايرة

SPM

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة ، ح2S

SPM ، SO2، لاx، وبالتالي3، HNO3

مصافي البترول

منتجات متنوعة
البترول والفحم

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة

معدن غير فلزي
تصنيع المنتجات

منتجات الزجاج

منتجات الطين الإنشائية

الأسمنت والجير والجص

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة ، F

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة ، F2

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون

الصناعات المعدنية الأساسية

حديد وفولاذ

الصناعات غير الحديدية

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة ، الرصاص

SPM ، SO2، F ، Pb

توليد الطاقة

الكهرباء والغاز والبخار

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة ، SO3، الرصاص

البيع بالجملة و
تجارة التجزئة

تخزين الوقود وعمليات التعبئة

المركبات العضوية المتطايرة

المواصلات والنقل

 

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة ، الرصاص

خدمات المجتمع

محارق البلدية

SPM ، SO2، لاx، أول أكسيد الكربون ، المركبات العضوية المتطايرة ، الرصاص

المصدر: Economopoulos 1993

خطط تنفيذ الهواء النظيف

تهدف إدارة جودة الهواء إلى الحفاظ على جودة البيئة من خلال تحديد درجة التلوث المسموح بها ، وترك الأمر للسلطات المحلية والملوثين لوضع وتنفيذ إجراءات لضمان عدم تجاوز هذه الدرجة من التلوث. ومن الأمثلة على التشريعات في هذا النهج اعتماد معايير جودة الهواء المحيط التي تستند ، في كثير من الأحيان ، إلى إرشادات جودة الهواء (منظمة الصحة العالمية 1987) للملوثات المختلفة ؛ هذه هي المستويات القصوى المقبولة للملوثات (أو المؤشرات) في المنطقة المستهدفة (على سبيل المثال ، على مستوى الأرض في نقطة محددة في المجتمع) ويمكن أن تكون إما معايير أولية أو ثانوية. المعايير الأولية (منظمة الصحة العالمية 1980) هي المستويات القصوى المتوافقة مع هامش أمان مناسب ومع الحفاظ على الصحة العامة ، ويجب الالتزام بها في غضون فترة زمنية محددة ؛ المعايير الثانوية هي تلك التي تعتبر ضرورية للحماية من الآثار الضارة المعروفة أو المتوقعة بخلاف المخاطر الصحية (بشكل أساسي على الغطاء النباتي) ويجب الالتزام بها "في غضون فترة زمنية معقولة". معايير جودة الهواء هي قيم قصيرة أو متوسطة أو طويلة الأجل صالحة لمدة 24 ساعة في اليوم ، 7 أيام في الأسبوع ، وللتعرض الشهري أو الموسمي أو السنوي لجميع الكائنات الحية (بما في ذلك المجموعات الفرعية الحساسة مثل الأطفال وكبار السن والأشخاص). مريضة) وكذلك الأشياء غير الحية ؛ وهذا يتناقض مع المستويات القصوى المسموح بها للتعرض المهني ، والتي تتعلق بالتعرض الأسبوعي الجزئي (على سبيل المثال ، 8 ساعات في اليوم ، 5 أيام في الأسبوع) للعمال البالغين ومن المفترض أنهم يتمتعون بصحة جيدة.

التدابير النموذجية في إدارة جودة الهواء هي تدابير التحكم في المصدر ، على سبيل المثال ، إنفاذ استخدام المحولات الحفازة في المركبات أو معايير الانبعاثات في المحارق ، وتخطيط استخدام الأراضي وإغلاق المصانع أو تقليل حركة المرور أثناء الظروف الجوية غير المواتية . تؤكد أفضل إدارة لجودة الهواء على وجوب تقليل انبعاثات ملوثات الهواء إلى الحد الأدنى ؛ يتم تعريف هذا بشكل أساسي من خلال معايير الانبعاثات لمصادر واحدة لتلوث الهواء ويمكن تحقيقه للمصادر الصناعية ، على سبيل المثال ، من خلال الأنظمة المغلقة والمجمعات عالية الكفاءة. معيار الانبعاث هو حد لكمية أو تركيز الملوث المنبعث من المصدر. يتطلب هذا النوع من التشريعات قرارًا ، لكل صناعة ، بشأن أفضل الوسائل للتحكم في انبعاثاتها (أي تحديد معايير الانبعاثات).

الهدف الأساسي لإدارة تلوث الهواء هو استنباط خطة تنفيذ الهواء النظيف (أو خطة للحد من تلوث الهواء) (Schwela and Köth-Jahr 1994) والتي تتكون من العناصر التالية:

  • وصف المنطقة فيما يتعلق بالتضاريس والأرصاد الجوية والاقتصاد الاجتماعي
  • جرد الانبعاثات
  • مقارنة مع معايير الانبعاث
  • جرد تركيزات ملوثات الهواء
  • تركيزات محاكية لملوثات الهواء
  • مقارنة بمعايير جودة الهواء
  • جرد الآثار على الصحة العامة والبيئة
  • التحليل السببي
  • تدابير الرقابة
  • تكلفة تدابير الرقابة
  • تكلفة الصحة العامة والآثار البيئية
  • تحليل التكلفة والفوائد (تكاليف التحكم مقابل تكاليف الجهود)
  • تخطيط النقل واستخدام الأراضي
  • خطة الإنفاذ التزام الموارد
  • توقعات للمستقبل بشأن السكان والمرور والصناعات واستهلاك الوقود
  • استراتيجيات للمتابعة.

 

سيتم وصف بعض هذه القضايا أدناه.

جرد الانبعاثات؛ مقارنة مع معايير الانبعاث

قائمة جرد الانبعاثات هي قائمة كاملة للمصادر في منطقة معينة وانبعاثاتها الفردية ، مقدرة بأكبر قدر ممكن من الدقة من جميع مصادر الانبعاث والخط والمنطقة (المنتشرة). عند مقارنة هذه الانبعاثات بمعايير الانبعاثات الموضوعة لمصدر معين ، يتم إعطاء تلميحات أولية حول تدابير التحكم المحتملة في حالة عدم الامتثال لمعايير الانبعاثات. يعمل جرد الانبعاثات أيضًا على تقييم قائمة أولويات المصادر المهمة وفقًا لكمية الملوثات المنبعثة ، ويشير إلى التأثير النسبي للمصادر المختلفة - على سبيل المثال ، حركة المرور مقارنة بالمصادر الصناعية أو السكنية. يسمح جرد الانبعاثات أيضًا بتقدير تركيزات ملوثات الهواء لتلك الملوثات التي يصعب إجراء قياسات التركيز المحيطة بها أو تكون باهظة التكلفة.

حصر تركيزات ملوثات الهواء ؛ مقارنة مع معايير جودة الهواء

يلخص جرد تركيزات ملوثات الهواء نتائج رصد ملوثات الهواء المحيط من حيث المتوسطات السنوية والنسب المئوية واتجاهات هذه الكميات. تشمل المركبات المقاسة لمثل هذا المخزون ما يلي:

  • ثاني أكسيد الكبريت
  • أكاسيد النيتروجين
  • الجسيمات العالقة
  • أول أكسيد الكربون
  • الأوزون
  • المعادن الثقيلة (Pb ، Cd ، Ni ، Cu ، Fe ، As ، Be)
  • الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات: بنزو (a)بيرين ، بنزو (e)بيرين ، بنزو (a)أنثراسين ، ديبنزو (آه)أنثراسين ، بنزوغي)البيريلين ، التاج
  • المركبات العضوية المتطايرة: n-هكسان ، بنزين ، 3-ميثيل هكسان ، n- هيبتان ، تولوين ، أوكتان ، إيثيل بنزين زيلين (س- ، م- ، ع-), n- نونان ، إيزوبروبيل بنزين ، بروبيل بنزين ، n-2- / 3- / 4-إيثيل تولوين ، 1,2,4،1,3,5،1,1,1- / XNUMX،XNUMX،XNUMX-ثلاثي ميثيل بنزين ، ثلاثي كلورو ميثان ، XNUMX،XNUMX،XNUMX ثلاثي كلورو الإيثان ، رباعي كلورو ميثان ، ثلاثي / رباعي كلورو إيثين.

 

تشير مقارنة تركيزات ملوثات الهواء مع معايير أو إرشادات جودة الهواء ، إن وجدت ، إلى مجالات المشاكل التي يجب إجراء تحليل سببي لها من أجل معرفة المصادر المسؤولة عن عدم الامتثال. يجب استخدام نمذجة التشتت في إجراء هذا التحليل السببي (انظر "تلوث الهواء: نمذجة تشتت ملوثات الهواء"). الأجهزة والإجراءات المستخدمة في مراقبة تلوث الهواء المحيط اليوم موصوفة في "مراقبة جودة الهواء".

تركيزات محاكية لملوثات الهواء ؛ مقارنة مع معايير جودة الهواء

بدءًا من جرد الانبعاثات ، مع وجود آلاف المركبات التي لا يمكن رصدها جميعًا في الهواء المحيط لأسباب اقتصادية ، يمكن أن يساعد استخدام نمذجة التشتت في تقدير تركيزات المركبات "الغريبة". باستخدام معلمات الأرصاد الجوية المناسبة في نموذج تشتت مناسب ، يمكن تقدير المتوسطات والنسب المئوية السنوية ومقارنتها بمعايير أو إرشادات جودة الهواء ، إن وجدت.

جرد الآثار على الصحة العامة والبيئة؛ التحليل السببي

مصدر آخر مهم للمعلومات هو حصر الآثار (Ministerium für Umwelt 1993) ، والذي يتكون من نتائج الدراسات الوبائية في منطقة معينة وتأثيرات تلوث الهواء الملحوظ في المستقبلات البيولوجية والمادية مثل ، على سبيل المثال ، النباتات والحيوانات والبناء المعادن وأحجار البناء. يجب تحليل الآثار المرصودة المنسوبة إلى تلوث الهواء سببيًا فيما يتعلق بالمكون المسؤول عن تأثير معين - على سبيل المثال ، زيادة انتشار التهاب الشعب الهوائية المزمن في منطقة ملوثة. إذا تم إصلاح المركب أو المركبات في تحليل سببي (التحليل السببي المركب) ، فيجب إجراء تحليل ثان لمعرفة المصادر المسؤولة (تحليل المصدر السببي).

تدابير الرقابة؛ تكلفة إجراءات التحكم

تشمل إجراءات التحكم في المنشآت الصناعية أجهزة لتنظيف الهواء مناسبة ومصممة جيدًا ومثبتة جيدًا وتعمل بكفاءة ويتم صيانتها ، وتسمى أيضًا أجهزة الفصل أو المجمعات. يمكن تعريف الفاصل أو المجمع على أنه "جهاز لفصل أي واحد أو أكثر مما يلي عن الوسط الغازي الذي يتم فيه تعليق أو خلط: الجسيمات الصلبة (فواصل المرشح والغبار) ، والجسيمات السائلة (المرشح وفاصل القطرات) و الغازات (أجهزة تنقية الغاز) ". الأنواع الأساسية لمعدات التحكم في تلوث الهواء (التي تمت مناقشتها بمزيد من التفصيل في "التحكم في تلوث الهواء") هي كما يلي:

  • للمواد الجسيمية: أجهزة الفصل بالقصور الذاتي (مثل الأعاصير الحلزونية) ؛ مرشحات النسيج (الأكياس البلاستيكية) ؛ المرسبات الكهروستاتيكية؛ المجمعات الرطبة (أجهزة الغسل)
  • بالنسبة للملوثات الغازية: المجمعات الرطبة (أجهزة الغسل) ؛ وحدات الامتزاز (مثل أسرة الامتزاز) ؛ الحارق اللاحق ، والتي يمكن أن تعمل مباشرة (حرق حراري) أو حفزية (احتراق تحفيزي).

 

يمكن استخدام المجمعات الرطبة (أجهزة غسل الغاز) لتجميع الملوثات الغازية والجسيمات في نفس الوقت. أيضًا ، يمكن لأنواع معينة من أجهزة الاحتراق حرق الغازات والأبخرة القابلة للاحتراق وكذلك بعض الهباء الجوي القابل للاحتراق. اعتمادًا على نوع النفايات السائلة ، يمكن استخدام مجمّع واحد أو مجموعة من أكثر من مجمّع واحد.

يعتمد التحكم في الروائح التي يمكن التعرف عليها كيميائيًا على التحكم في العامل (العوامل) الكيميائية التي تنبعث منها (على سبيل المثال ، عن طريق الامتصاص ، عن طريق الحرق). ومع ذلك ، عندما لا يتم تعريف الرائحة كيميائيًا أو يتم العثور على العامل المنتج عند مستويات منخفضة للغاية ، يمكن استخدام تقنيات أخرى ، مثل الإخفاء (بواسطة عامل أقوى وأكثر قبولًا وغير ضار) أو مضاهاة (عن طريق مادة مضافة تتعارض أو جزئيًا يحيد الرائحة الكريهة).

يجب أن يوضع في الاعتبار أن التشغيل والصيانة الملائمين لا غنى عنهما لضمان الكفاءة المتوقعة من المجمع. يجب ضمان ذلك في مرحلة التخطيط ، سواء من وجهة النظر الفنية أو المالية. يجب عدم التغاضي عن متطلبات الطاقة. عند اختيار جهاز لتنقية الهواء ، لا يجب مراعاة التكلفة الأولية فحسب ، بل أيضًا تكاليف التشغيل والصيانة. عند التعامل مع ملوثات عالية السمية ، يجب ضمان كفاءة عالية ، بالإضافة إلى إجراءات خاصة للصيانة والتخلص من النفايات.

فيما يلي إجراءات الرقابة الأساسية في المنشآت الصناعية:

استبدال المواد. أمثلة: استبدال المذيبات الأقل سمية بالمذيبات شديدة السمية المستخدمة في بعض العمليات الصناعية ؛ استخدام أنواع الوقود التي تحتوي على نسبة منخفضة من الكبريت (مثل الفحم المغسول) ، مما يؤدي إلى تقليل مركبات الكبريت وما إلى ذلك.

تعديل أو تغيير العملية أو المعدات الصناعية. أمثلة: في صناعة الصلب ، التغيير من الركاز الخام إلى الخام الملبد الحبيبي (لتقليل الغبار المنبعث أثناء مناولة الركاز) ؛ استخدام الأنظمة المغلقة بدلاً من الأنظمة المفتوحة ؛ تغيير أنظمة تسخين الوقود إلى أنظمة بخار أو ماء ساخن أو أنظمة كهربائية ؛ استخدام المحفزات في مخارج هواء العادم (عمليات الاحتراق) وما إلى ذلك.

قد تؤدي التعديلات في العمليات ، وكذلك في تخطيط المصنع ، إلى تسهيل و / أو تحسين ظروف تشتت وجمع الملوثات. على سبيل المثال ، قد يسهل تصميم مصنع مختلف تركيب نظام عادم محلي ؛ قد يسمح أداء العملية بمعدل أقل باستخدام مُجمع معين (مع وجود قيود على الحجم ولكنه مناسب بخلاف ذلك). ترتبط تعديلات العملية التي تركز على مصادر النفايات السائلة المختلفة ارتباطًا وثيقًا بحجم النفايات السائلة المعالجة ، وتزداد كفاءة بعض معدات تنظيف الهواء مع تركيز الملوثات في النفايات السائلة. قد يكون لكل من استبدال المواد وتعديل العمليات قيود فنية و / أو اقتصادية ، وينبغي النظر في هذه القيود.

التدبير المنزلي والتخزين المناسب. أمثلة: الصرف الصحي الصارم في معالجة المنتجات الغذائية والحيوانية ؛ تجنب التخزين المكشوف للمواد الكيميائية (على سبيل المثال ، أكوام الكبريت) أو المواد المتربة (مثل الرمل) ، أو ، في حالة فشل ذلك ، رش أكوام الجسيمات السائبة بالماء (إن أمكن) أو تطبيق الطلاءات السطحية (على سبيل المثال ، عوامل الترطيب ، البلاستيك) لأكوام المواد التي يحتمل أن تنبعث منها ملوثات.

التخلص المناسب من النفايات. أمثلة: تجنب تراكم النفايات الكيميائية ببساطة (مثل القصاصات من مفاعلات البلمرة) ، وكذلك إغراق المواد الملوثة (الصلبة أو السائلة) في مجاري المياه. لا تتسبب هذه الممارسة الأخيرة في تلوث المياه فحسب ، بل يمكن أن تخلق أيضًا مصدرًا ثانويًا لتلوث الهواء ، كما هو الحال في حالة النفايات السائلة من مصانع عجينة الكبريتات ، والتي تطلق الملوثات الغازية ذات الرائحة الكريهة.

الصيانة. مثال: تنتج محركات الاحتراق الداخلي التي تتم صيانتها جيدًا وضبطها جيدًا كميات أقل من أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات.

ممارسات العمل. مثال: مراعاة الأحوال الجوية وخاصة الرياح عند رش المبيدات.

عن طريق القياس مع الممارسات المناسبة في مكان العمل ، يمكن للممارسات الجيدة على مستوى المجتمع أن تساهم في التحكم في تلوث الهواء - على سبيل المثال ، التغييرات في استخدام السيارات (المزيد من النقل الجماعي والسيارات الصغيرة وما إلى ذلك) والتحكم في مرافق التدفئة (أفضل عزل المباني من أجل أن تتطلب تدفئة أقل وأنواع وقود أفضل وما إلى ذلك).

تدابير التحكم في انبعاثات المركبات هي برامج فحص وصيانة إلزامية كافية وفعالة يتم فرضها على أسطول السيارات الحالي ، وبرامج إنفاذ استخدام المحولات الحفازة في السيارات الجديدة ، والاستبدال العدواني للسيارات التي تعمل بالطاقة الشمسية / بالبطارية للسيارات التي تعمل بالوقود وتنظيم حركة المرور على الطرق ومفاهيم النقل وتخطيط استخدام الأراضي.

يتم التحكم في انبعاثات السيارات من خلال التحكم في الانبعاثات لكل ميل يتم قطعه بالسيارة (VMT) وعن طريق التحكم في VMT نفسها (Walsh 1992). يمكن تقليل الانبعاثات لكل VMT من خلال التحكم في أداء السيارة - الأجهزة والصيانة - لكل من السيارات الجديدة وقيد الاستخدام. يمكن التحكم في تكوين الوقود للبنزين المحتوي على الرصاص عن طريق تقليل محتوى الرصاص أو الكبريت ، والذي له أيضًا تأثير مفيد على تقليل انبعاثات HC من المركبات. إن خفض مستويات الكبريت في وقود الديزل كوسيلة لخفض انبعاثات جسيمات الديزل له تأثير مفيد إضافي يتمثل في زيادة إمكانية التحكم التحفيزي في جسيمات الديزل وانبعاثات الهيدروكربونات العضوية.

أداة إدارة مهمة أخرى لتقليل انبعاثات المركبات التبخرية وإعادة التزود بالوقود هي التحكم في تطاير البنزين. يمكن أن يؤدي التحكم في تقلب الوقود إلى تقليل انبعاثات HC التبخرية بشكل كبير. يقلل استخدام المضافات المؤكسدة في البنزين من عوادم الهيدروكربونات وثاني أكسيد الكربون طالما لم يتم زيادة تقلب الوقود.

يعد تقليل VMT وسيلة إضافية للتحكم في انبعاثات المركبات من خلال استراتيجيات التحكم مثل

  • استخدام وسائل نقل أكثر كفاءة
  • زيادة متوسط ​​عدد الركاب لكل سيارة
  • نشر أحمال المرور القصوى المزدحمة
  • تقليل الطلب على السفر.

 

في حين أن مثل هذه الأساليب تعزز الحفاظ على الوقود ، إلا أنها لم يتم قبولها من قبل عامة الناس ، ولم تحاول الحكومات بجدية تنفيذها.

كل هذه الحلول التكنولوجية والسياسية لمشكلة السيارات باستثناء استبدال السيارات الكهربائية يقابلها نمو في عدد المركبات بشكل متزايد. لا يمكن حل مشكلة السيارة إلا إذا تمت معالجة مشكلة النمو بطريقة مناسبة.

تكلفة الصحة العامة والآثار البيئية ؛ تحليل التكاليف والفوائد

يعتبر تقدير تكاليف الصحة العامة والآثار البيئية أصعب جزء في خطة تنفيذ الهواء النظيف ، حيث يصعب تقدير قيمة التخفيض مدى الحياة للأمراض المسببة للإعاقة ومعدلات الدخول إلى المستشفى وساعات العمل الضائعة. ومع ذلك ، فإن هذا التقدير والمقارنة مع تكلفة تدابير التحكم ضروريان للغاية من أجل تحقيق التوازن بين تكاليف تدابير التحكم وتكاليف عدم اتخاذ مثل هذا الإجراء ، من حيث الصحة العامة والآثار البيئية.

النقل وتخطيط استخدام الأراضي

ترتبط مشكلة التلوث ارتباطًا وثيقًا باستخدام الأراضي والنقل ، بما في ذلك قضايا مثل التخطيط المجتمعي وتصميم الطرق والتحكم في حركة المرور والنقل الجماعي ؛ لشواغل الديموغرافيا والتضاريس والاقتصاد ؛ والشواغل الاجتماعية (Venzia 1977). بشكل عام ، تعاني التجمعات الحضرية سريعة النمو من مشاكل تلوث حادة بسبب سوء استخدام الأراضي وممارسات النقل. يشمل تخطيط النقل للتحكم في تلوث الهواء ضوابط النقل وسياسات النقل وتكاليف النقل الجماعي والازدحام على الطرق السريعة. ضوابط النقل لها تأثير مهم على عامة الناس من حيث الإنصاف والقمع والاضطراب الاجتماعي والاقتصادي - على وجه الخصوص ، ضوابط النقل المباشرة مثل قيود السيارات وقيود البنزين وخفض انبعاثات المركبات. يمكن تقدير تخفيضات الانبعاثات الناتجة عن الضوابط المباشرة والتحقق منها بشكل موثوق. تعتمد ضوابط النقل غير المباشر ، مثل تقليل أميال المركبات التي يتم قطعها عن طريق تحسين أنظمة النقل الجماعي ، ولوائح تحسين تدفق حركة المرور ، واللوائح الخاصة بساحات وقوف السيارات ، وضرائب الطرق والبنزين ، وأذونات استخدام السيارات ، وحوافز النهج التطوعية في الغالب على التجارب السابقة و- تجربة الخطأ ، وتضمين العديد من أوجه عدم اليقين عند محاولة تطوير خطة نقل قابلة للتطبيق.

يمكن أن تؤثر خطط العمل الوطنية التي تفرض ضوابط نقل غير مباشرة على النقل وتخطيط استخدام الأراضي فيما يتعلق بالطرق السريعة ومواقف السيارات ومراكز التسوق. إن التخطيط طويل المدى لنظام النقل والمنطقة المتأثرة به سيمنع التدهور الكبير في جودة الهواء ويتيح الامتثال لمعايير جودة الهواء. يعتبر النقل الجماعي على الدوام حلاً محتملاً لمشاكل تلوث الهواء في المناطق الحضرية. سيؤدي اختيار نظام النقل الجماعي لخدمة منطقة والتقسيمات النمطية المختلفة بين استخدام الطرق السريعة وخدمة الحافلات أو السكك الحديدية في النهاية إلى تغيير أنماط استخدام الأراضي. يوجد انقسام مثالي يقلل من تلوث الهواء ؛ ومع ذلك ، قد لا يكون هذا مقبولاً عند أخذ العوامل غير البيئية في الاعتبار.

يُطلق على السيارة اسم أكبر مولد للعوامل الخارجية الاقتصادية المعروفة على الإطلاق. بعض هذه العوامل ، مثل الوظائف والتنقل ، إيجابية ، لكن السلبيات ، مثل تلوث الهواء ، والحوادث التي تؤدي إلى الوفاة والإصابة ، وتلف الممتلكات ، والضوضاء ، وضياع الوقت ، والتفاقم ، تؤدي إلى الاستنتاج بأن النقل ليس كذلك. صناعة تكلفة متناقصة في المناطق الحضرية. تكاليف الازدحام على الطرق السريعة هي عوامل خارجية أخرى ؛ ومع ذلك ، يصعب تحديد الوقت الضائع وتكاليف الازدحام. لا يمكن الحصول على تقييم حقيقي لأنماط النقل المتنافسة ، مثل النقل الجماعي ، إذا كانت تكاليف السفر لرحلات العمل لا تشمل تكاليف الازدحام.

يشمل تخطيط استخدام الأراضي للتحكم في تلوث الهواء رموز تقسيم المناطق ومعايير الأداء ، وضوابط استخدام الأراضي ، وتطوير الإسكان والأراضي ، وسياسات تخطيط استخدام الأراضي. كان تقسيم استخدام الأراضي هو المحاولة الأولية لإنجاز حماية الناس وممتلكاتهم وفرصهم الاقتصادية. ومع ذلك ، فإن الطبيعة الشاملة لملوثات الهواء تتطلب أكثر من الفصل المادي للصناعات والمناطق السكنية لحماية الفرد. لهذا السبب ، تم إدخال معايير الأداء التي تستند في البداية إلى الجماليات أو القرارات النوعية في بعض رموز تقسيم المناطق في محاولة لتحديد المعايير لتحديد المشكلات المحتملة.

يجب تحديد قيود القدرة الاستيعابية للبيئة لتخطيط استخدام الأراضي على المدى الطويل. بعد ذلك ، يمكن تطوير ضوابط استخدام الأراضي التي ستوزع القدرة بشكل عادل على الأنشطة المحلية المرغوبة. تشمل ضوابط استخدام الأراضي أنظمة التصاريح لمراجعة المصادر الثابتة الجديدة ، وتنظيم تقسيم المناطق بين المناطق الصناعية والسكنية ، والتقييد عن طريق الارتفاق أو شراء الأرض ، والتحكم في موقع المستقبل ، وتقسيم مناطق كثافة الانبعاثات ، ولوائح تخصيص الانبعاثات.

تهدف سياسات الإسكان إلى جعل ملكية المنازل متاحة للكثيرين ممن لا يستطيعون تحمل تكاليفها (مثل الحوافز الضريبية وسياسات الرهن العقاري) تحفز الزحف العمراني وتثبط بشكل غير مباشر التنمية السكنية عالية الكثافة. لقد أثبتت هذه السياسات الآن أنها كارثية بيئيًا ، حيث لم يتم إعطاء أي اعتبار للتطوير المتزامن لأنظمة النقل الفعالة لتلبية احتياجات العديد من المجتمعات الجديدة التي يتم تطويرها. الدرس المستفاد من هذا التطور هو أن البرامج التي تؤثر على البيئة يجب أن تكون منسقة ، وأن يتم التخطيط الشامل على المستوى الذي تحدث فيه المشكلة وعلى نطاق واسع بما يكفي ليشمل النظام بأكمله.

يجب فحص تخطيط استخدام الأراضي على المستوى الوطني ، أو الإقليمي أو مستوى الولاية ، والمستوى الإقليمي والمحلي لضمان حماية البيئة على المدى الطويل. تبدأ البرامج الحكومية عادةً بتحديد مواقع محطات توليد الطاقة ، ومواقع استخراج المعادن ، وتقسيم المناطق الساحلية والصحراء ، والجبال أو غيرها من التنمية الترفيهية. نظرًا لأن تعدد الحكومات المحلية في منطقة معينة لا يمكنها التعامل بشكل مناسب مع المشكلات البيئية الإقليمية ، يجب على الحكومات أو الوكالات الإقليمية تنسيق تنمية الأراضي وأنماط الكثافة من خلال الإشراف على الترتيب المكاني وموقع البناء الجديد والاستخدام ومرافق النقل. يجب أن يكون استخدام الأراضي وتخطيط النقل مترابطًا مع إنفاذ اللوائح للحفاظ على جودة الهواء المطلوبة. من الناحية المثالية ، يجب التخطيط للسيطرة على تلوث الهواء من قبل نفس الوكالة الإقليمية التي تقوم بتخطيط استخدام الأراضي بسبب العوامل الخارجية المتداخلة المرتبطة بكلتا القضيتين.

خطة الإنفاذ ، الالتزام بالموارد

يجب أن تحتوي خطة تنفيذ الهواء النظيف دائمًا على خطة تنفيذ تشير إلى كيفية تنفيذ تدابير التحكم. وهذا يعني أيضًا التزامًا بالموارد والذي ، وفقًا لمبدأ الملوث يدفع ، سيحدد ما يجب على الملوث تنفيذه وكيف ستساعد الحكومة الملوث في الوفاء بالالتزام.

توقعات للمستقبل

بمعنى الخطة الاحترازية ، يجب أن تتضمن خطة تنفيذ الهواء النظيف أيضًا تقديرات للاتجاهات في السكان وحركة المرور والصناعات واستهلاك الوقود من أجل تقييم الاستجابات للمشاكل المستقبلية. سيؤدي هذا إلى تجنب الضغوط المستقبلية من خلال فرض التدابير قبل وقت طويل من المشكلات المتخيلة.

استراتيجيات للمتابعة

تتكون استراتيجية متابعة إدارة جودة الهواء من خطط وسياسات حول كيفية تنفيذ خطط تنفيذ الهواء النظيف في المستقبل.

دور تقييم الأثر البيئي

تقييم الأثر البيئي (EIA) هو عملية تقديم بيان مفصل من قبل الوكالة المسؤولة عن الأثر البيئي للإجراء المقترح الذي يؤثر بشكل كبير على جودة البيئة البشرية (Lee 1993). تقييم التأثير البيئي هو أداة للوقاية تهدف إلى مراعاة البيئة البشرية في مرحلة مبكرة من تطوير برنامج أو مشروع.

تقييم الأثر البيئي مهم بشكل خاص للبلدان التي تطور مشاريع في إطار إعادة التوجيه الاقتصادي وإعادة الهيكلة. أصبح تقييم التأثير البيئي تشريعًا في العديد من البلدان المتقدمة ويتم تطبيقه الآن بشكل متزايد في البلدان النامية والاقتصادات التي تمر بمرحلة انتقالية.

تقييم التأثير البيئي تكاملي بمعنى التخطيط والإدارة البيئية الشاملة مع الأخذ في الاعتبار التفاعلات بين الوسائط البيئية المختلفة. من ناحية أخرى ، يدمج تقييم التأثير البيئي تقدير النتائج البيئية في عملية التخطيط وبالتالي يصبح أداة للتنمية المستدامة. يجمع تقييم الأثر البيئي أيضًا بين الخصائص الفنية والتشاركية حيث يقوم بجمع وتحليل وتطبيق البيانات العلمية والتقنية مع مراعاة مراقبة الجودة وضمان الجودة ، ويؤكد على أهمية الاستشارات قبل إجراءات الترخيص بين الوكالات البيئية والجمهور والتي يمكن أن تتأثر بمشروعات معينة . يمكن اعتبار خطة تنفيذ الهواء النظيف كجزء من إجراء تقييم التأثير البيئي بالرجوع إلى الهواء.

 

الرجوع

الهدف من نمذجة تلوث الهواء هو تقدير تركيزات الملوثات الخارجية التي تسببها ، على سبيل المثال ، عمليات الإنتاج الصناعي أو الإطلاق العرضي أو حركة المرور. تُستخدم نمذجة تلوث الهواء للتأكد من التركيز الكلي للمادة الملوثة ، وكذلك لإيجاد سبب المستويات المرتفعة غير العادية. بالنسبة للمشروعات في مرحلة التخطيط ، يمكن تقدير المساهمة الإضافية للعبء الحالي مقدمًا ، ويمكن تحسين ظروف الانبعاث.

الشكل 1. النظام العالمي لرصد البيئة / إدارة تلوث الهواء

EPC020F1

اعتمادًا على معايير جودة الهواء المحددة للملوثات المعنية ، فإن القيم المتوسطة السنوية أو تركيزات الذروة في الوقت القصير هي موضع اهتمام. عادة يجب تحديد التركيزات في الأماكن التي ينشط فيها الناس - أي بالقرب من السطح على ارتفاع حوالي مترين فوق سطح الأرض.

العوامل التي تؤثر على تشتت الملوثات

هناك نوعان من المعلمات التي تؤثر على تشتت الملوثات: معلمات المصدر ومعلمات الأرصاد الجوية. بالنسبة لمعلمات المصدر ، تتناسب التركيزات مع كمية الملوثات المنبعثة. إذا كان الأمر يتعلق بالغبار ، فيجب أن يكون قطر الجسيم معروفًا لتحديد ترسيب وترسيب المادة (VDI 1992). نظرًا لأن التركيزات السطحية أقل مع ارتفاع أكبر للمكدس ، يجب أيضًا معرفة هذه المعلمة. بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد التركيزات على الكمية الإجمالية لغاز العادم ، وكذلك على درجة حرارته وسرعته. إذا تجاوزت درجة حرارة غاز العادم درجة حرارة الهواء المحيط ، فسيكون الغاز عرضة للطفو الحراري. سرعة العادم ، والتي يمكن حسابها من قطر المكدس الداخلي وحجم غاز العادم ، ستسبب طفوًا ديناميكيًا للزخم. يمكن استخدام الصيغ التجريبية لوصف هذه الميزات (VDI 1985 ؛ Venkatram and Wyngaard 1988). يجب التأكيد على أنه ليس كتلة الملوث المعني ولكن كتلة الغاز الكلي هي المسؤولة عن طفو الزخم الحراري والديناميكي.

عوامل الأرصاد الجوية التي تؤثر على تشتت الملوثات هي سرعة الرياح واتجاهها ، وكذلك التقسيم الحراري العمودي. يتناسب تركيز الملوث مع مقلوب سرعة الرياح. هذا يرجع بشكل رئيسي إلى النقل المتسارع. علاوة على ذلك ، يزداد الاختلاط المضطرب مع تزايد سرعة الرياح. نظرًا لأن الانعكاسات المزعومة (أي الحالات التي تزداد فيها درجة الحرارة مع الارتفاع) تعيق الخلط المضطرب ، يتم ملاحظة التركيزات القصوى على السطح أثناء التقسيم الطبقي عالي الاستقرار. على العكس من ذلك ، فإن حالات الحمل الحراري تكثف الخلط الرأسي وبالتالي تظهر أقل قيم تركيز.

عادةً ما تستند معايير جودة الهواء - على سبيل المثال ، القيم المتوسطة السنوية أو 98 في المائة - إلى الإحصائيات. وبالتالي ، هناك حاجة إلى بيانات السلاسل الزمنية لمعلمات الأرصاد الجوية ذات الصلة. من الناحية المثالية ، يجب أن تستند الإحصائيات إلى عشر سنوات من المراقبة. في حالة توفر سلاسل زمنية أقصر فقط ، يجب التأكد من أنها تمثيلية لفترة أطول. يمكن القيام بذلك ، على سبيل المثال ، من خلال تحليل السلاسل الزمنية الأطول من مواقع المراقبة الأخرى.

يجب أن تكون السلاسل الزمنية للأرصاد الجوية المستخدمة أيضًا ممثلة للموقع الذي تم النظر فيه - أي يجب أن تعكس الخصائص المحلية. هذا مهم بشكل خاص فيما يتعلق بمعايير جودة الهواء بناءً على أجزاء الذروة للتوزيع ، مثل 98 بالمائة. إذا لم تكن مثل هذه السلاسل الزمنية في متناول اليد ، فيمكن استخدام نموذج تدفق الأرصاد الجوية لحساب واحد من البيانات الأخرى ، كما سيتم وصفه أدناه.

 


 

برامج المراقبة الدولية

أقامت الوكالات الدولية مثل منظمة الصحة العالمية (WHO) ، والمنظمة العالمية للأرصاد الجوية (WMO) ، وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP) مشاريع للرصد والبحث من أجل توضيح القضايا التي ينطوي عليها تلوث الهواء وتعزيز التدابير لمنع زيادة تدهور الصحة العامة والظروف البيئية والمناخية.

يتم تنظيم ورعاية النظام العالمي لرصد البيئة GEMS / Air (WHO / UNEP 1993) من قبل منظمة الصحة العالمية وبرنامج الأمم المتحدة للبيئة وقد طور برنامجًا شاملاً لتوفير أدوات الإدارة العقلانية لتلوث الهواء (انظر الشكل 55.1. [EPC01FE] نواة هذا البرنامج هي قاعدة بيانات عالمية لتركيزات ملوثات الهواء في المناطق الحضرية لثاني أكسيد الكبريت والجسيمات العالقة والرصاص وأكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والأوزون. وعلى الرغم من أهمية قاعدة البيانات هذه ، فإن توفير أدوات الإدارة مثل أدلة قوائم الجرد السريع للانبعاثات والبرامج لنمذجة التشتت ، وتقديرات تعرض السكان ، وتدابير التحكم ، وتحليل التكلفة والعائد. وفي هذا الصدد ، يوفر GEMS / Air كتيبات مراجعة المنهجية (منظمة الصحة العالمية / برنامج الأمم المتحدة للبيئة 1994 ، 1995) ، وإجراء تقييمات عالمية لنوعية الهواء ، ويسهل المراجعة والتحقق من التقييمات ، يعمل كوسيط للبيانات / المعلومات ، وينتج المستندات الفنية لدعم جميع جوانب إدارة جودة الهواء ، ويسهل إنشاء الرصد وإجراء وتوزيع المراجعات السنوية على نطاق واسع ، وإنشاء أو تحديد مراكز التعاون الإقليمي و / أو الخبراء لتنسيق ودعم الأنشطة وفقًا لاحتياجات المناطق. (منظمة الصحة العالمية / برنامج الأمم المتحدة للبيئة 1992 ، 1993 ، 1995)

يوفر برنامج المراقبة العالمية للغلاف الجوي (GAW) (Miller and Soudine 1994) بيانات ومعلومات أخرى عن التركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية للغلاف الجوي واتجاهاتها ، بهدف فهم العلاقة بين تكوين الغلاف الجوي المتغير والتغيرات العالمية. والمناخ الإقليمي ، والانتقال بعيد المدى في الغلاف الجوي ، وترسب المواد التي يحتمل أن تكون ضارة على النظم الإيكولوجية الأرضية ، والمياه العذبة ، والبحرية ، والدورة الطبيعية للعناصر الكيميائية في الغلاف الجوي العالمي / المحيط / نظام الغلاف الحيوي ، والآثار البشرية المنشأ عليها. يتكون برنامج المراقبة العالمية للغلاف الجوي من أربعة مجالات نشاط: النظام العالمي لرصد الأوزون (GO3OS) ، والرصد العالمي لتكوين الغلاف الجوي الخلفي ، بما في ذلك شبكة رصد تلوث الهواء الخلفية (BAPMoN) ؛ التشتت ، والنقل ، والتحول الكيميائي ، وترسب ملوثات الغلاف الجوي على اليابسة والبحر على نطاقات زمنية ومكانية مختلفة ؛ تبادل الملوثات بين الغلاف الجوي والأجزاء البيئية الأخرى ؛ والمراقبة المتكاملة. أحد أهم جوانب المراقبة العالمية للغلاف الجوي هو إنشاء مراكز نشاط علمي لضمان الجودة للإشراف على جودة البيانات المنتجة في إطار المراقبة العالمية للغلاف الجوي.


 

 

مفاهيم نمذجة تلوث الهواء

كما ذكر أعلاه ، يعتمد تشتت الملوثات على ظروف الانبعاث والنقل والخلط المضطرب. إن استخدام المعادلة الكاملة التي تصف هذه الميزات يسمى نمذجة التشتت الأولير (Pielke 1984). من خلال هذا النهج ، يجب تحديد مكاسب وخسائر الملوثات المعنية في كل نقطة على شبكة مكانية وهمية وفي خطوات زمنية مميزة. نظرًا لأن هذه الطريقة معقدة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً في الكمبيوتر ، فلا يمكن عادةً التعامل معها بشكل روتيني. ومع ذلك ، بالنسبة للعديد من التطبيقات ، يمكن تبسيطها باستخدام الافتراضات التالية:

  • لا تغيير في ظروف الانبعاث مع مرور الوقت
  • لا تغيير في ظروف الأرصاد الجوية أثناء النقل
  • سرعة الرياح فوق 1 م / ث.

 

في هذه الحالة ، يمكن حل المعادلة المذكورة أعلاه تحليليًا. تصف الصيغة الناتجة عمودًا بتوزيع تركيز غاوسي ، وهو ما يسمى نموذج عمود غاوسي (VDI 1992). تعتمد معلمات التوزيع على ظروف الأرصاد الجوية ومسافة الريح وكذلك على ارتفاع المدخنة. يجب أن يتم تحديدها بشكل تجريبي (Venkatram and Wyngaard 1988). يمكن وصف الحالات التي تختلف فيها الانبعاثات و / أو بارامترات الأرصاد الجوية بمقدار كبير في الوقت و / أو المكان بواسطة نموذج النفث الغاوسي (VDI 1994). في ظل هذا النهج ، تنبعث نفث متميزة في خطوات زمنية محددة ، كل منها يتبع مساره الخاص وفقًا لظروف الأرصاد الجوية الحالية. في طريقها ، تنمو كل نفخة وفقًا للخلط المضطرب. يجب تحديد المعلمات التي تصف هذا النمو ، مرة أخرى ، من البيانات التجريبية (Venkatram and Wyngaard 1988). ومع ذلك ، يجب التأكيد على أنه لتحقيق هذا الهدف ، يجب أن تكون معلمات الإدخال متاحة بالقرار اللازم في الوقت و / أو المكان.

فيما يتعلق بالإطلاقات العرضية أو دراسات الحالة الفردية ، نموذج لاغرانج أو نموذج جسيم (المبدأ التوجيهي VDI 3945، الجزء 3) موصى به. وبالتالي فإن المفهوم هو حساب مسارات العديد من الجسيمات ، كل منها يمثل كمية ثابتة من الملوث المعني. تتكون المسارات الفردية من النقل بالرياح المتوسطة والاضطرابات العشوائية. نظرًا للجزء العشوائي ، فإن المسارات لا تتفق تمامًا ، ولكنها تصور الخليط بالاضطراب. من حيث المبدأ ، فإن نماذج لاغرانج قادرة على مراعاة ظروف الأرصاد الجوية المعقدة - على وجه الخصوص ، الرياح والاضطرابات ؛ يمكن استخدام الحقول المحسوبة بواسطة نماذج التدفق الموضحة أدناه لنمذجة تشتت لاغرانج.

نمذجة التشتت في التضاريس المعقدة

إذا كان لابد من تحديد تركيزات الملوثات في تضاريس منظمة ، فقد يكون من الضروري تضمين التأثيرات الطبوغرافية على تشتت الملوث في النمذجة. هذه التأثيرات ، على سبيل المثال ، هي النقل الذي يتبع الهيكل الطبوغرافي ، أو أنظمة الرياح الحرارية مثل نسمات البحر أو الرياح الجبلية ، والتي تغير اتجاه الرياح خلال النهار.

إذا حدثت مثل هذه التأثيرات على مقياس أكبر بكثير من منطقة النموذج ، يمكن النظر في التأثير باستخدام بيانات الأرصاد الجوية التي تعكس الخصائص المحلية. في حالة عدم توفر مثل هذه البيانات ، يمكن الحصول على البنية ثلاثية الأبعاد المؤثرة على التدفق حسب التضاريس باستخدام نموذج التدفق المقابل. بناءً على هذه البيانات ، يمكن تنفيذ نمذجة التشتت نفسها بافتراض التجانس الأفقي كما هو موضح أعلاه في حالة نموذج عمود غاوسي. ومع ذلك ، في الحالات التي تتغير فيها ظروف الرياح بشكل كبير داخل منطقة النموذج ، يجب أن تأخذ نمذجة التشتت نفسها في الاعتبار التدفق ثلاثي الأبعاد المتأثر بالبنية الطبوغرافية. كما ذكر أعلاه ، يمكن القيام بذلك باستخدام نموذج نفث غاوسي أو نموذج لاغرانج. هناك طريقة أخرى وهي إجراء نمذجة أويلر الأكثر تعقيدًا.

لتحديد اتجاه الرياح وفقًا للتضاريس الهيكلية الطوبوغرافية ، يمكن استخدام نمذجة التدفق المتسقة أو التشخيصية (Pielke 1984). باستخدام هذا النهج ، يتم ضبط التدفق على التضاريس عن طريق تغيير القيم الأولية بأقل قدر ممكن والحفاظ على اتساق كتلته. نظرًا لأن هذا نهج يؤدي إلى نتائج سريعة ، فيمكن استخدامه أيضًا لحساب إحصائيات الرياح لموقع معين إذا لم تتوفر ملاحظات. للقيام بذلك ، يتم استخدام إحصاءات الرياح الجيوستروفية (أي بيانات الهواء العلوي من مسابح خام).

ومع ذلك ، إذا كان لابد من النظر في أنظمة الرياح الحرارية بمزيد من التفصيل ، فيجب استخدام ما يسمى بالنماذج التنبؤية. اعتمادًا على مقياس منطقة النموذج وانحدارها ، يكون النهج الهيدروستاتيكي ، أو حتى النهج غير الهيدروستاتيكي الأكثر تعقيدًا ، مناسبًا (VDI 1981). تحتاج النماذج من هذا النوع إلى قدر كبير من طاقة الكمبيوتر ، فضلاً عن الكثير من الخبرة في التطبيق. تحديد التركيزات على أساس الوسائل السنوية ، بشكل عام ، غير ممكن مع هذه النماذج. بدلاً من ذلك ، يمكن إجراء دراسات الحالة الأسوأ من خلال مراعاة اتجاه واحد فقط للرياح وسرعة الرياح ومعلمات التقسيم الطبقي التي تؤدي إلى أعلى قيم تركيز السطح. إذا لم تتجاوز قيم أسوأ الحالات معايير جودة الهواء ، فلا داعي لمزيد من الدراسات التفصيلية.

الشكل 2. الهيكل الطبوغرافي لمنطقة النموذج

EPC30F1A

يوضح الشكل 2 والشكل 3 والشكل 4 كيف يمكن عرض نقل وتوزيع الملوثات فيما يتعلق بتأثير مناخات التضاريس والرياح المستمدة من النظر في ترددات الرياح السطحية والجيوستروفية.

الشكل 3. توزيعات التردد السطحي كما هو محدد من توزيع الترددات الأرضية

EPC30F1B

الشكل 4 - متوسط ​​تركيزات الملوثات السنوية لمنطقة افتراضية محسوبة من توزيع الترددات الأرضية لحقول الرياح غير المتجانسة

EPC30F1C

نمذجة التشتت في حالة المصادر المنخفضة

بالنظر إلى تلوث الهواء الناجم عن المصادر المنخفضة (مثل ارتفاعات المداخن بترتيب ارتفاع المبنى أو انبعاثات حركة المرور على الطرق) ، يجب مراعاة تأثير المباني المحيطة. سيتم احتجاز انبعاثات حركة المرور على الطرق إلى حد معين في الأخاديد في الشوارع. تم العثور على صيغ تجريبية لوصف هذا (Yamartino و Wiegand 1986).

الملوثات المنبعثة من كومة منخفضة تقع في مبنى سيتم التقاطها في الدوران على جانب لي من المبنى. يعتمد مدى دوران هذا اللي على ارتفاع وعرض المبنى ، وكذلك على سرعة الرياح. لذلك ، فإن الأساليب المبسطة لوصف تشتت الملوثات في مثل هذه الحالة ، بناءً على ارتفاع المبنى فقط ، ليست صالحة بشكل عام. تم الحصول على المدى الرأسي والأفقي لدوران اللي من دراسات نفق الرياح (Hosker 1985) ويمكن تنفيذه في نماذج تشخيصية متسقة الكتلة. بمجرد تحديد مجال التدفق ، يمكن استخدامه لحساب النقل والخلط المضطرب للملوث المنبعث. يمكن القيام بذلك عن طريق نمذجة تشتت لاغرانج أو أويلريان.

لا يمكن إجراء المزيد من الدراسات التفصيلية - المتعلقة بالإطلاقات العرضية ، على سبيل المثال - إلا باستخدام نماذج التدفق والتشتت غير الهيدروستاتيكي بدلاً من نهج التشخيص. نظرًا لأن هذا ، بشكل عام ، يتطلب طاقة كمبيوتر عالية ، يوصى باتباع نهج أسوأ الحالات كما هو موضح أعلاه قبل نمذجة إحصائية كاملة.

 

الرجوع

الأربعاء، مارس 09 2011 15: 40

رصد نوعية الهواء

تعني مراقبة جودة الهواء القياس المنتظم لملوثات الهواء المحيط من أجل التمكن من تقييم التعرض للمستقبلات المعرضة للخطر (مثل الأشخاص والحيوانات والنباتات والأعمال الفنية) على أساس المعايير والمبادئ التوجيهية المستمدة من التأثيرات المرصودة ، و / أو لتحديد مصدر تلوث الهواء (تحليل سببي).

تتأثر تركيزات ملوثات الهواء المحيط بالتباين المكاني أو الزمني لانبعاثات المواد الخطرة وديناميات انتشارها في الهواء. نتيجة لذلك ، تحدث تغيرات ملحوظة يومية وسنوية في التركيزات. من المستحيل عمليا تحديد كل هذه الاختلافات المختلفة في جودة الهواء بطريقة موحدة (بلغة إحصائية ، عدد سكان حالات جودة الهواء). وبالتالي ، فإن قياسات تركيزات ملوثات الهواء المحيط لها دائمًا طابع العينات المكانية أو الزمنية العشوائية.

تخطيط القياس

تتمثل الخطوة الأولى في تخطيط القياس في صياغة الغرض من القياس بأكبر قدر ممكن من الدقة. تتضمن الأسئلة المهمة ومجالات تشغيل مراقبة جودة الهواء ما يلي:

قياس المنطقة:

  • تحديد تمثيلي للتعرض في منطقة واحدة (المراقبة العامة للهواء)
  • قياس تمثيلي للتلوث الموجود مسبقًا في منطقة منشأة مخطط لها (تصريح ، TA Luft (تعليمات فنية ، هواء))
  • تحذير الضباب الدخاني (الضباب الدخاني الشتوي ، تركيزات الأوزون العالية)
  • قياسات في المناطق الساخنة لتلوث الهواء لتقدير أقصى تعرض للمستقبلات (EU-NO2 الدليل الإرشادي والقياسات في الأخاديد في الشوارع ، وفقًا للقانون الفيدرالي الألماني للتحكم في الانبعاثات)
  • التحقق من نتائج إجراءات واتجاهات الحد من التلوث بمرور الوقت
  • قياسات الفرز
  • التحقيقات العلمية - على سبيل المثال ، نقل تلوث الهواء ، والتحويلات الكيميائية ، ومعايرة حسابات التشتت.

 

قياس المرفق:

  • قياسات استجابة للشكاوى
  • التحقق من مصادر الانبعاثات والتحليل السببي
  • القياسات في حالات الحرائق والانطلاقات العرضية
  • التحقق من نجاح إجراءات التخفيض
  • مراقبة الانبعاثات المنفلتة من المصنع.

 

الهدف من تخطيط القياس هو استخدام إجراءات قياس وتقييم مناسبة للإجابة على أسئلة محددة بدرجة كافية من اليقين وبأقل تكلفة ممكنة.

يرد مثال للمعلمات التي يجب استخدامها لتخطيط القياس في الجدول 1 ، فيما يتعلق بتقييم تلوث الهواء في منطقة منشأة صناعية مخطط لها. مع الاعتراف بأن المتطلبات الرسمية تختلف باختلاف الولاية القضائية ، تجدر الإشارة إلى أن هناك مرجعًا محددًا هنا لإجراءات الترخيص الألمانية للمنشآت الصناعية.

الجدول 1. معلمات لتخطيط القياس في قياس تركيزات تلوث الهواء المحيط (مع مثال على التطبيق)

معامل

مثال على التطبيق: إجراءات الترخيص لـ
المنشآت الصناعية في ألمانيا

بيان السؤال

قياس التلوث السابق في إجراءات الترخيص ؛ قياس مسبار عشوائي تمثيلي

منطقة القياس

دائرة حول الموقع بنصف قطر 30 ضعف ارتفاع المدخنة الفعلي (مبسط)

معايير التقييم (تعتمد على المكان والزمان): يجب أن تكون القيم المميزة
تم الحصول عليها من بيانات القياس

حدود العتبة IW1 (الوسط الحسابي) و IW2 (النسبة المئوية 98) من TA Luft (التعليمات الفنية ، الهواء) ؛ حساب I1 (الوسط الحسابي) و I2 (النسبة المئوية 98) من القياسات المأخوذة لمسافة كيلومتر واحد2 (سطح التقييم) ليتم مقارنتها مع IW1 و IW2

الترتيب والاختيار والكثافة
مواقع القياس

فحص منتظم لمسافة 1 كم2، مما أدى إلى اختيار "عشوائي" لمواقع القياس

فترة القياس

سنة واحدة على الأقل 1 أشهر

ارتفاع القياس

1.5 إلى 4 أمتار فوق سطح الأرض

تردد القياس

52 (104) قياسات لكل منطقة تقييم للملوثات الغازية ، اعتمادًا على ارتفاع التلوث

مدة كل قياس

نصف ساعة للملوثات الغازية ، 1 ساعة للغبار المعلق ، شهر واحد لتساقط الغبار

وقت القياس

اختيار عشوائي

الكائن المقاس

تلوث الهواء المنبعث من المنشأة المخطط لها

إجراء القياس

إجراءات القياس القياسية الوطنية (إرشادات VDI)

اليقين الضروري لنتائج القياس

مرتفع

متطلبات الجودة ومراقبة الجودة والمعايرة والصيانة

إرشادات VDI

تسجيل بيانات القياس والتحقق من صحتها وحفظها وتقييمها

حساب كمية البيانات I1V و I2V لكل منطقة تقييم

التكاليف

تعتمد على منطقة القياس والأهداف

 

يوضح المثال الوارد في الجدول 1 حالة شبكة قياس من المفترض أن تراقب جودة الهواء في منطقة معينة بشكل تمثيلي قدر الإمكان ، للمقارنة بحدود جودة الهواء المعينة. الفكرة وراء هذا النهج هي أن الاختيار العشوائي لمواقع القياس يتم من أجل تغطية مواقع متساوية في منطقة ذات جودة هواء متفاوتة (على سبيل المثال ، مناطق المعيشة ، والشوارع ، والمناطق الصناعية ، والمتنزهات ، ومراكز المدن ، والضواحي). قد يكون هذا النهج مكلفًا للغاية في مناطق كبيرة بسبب عدد مواقع القياس اللازمة.

يبدأ مفهوم آخر لشبكة القياس بمواقع القياس التي يتم اختيارها بشكل تمثيلي. إذا تم إجراء قياسات لجودة الهواء المختلفة في أهم المواقع ، وكان طول الفترة الزمنية التي تظل فيها الكائنات المحمية في هذه "البيئات الدقيقة" معروفًا ، فيمكن عندئذٍ تحديد التعرض. يمكن توسيع هذا النهج ليشمل البيئات الدقيقة الأخرى (مثل الغرف الداخلية والسيارات) من أجل تقدير إجمالي التعرض. يمكن أن تساعد نمذجة الانتشار أو قياسات الفرز في اختيار مواقع القياس الصحيحة.

يتمثل النهج الثالث في القياس عند نقاط التعرض الأعلى المفترض (على سبيل المثال ، بالنسبة لأكسيد النيتروجين)2 والبنزين في وديان الشوارع). إذا تم استيفاء معايير التقييم في هذا الموقع ، فهناك احتمال كاف بأن يكون هذا هو الحال أيضًا بالنسبة لجميع المواقع الأخرى. يتطلب هذا النهج ، من خلال التركيز على النقاط الحرجة ، عددًا قليلاً من مواقع القياس نسبيًا ، ولكن يجب اختيار هذه المواقع بعناية خاصة. هذه الطريقة الخاصة تخاطر بالمبالغة في تقدير التعرض الحقيقي.

يتم إعطاء معلمات الفترة الزمنية للقياس وتقييم بيانات القياس وتكرار القياس بشكل أساسي في تعريف معايير التقييم (الحدود) ومستوى اليقين المطلوب من النتائج. ترتبط حدود العتبة والشروط المحيطية التي يجب مراعاتها في تخطيط القياس. باستخدام إجراءات القياس المستمرة ، يمكن تحقيق دقة غير ملحومة مؤقتًا تقريبًا. لكن هذا ضروري فقط في مراقبة قيم الذروة و / أو تحذيرات الضباب الدخاني ؛ لرصد القيم المتوسطة السنوية ، على سبيل المثال ، القياسات غير المستمرة كافية.

القسم التالي مخصص لوصف قدرات إجراءات القياس ومراقبة الجودة كمعامل إضافي مهم لتخطيط القياس.

ضمان مستوى الجودة

قد يكون إجراء قياسات لتركيزات ملوثات الهواء المحيط مكلفًا ، ويمكن أن تؤثر النتائج على قرارات مهمة لها آثار اقتصادية أو بيئية خطيرة. لذلك ، تعد إجراءات ضمان الجودة جزءًا لا يتجزأ من عملية القياس. يجب تمييز مجالين هنا.

الإجراءات الموجهة نحو الإجراءات

يتكون كل إجراء قياس كامل من عدة خطوات: أخذ العينات ، وإعداد العينة والتنظيف ؛ الفصل والكشف (الخطوة التحليلية النهائية) ؛ وجمع البيانات وتقييمها. في بعض الحالات ، خاصة مع القياس المستمر للغازات غير العضوية ، يمكن استبعاد بعض خطوات الإجراء (على سبيل المثال ، الفصل). يجب السعي إلى الالتزام الشامل بالإجراءات في إجراء القياسات. يجب اتباع الإجراءات التي تم توحيدها وبالتالي توثيقها بشكل شامل ، في شكل معايير DIN / ISO أو معايير CEN أو إرشادات VDI.

تدابير موجهة للمستخدم

لا يمكن أن يضمن استخدام معدات وإجراءات معيارية ومثبتة لقياس تركيز ملوثات الهواء المحيط جودة مقبولة إذا لم يستخدم المستخدم طرقًا مناسبة لمراقبة الجودة. سلسلة المعايير DIN / EN / ISO 9000 (إدارة الجودة ومعايير ضمان الجودة) ، EN 45000 (التي تحدد متطلبات مختبرات الاختبار) ودليل ISO 25 (المتطلبات العامة لكفاءة مختبرات المعايرة والاختبار) مهمة للمستخدم- تدابير موجهة لضمان الجودة.

تشمل الجوانب المهمة لتدابير مراقبة جودة المستخدم ما يلي:

  • قبول وممارسة محتوى التدابير بمعنى الممارسة المختبرية الجيدة (GLP)
  • الصيانة الصحيحة لمعدات القياس ، والتدابير المؤهلة للتخلص من الاضطرابات وضمان الإصلاحات
  • إجراء عمليات المعايرة والفحص المنتظم لضمان حسن سير العمل
  • إجراء الاختبارات بين المختبرات.

 

إجراءات القياس

إجراءات قياس الغازات غير العضوية

توجد ثروة من إجراءات القياس لمجموعة واسعة من الغازات غير العضوية. سوف نفرق بين الطرق اليدوية والآلية.

الإجراءات اليدوية

في حالة إجراءات القياس اليدوية للغازات غير العضوية ، عادة ما يتم امتصاص المادة المراد قياسها أثناء أخذ العينات في محلول أو مادة صلبة. في معظم الحالات ، يتم تحديد القياس الضوئي بعد تفاعل لوني مناسب. العديد من إجراءات القياس اليدوية لها أهمية خاصة كإجراءات مرجعية. نظرًا لارتفاع تكلفة الموظفين نسبيًا ، فإن هذه الإجراءات اليدوية نادرًا ما يتم إجراؤها للقياسات الميدانية اليوم ، عندما تتوفر إجراءات تلقائية بديلة. يتم عرض أهم الإجراءات بإيجاز في الجدول 2.

الجدول 2. إجراءات القياس اليدوية للغازات غير العضوية

الخامة

العملية

التنفيذ

التعليقات

SO2

إجراء الطب الصيني التقليدي

الامتصاص في محلول رباعي كلورو مرآبات (زجاجة غسيل) ؛ التفاعل مع الفورمالديهايد والباراروسانيلين مع حمض السلفونيك البنفسجي الأحمر ؛ تحديد قياس الضوء

إجراء القياس المرجعي للاتحاد الأوروبي ؛
DL = 0.2 ميكروغرام SO2;
ق = 0.03 مجم / م3 عند 0.5 مجم / م3

SO2

إجراء هلام السيليكا

إزالة المواد المتداخلة بواسطة H المركزة3PO4؛ الامتزاز على هلام السيليكا. الامتزاز الحراري في H.2- تيار وخفض إلى H.2س؛ رد فعل على الموليبدينوم الأزرق. تحديد قياس الضوء

DL = 0.3 ميكروغرام SO2;
ق = 0.03 مجم / م3 عند 0.5 مجم / م3

لا2

إجراء سالتزمان

الامتصاص في محلول التفاعل أثناء تكوين صبغة آزو حمراء (زجاجة غسيل) ؛ تحديد قياس الضوء

معايرة نتريت الصوديوم.
DL = 3 ميكروغرام / م3

O3

يوديد البوتاسيوم
الإجراءات

تكوين اليود من محلول يوديد البوتاسيوم المائي (قنينة غسيل) ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 20 ميكروغرام / م3;
rel. ق = ± 3.5٪ عند 390 ميكروغرام / م3

F-

إجراء حبة الفضة.
البديل 1

أخذ العينات مع فاصل الغبار ؛ تخصيب ف- على حبات الفضة المطلية بكربونات الصوديوم ؛ الشطف والقياس باستخدام سلسلة قطب فلوريد اللانثانوم الحساسة للأيونات

تضمين جزء غير محدد من عمليات حقن الجسيمات الفلوريدية

F-

إجراء حبة الفضة.
البديل 2

أخذ العينات باستخدام مرشح غشاء ساخن ؛ تخصيب ف- على حبات الفضة المطلية بكربونات الصوديوم ؛ التحديد عن طريق إجراء الكهروكيميائية (البديل 1) أو القياس الضوئي (أليزارين-كومبليكون)

خطر النتائج المنخفضة بسبب الامتصاص الجزئي لحقن الفلوريد الغازي على المرشح الغشائي ؛
DL = 0.5 ميكروغرام / م3

Cl-

الزئبق رودانيد
الإجراءات

الامتصاص في 0.1 ن محلول هيدروكسيد الصوديوم (قنينة غسيل) ؛ التفاعل مع الزئبق رودانيد وأيونات الحديد (III) لمركب ثيوسياناتو الحديد ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 9 ميكروغرام / م3

Cl2

إجراء الميثيل البرتقالي

تفاعل التبييض بمحلول ميثيل برتقالي (قنينة غسيل) ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 0.015 مجم / م3

NH3

إجراء إندوفينول

الامتصاص في مخفف H2SO4 (Impinger / زجاجة غسيل) ؛ التحويل بالفينول والهيبوكلوريت إلى صبغة إندوفينول ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 3 ميكروغرام / م3 (ارتطام) ؛ جزئي
إدراج المركبات والأمينات

NH3

إجراء نيسلر

الامتصاص في مخفف H2SO4 (Impinger / زجاجة غسيل) ؛ التقطير والتفاعل مع كاشف نيسلر ، التحديد الضوئي

DL = 2.5 ميكروغرام / م3 (ارتطام) ؛ جزئي
إدراج المركبات والأمينات

H2S

الموليبدينوم الأزرق
الإجراءات

الامتصاص في صورة كبريتيد الفضة على الخرز الزجاجي المعالج بكبريتات الفضة وكبريتات الهيدروجين البوتاسيوم (أنبوب الامتصاص) ؛ تم إطلاقه في صورة كبريتيد الهيدروجين والتحول إلى الموليبدينوم الأزرق ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 0.4 ميكروغرام / م3

H2S

إجراء الميثيلين الأزرق

الامتصاص في تعليق هيدروكسيد الكادميوم أثناء تكوين الكادميوم ؛ التحويل إلى الميثيلين الأزرق ؛ تحديد قياس الضوء

DL = 0.3 ميكروغرام / م3

DL = حد الكشف ؛ s = الانحراف المعياري ؛ rel. s = نسبي s.

متغير خاص لأخذ العينات ، يستخدم بشكل أساسي فيما يتعلق بإجراءات القياس اليدوية ، هو أنبوب فصل الانتشار (العائق). تهدف تقنية Denuder إلى فصل أطوار الغاز والجسيمات باستخدام معدلات انتشارها المختلفة. وبالتالي ، غالبًا ما يستخدم في مشاكل الفصل الصعبة (مثل مركبات الأمونيا والأمونيوم ؛ أكاسيد النيتروجين وحمض النيتريك والنترات ؛ أكاسيد الكبريت وحمض الكبريتيك والكبريتات أو هاليدات / هاليدات الهيدروجين). في تقنية العَرْض الكلاسيكية ، يُمتص هواء الاختبار من خلال أنبوب زجاجي بطبقة خاصة ، اعتمادًا على المادة (المواد) التي سيتم جمعها. تم تطوير تقنية denuder بشكل أكبر في العديد من الاختلافات وأيضًا آليًا جزئيًا. لقد وسع بشكل كبير من إمكانيات أخذ العينات المتمايزة ، ولكن اعتمادًا على المتغير ، يمكن أن يكون شاقًا للغاية ، ويتطلب الاستخدام المناسب قدرًا كبيرًا من الخبرة.

الإجراءات الآلية

هناك العديد من أجهزة القياس المستمرة المختلفة في السوق لثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون والأوزون. بالنسبة للجزء الأكبر يتم استخدامها بشكل خاص في شبكات القياس. تم جمع أهم ميزات الطرق الفردية في الجدول 3.

الجدول 3. إجراءات القياس الآلي للغازات غير العضوية

الخامة

قياس المبدأ

التعليقات

SO2

رد فعل قياس التوصيل من SO2 مع H2O2 في مخفف H.2SO4؛ قياس زيادة التوصيل

استبعاد التداخلات مع مرشح انتقائي (KHSO4/ AgNO3)

SO2

مضان الأشعة فوق البنفسجية إثارة SO2 جزيئات الأشعة فوق البنفسجية (190-230 نانومتر) ؛ قياس إشعاع التألق

التدخلات ، مثل الهيدروكربونات ،
يجب التخلص منها باستخدام أنظمة التصفية المناسبة

لا لا2

تلألؤ كيميائي. تفاعل NO مع O3 لا2؛ الكشف عن إشعاع اللمعان الكيميائي مع المضاعف الضوئي

لا2 قابلة للقياس بشكل غير مباشر فقط ؛ استخدام المحولات لتقليل NO2 إلى لا ؛ قياس NO و NOx
(= لا + لا2) في قنوات منفصلة

CO

امتصاص الأشعة تحت الحمراء غير المشتت ؛
قياس امتصاص الأشعة تحت الحمراء مع
كاشف محدد ضد الخلية المرجعية

المرجع: (أ) خلية بها N.2؛ (ب) الهواء المحيط بعد إزالة ثاني أكسيد الكربون ؛ (ج) الإزالة البصرية لامتصاص ثاني أكسيد الكربون (ارتباط مرشح الغاز)

O3

امتصاص الأشعة فوق البنفسجية مصباح زئبق منخفض الضغط كمصدر إشعاع (253.7 نانومتر) ؛ تسجيل امتصاص الأشعة فوق البنفسجية وفقًا لقانون لامبرت بير ؛ كاشف: الثنائي الضوئي الفراغي ، صمام حساس

المرجع: الهواء المحيط بعد إزالة الأوزون (على سبيل المثال ، Cu / MnO2)

O3

تلألؤ كيميائي. رد فعل O3 مع الإيثين إلى الفورمالديهايد ؛ الكشف عن إشعاع اللمعان الكيميائي مع
مضخم

انتقائية جيدة الإيثيلين ضروري كغاز كاشف

 

يجب التأكيد هنا على أنه يجب معايرة جميع إجراءات القياس التلقائية المستندة إلى المبادئ الفيزيائية الكيميائية باستخدام إجراءات مرجعية (يدوية). نظرًا لأن المعدات الأوتوماتيكية في شبكات القياس تعمل غالبًا لفترات طويلة من الوقت (على سبيل المثال ، عدة أسابيع) دون إشراف بشري مباشر ، فمن الضروري أن يتم فحص أدائها الصحيح بشكل منتظم وتلقائي. يتم ذلك عمومًا باستخدام غازات صفرية واختبار يمكن إنتاجها بعدة طرق (تحضير الهواء المحيط ، اسطوانات الغاز المضغوط ، النفاذية ، الانتشار ، التخفيف الساكن والديناميكي).

إجراءات قياس ملوثات الهواء المكونة للغبار وتكوينها

من بين ملوثات الهواء الجسيمية ، يتم تمييز الغبار المتساقط والجسيمات العالقة (SPM). يتكون الغبار من جزيئات أكبر ، والتي تغرق على الأرض بسبب حجمها وسمكها. يتضمن SPM جزء الجسيمات المشتت في الغلاف الجوي بطريقة شبه مستقرة وشبه متجانسة وبالتالي يظل معلقًا لفترة معينة.

قياس الجسيمات العالقة والمركبات المعدنية في SPM

كما هو الحال مع قياسات ملوثات الهواء الغازية ، يمكن التمييز بين إجراءات القياس المستمرة والمتقطعة لـ SPM. كقاعدة عامة ، يتم فصل SPM أولاً على الألياف الزجاجية أو المرشحات الغشائية. يتبع تحديد الجاذبية أو قياس الإشعاع. اعتمادًا على أخذ العينات ، يمكن التمييز بين إجراء لقياس إجمالي SPM بدون تجزئة وفقًا لحجم الجسيمات وإجراء تجزئة لقياس الغبار الناعم.

مزايا وعيوب قياسات الغبار المعلق المجزأ متنازع عليها دوليًا. في ألمانيا ، على سبيل المثال ، تستند جميع حدود العتبة ومعايير التقييم إلى إجمالي الجسيمات العالقة. هذا يعني أنه ، بالنسبة للجزء الأكبر ، يتم إجراء قياسات SPM الإجمالية فقط. في الولايات المتحدة ، على العكس من ذلك ، فإن ما يسمى بإجراء PM-10 (الجسيمات 10 ميكرومتر) شائع جدًا. في هذا الإجراء ، يتم تضمين الجسيمات التي يبلغ قطرها الديناميكي الهوائي حتى 10 ميكرومتر (جزء تضمين بنسبة 50 في المائة) ، والتي يمكن استنشاقها ويمكن أن تدخل الرئتين. تتمثل الخطة في إدخال إجراء PM-10 في الاتحاد الأوروبي كإجراء مرجعي. تكلفة قياسات SPM المجزأة أعلى بكثير من تكلفة قياس الغبار المعلق الكلي ، لأن أجهزة القياس يجب أن تكون مزودة برؤوس أخذ عينات خاصة ومكلفة والتي تتطلب صيانة مكلفة. يحتوي الجدول 4 على تفاصيل حول أهم إجراءات قياس SPM.

الجدول 4. إجراءات قياس الجسيمات العالقة (SPM)

العملية

قياس المبدأ

التعليقات

جهاز مرشح صغير

أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 2.7 - 2.8 م3/ ح ؛ قطر المرشح 50 مم ؛ تحليل الوزن النوعي

سهولة التعامل؛ ساعة التحكم
الجهاز قابل للتشغيل مع PM-10
فاصل

جهاز LIB

أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 15-16 م3/ ح ؛ قطر المرشح 120 مم ؛ تحليل الوزن النوعي

فصل الغبار الكبير
كميات؛ مفيد ل
تحليل مكونات الغبار.
ساعة التحكم

جهاز أخذ العينات عالي الحجم

تضمين الجسيمات حتى تقريبا. قطر 30 ميكرومتر معدل تدفق الهواء تقريبا. 100 م3/ ح ؛ قطر المرشح 257 مم ؛ تحليل الوزن النوعي

فصل الغبار الكبير
كميات مفيدة ل
تحليل مكونات الغبار.
مستوى ضوضاء مرتفع نسبيًا

FH 62 أنا

جهاز قياس الغبار المستمر الإشعاعي ؛ أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 1 أو 3 م3/ ح ؛ تسجيل كتلة الغبار المفصولة على شريط مرشح عن طريق قياس توهين إشعاع (كريبتون 85) في المرور عبر المرشح المكشوف (غرفة التأين)

المعايرة الوزنية عن طريق غبار المرشحات المفردة ؛ يعمل الجهاز أيضًا مع جهاز الفصل المسبق PM-10

مقياس الغبار BETA F 703

جهاز قياس الغبار المستمر الإشعاعي ؛ أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 3 م3/ ح ؛ تسجيل كتلة الغبار المفصولة على شريط مرشح عن طريق قياس توهين إشعاع (كربون 14) في المرور عبر مرشح مكشوف (أنبوب عداد جيجر مولر)

المعايرة الوزنية عن طريق غبار المرشحات المفردة ؛ يعمل الجهاز أيضًا مع جهاز الفصل المسبق PM-10

تيم 1400

جهاز قياس الغبار المستمر. أخذ عينات غير مجزأة معدل تدفق الهواء 1 م3/ ح ؛ الغبار المتجمع على مرشح ، وهو جزء من نظام اهتزاز ذاتي الرنين ، في تيار جانبي (3 لتر / دقيقة) ؛ تسجيل خفض التردد عن طريق زيادة حمل الغبار على المرشح

العلاقة بين التردد
يجب أن يكون خفض وكتلة الغبار
تم إنشاؤه من خلال المعايرة

 

 

 

في الآونة الأخيرة ، تم أيضًا تطوير مغيرات المرشحات التلقائية التي تحتوي على عدد أكبر من المرشحات وتزودها بأخذ العينات ، واحدة تلو الأخرى ، على فترات زمنية محددة. يتم تخزين المرشحات المكشوفة في مجلة. تقع حدود الكشف عن إجراءات المرشح بين 5 و 10 ميكروغرام / م3 من الغبار كقاعدة.

أخيرًا ، يجب ذكر إجراء الدخان الأسود لقياسات SPM. قادمة من بريطانيا ، وقد تم دمجها في المبادئ التوجيهية للاتحاد الأوروبي ل SO2 والغبار المعلق. في هذا الإجراء ، يتم قياس اسوداد المرشح المطلي بمقياس ضوئي منعكس بعد أخذ العينات. يتم تحويل قيم الدخان الأسود التي يتم الحصول عليها ضوئيًا إلى وحدات قياس الجاذبية (ميكروغرام / م3) بمساعدة منحنى المعايرة. نظرًا لأن وظيفة المعايرة هذه تعتمد بدرجة عالية على تكوين الغبار ، وخاصة محتواه من السخام ، فإن التحويل إلى وحدات قياس الجاذبية يمثل مشكلة.

اليوم ، غالبًا ما يتم تحديد المركبات المعدنية بشكل روتيني في عينات انبعاث الغبار المعلق. بشكل عام ، يتبع جمع الغبار المعلق على المرشحات انحلال كيميائي للغبار المنفصل ، نظرًا لأن الخطوات التحليلية النهائية الأكثر شيوعًا تفترض مسبقًا تحويل المركبات المعدنية والمعدنية في محلول مائي. من الناحية العملية ، فإن أهم الطرق حتى الآن هي التحليل الطيفي لامتصاص الذرات (AAS) والتحليل الطيفي بإثارة البلازما (ICP-OES). الإجراءات الأخرى لتحديد المركبات المعدنية في الغبار المعلق هي تحليل مضان الأشعة السينية ، الاستقطاب وتحليل التنشيط النيوتروني. على الرغم من أن المركبات المعدنية قد تم قياسها منذ أكثر من عقد من الزمن الآن كمكون من مكونات SPM في الهواء الخارجي في مواقع قياس معينة ، إلا أن الأسئلة المهمة لا تزال قائمة. وبالتالي ، فإن أخذ العينات التقليدي عن طريق فصل الغبار المعلق على المرشحات يفترض أن فصل مركبات المعادن الثقيلة على المرشح قد اكتمل. ومع ذلك ، تم العثور على مؤشرات سابقة في الأدبيات التي تشكك في هذا. النتائج غير متجانسة للغاية.

تكمن مشكلة أخرى في حقيقة أن الأشكال المركبة المختلفة ، أو المركبات الفردية للعناصر المعنية ، لا يمكن تمييزها في تحليل المركبات المعدنية في الغبار المعلق باستخدام إجراءات القياس التقليدية. في حين أنه في كثير من الحالات يمكن إجراء تحديدات إجمالية كافية ، فمن المستحسن إجراء تمايز أكثر شمولاً مع بعض المعادن المسببة للسرطان بشكل خاص (As، Cd، Cr، Ni، Co، Be). غالبًا ما تكون هناك اختلافات كبيرة في التأثيرات المسببة للسرطان للعناصر ومركباتها الفردية (على سبيل المثال ، مركبات الكروم في مستويات الأكسدة III و VI - فقط تلك الموجودة في المستوى السادس هي مسببة للسرطان). في مثل هذه الحالات ، سيكون من المرغوب فيه إجراء قياس محدد للمركبات الفردية (تحليل الأنواع). على الرغم من أهمية هذه المشكلة ، إلا أنه يتم إجراء المحاولات الأولى فقط لتحليل الأنواع في تقنية القياس.

قياس الغبار والمركبات المعدنية في الغبار

تُستخدم طريقتان مختلفتان تمامًا لتجميع الغبار المتساقط:

  • أخذ العينات في أوعية التجميع
  • أخذ العينات على الأسطح اللاصقة.

 

إجراء شائع لقياس تساقط الغبار (الغبار المترسب) هو ما يسمى بإجراء Bergerhoff. في هذا الإجراء ، يتم جمع كامل هطول الأمطار في الغلاف الجوي (الترسبات الجافة والرطبة) على مدى 30 ± 2 يومًا في أوعية على ارتفاع يتراوح بين 1.5 و 2.0 متر فوق سطح الأرض (الترسبات السائبة). ثم يتم أخذ أوعية التجميع إلى المختبر وتحضيرها (مصفاة ، تبخير الماء ، تجفيف ، وزن). تُحسب النتيجة على أساس مساحة سطح وعاء التجميع ووقت التعرض بالجرام لكل متر مربع واليوم (جم / م)2د). حد الكشف النسبي هو 0.035 جم / م2d.

تشمل الإجراءات الإضافية لجمع الغبار المتساقط جهاز Liesegang-Löbner والطرق التي تجمع الغبار المترسب على الرقائق اللاصقة.

جميع نتائج قياس الغبار هي قيم نسبية تعتمد على الجهاز المستخدم ، حيث يتأثر فصل الغبار بظروف التدفق في الجهاز والمعلمات الأخرى. يمكن أن تصل الاختلافات في قيم القياس التي تم الحصول عليها من خلال الإجراءات المختلفة إلى 50 في المائة.

من المهم أيضًا تكوين الغبار المترسب ، مثل محتوى الرصاص والكادميوم والمركبات المعدنية الأخرى. الإجراءات التحليلية المستخدمة لهذا هي في الأساس نفس تلك المستخدمة مع الغبار المعلق.

قياس المواد الخاصة في شكل غبار

المواد الخاصة في شكل الغبار تشمل الأسبستوس والسخام. يعد جمع الألياف على أنها ملوثات للهواء أمرًا مهمًا حيث تم تصنيف الأسبستوس على أنه مادة مسرطنة مؤكدة. الألياف التي يبلغ قطرها D ≤ 3 μm وطول L ≥ 5μm ، حيث L: D ≥ 3 ، تعتبر مسببة للسرطان. تتكون إجراءات قياس المواد الليفية من عد الألياف التي تم فصلها على المرشحات تحت المجهر. يمكن اعتبار الإجراءات المجهرية الإلكترونية فقط لقياسات الهواء الخارجية. يتم فصل الألياف على مرشحات مسامية مطلية بالذهب. قبل التقييم في مجهر المسح الإلكتروني ، يتم تحرير العينة من المواد العضوية من خلال ترميد البلازما مباشرة على المرشح. يتم حساب الألياف على جزء من سطح المرشح ، ويتم اختيارها عشوائيًا وتصنيفها حسب الهندسة ونوع الألياف. بمساعدة تحليل الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDXA) ، يمكن تمييز ألياف الأسبستوس وألياف كبريتات الكالسيوم والألياف غير العضوية الأخرى على أساس التركيب الأولي. الإجراء بأكمله مكلف للغاية ويتطلب أكبر قدر من العناية لتحقيق نتائج موثوقة.

أصبح السخام على شكل جزيئات تنبعث من محركات الديزل مناسبًا منذ أن تم تصنيف سخام الديزل أيضًا على أنه مادة مسرطنة. بسبب تركيبته المتغيرة والمعقدة وبسبب حقيقة أن المكونات المختلفة تنبعث أيضًا من مصادر أخرى ، لا يوجد إجراء قياس خاص بسخام الديزل. ومع ذلك ، من أجل قول شيء ملموس حول التركيزات في الهواء المحيط ، يتم تعريف السخام تقليديًا على أنه الكربون الأولي ، كجزء من إجمالي الكربون. يتم قياسه بعد أخذ العينات وخطوة الاستخراج و / أو الامتصاص الحراري. يتم تحديد محتوى الكربون من خلال الاحتراق في تيار أكسجين ومعايرة كولومترية أو كشف الأشعة تحت الحمراء غير المشتت لثاني أكسيد الكربون المتكون في العملية.

يستخدم أيضًا ما يسمى بجهاز قياس الهواء وجهاز استشعار الأيروسول الكهروضوئي لقياس السخام ، من حيث المبدأ.

قياس الترسبات الرطبة

إلى جانب الترسب الجاف ، يشكل الترسب الرطب في المطر والثلج والضباب والندى أهم الوسائل التي تدخل من خلالها المواد الضارة إلى الأرض أو الماء أو أسطح النبات من الهواء.

من أجل التمييز بوضوح بين الترسب الرطب في المطر والثلج (يمثل الضباب والندى مشاكل خاصة) من قياس الترسب الكلي (الترسب بالجملة ، انظر قسم "قياس الغبار المتساقط والمركبات المعدنية" أعلاه) والترسب الجاف ، ومجمعات المطر ، التي يتم تغطية فتحة المجموعة في حالة عدم وجود مطر (جهاز أخذ العينات الرطب فقط) ، وتستخدم لأخذ العينات. مع مستشعرات المطر ، التي تعمل في الغالب على مبدأ تغير التوصيلية ، يتم فتح الغطاء عندما يبدأ المطر في المطر ويغلق مرة أخرى عند توقف المطر.

يتم نقل العينات من خلال قمع (منطقة مفتوحة حوالي 500 سم2 وأكثر) في حاوية تجميع مظلمة ومعزولة إن أمكن (من الزجاج أو البولي إيثيلين للمكونات غير العضوية فقط).

بشكل عام ، يمكن إجراء تحليل المياه المجمعة للمكونات غير العضوية دون تحضير العينة. يجب طرد المياه أو تصفيتها إذا كانت عكرة بشكل واضح. الموصلية وقيمة الأس الهيدروجيني والأنيونات المهمة (NO3 - ، وبالتالي4 2- ، الكلور-) والكاتيونات (Ca2+K+، مغ2+، نا+، نه4 + وهلم جرا) بشكل روتيني. المركبات النزرة غير المستقرة والحالات الوسيطة مثل H.2O2 أو HSO3 - يتم قياسها أيضًا لأغراض البحث.

للتحليل ، تُستخدم الإجراءات المتاحة عمومًا للحلول المائية مثل قياس الموصلية ، والأقطاب الكهربائية لقيم الأس الهيدروجيني ، والتحليل الطيفي لامتصاص الذرات للكاتيونات (انظر قسم "قياس المواد الخاصة في شكل غبار" أعلاه) ، وبشكل متزايد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني مع الكشف عن الموصلية للأنيونات.

يتم استخراج المركبات العضوية من مياه الأمطار ، على سبيل المثال ، مع ثنائي كلورو ميثان ، أو يتم تفجيرها باستخدام الأرجون وامتصاصها بأنابيب Tenax (فقط المواد شديدة التقلب). ثم تخضع المواد للتحليل الكروماتوغرافي للغاز (انظر "إجراءات قياس ملوثات الهواء العضوية" أدناه).

يرتبط الترسيب الجاف مباشرة بتركيزات الهواء المحيط. ومع ذلك ، فإن الاختلافات في تركيز المواد الضارة المنقولة جواً في المطر صغيرة نسبيًا ، بحيث تكون شبكات القياس ذات الشبكات العريضة كافية لقياس الترسب الرطب. تشمل الأمثلة شبكة قياس EMEP الأوروبية ، حيث يتم جمع إدخال أيونات الكبريتات والنترات وبعض الكاتيونات وقيم الأس الهيدروجيني للترسيب في حوالي 90 محطة. توجد أيضًا شبكات قياس واسعة النطاق في أمريكا الشمالية.

إجراءات القياس البصري لمسافات طويلة

في حين أن الإجراءات الموصوفة حتى الآن للقبض على تلوث الهواء عند نقطة واحدة ، فإن إجراءات القياس البصري للمسافات الطويلة تقيس بطريقة متكاملة على مسارات الضوء لعدة كيلومترات أو تحدد التوزيع المكاني. يستخدمون خصائص امتصاص الغازات في الغلاف الجوي في النطاق الطيفي للأشعة فوق البنفسجية أو المرئية أو الأشعة تحت الحمراء ويستندون إلى قانون لامبرت-بير ، الذي وفقًا له يتناسب ناتج مسار الضوء وتركيزه مع الانقراض المقاس. إذا قام المرسل والمستقبل لتركيب القياس بتغيير الطول الموجي ، فيمكن قياس عدة مكونات بالتوازي أو بالتتابع بجهاز واحد.

من الناحية العملية ، تلعب أنظمة القياس المحددة في الجدول 5 الدور الأكبر.

الجدول 5. إجراءات قياس المسافات الطويلة

العملية

تطبيق

إيجابيات - سلبيات

فورييه
تحول
الأشعة تحت الحمراء
التحليل الطيفي (FTIR)

نطاق الأشعة تحت الحمراء (حوالي 700-3,000 سم-1) ، عدة مئات من الأمتار مسار الضوء.
تراقب المصادر السطحية المنتشرة (السياج البصري) ، وتقيس المركبات العضوية الفردية

+ نظام متعدد المكونات
+ دل بضع جزء في البليون
- مكلفة

التفاضليه
بصري
امتصاص
قياس الطيف (DOAS)

مسار الضوء إلى عدة كيلومترات ؛ يقيس SO2، لا2، البنزين ، HNO3؛ تراقب المصادر الخطية والسطحية المستخدمة في قياس الشبكات

+ سهل التعامل معها 
+ اختبار أداء ناجح
+ نظام متعدد المكونات
- ارتفاع dl في ظل ظروف ضعف الرؤية (egfog)

لمسافات طويلة
امتصاص الليزر
التحليل الطيفي (TDLAS)

مجال البحث ، في أنابيب الضغط المنخفض لـ OH-

+ حساسية عالية (إلى ppt)
+ يقيس أثر المركبات غير المستقرة
- التكلفة العالية
- من الصعب التعامل معها

التفاضليه
امتصاص
ليدار (قرص)

يراقب مصادر السطح ، قياسات الانشطار السطحي الكبيرة

+ القياسات المكانية
توزيع
+ تدابير يتعذر الوصول إليها
أماكن (على سبيل المثال ، مسارات غازات الدخان)
- مكلفة
- طيف مكون محدود (SO2، و3، لا2)

LIDAR = كشف الضوء وتحديد المدى ؛ DIAL = الامتصاص التفاضلي LIDAR.

 

إجراءات قياس ملوثات الهواء العضوية

إن قياس تلوث الهواء الذي يحتوي على مكونات عضوية معقد بشكل أساسي من خلال مجموعة المواد في هذه الفئة من المركبات. يتم تغطية عدة مئات من المكونات الفردية ذات الخصائص السمية والكيميائية والفيزيائية المختلفة للغاية تحت العنوان العام "ملوثات الهواء العضوية" في سجلات الانبعاثات وخطط جودة الهواء في المناطق المزدحمة.

نظرًا للاختلافات الكبيرة في التأثير المحتمل على وجه الخصوص ، فإن جمع المكونات الفردية ذات الصلة قد أخذ مكان إجراءات الجمع المستخدمة سابقًا (على سبيل المثال ، كاشف تأين اللهب ، إجراء الكربون الكلي) ، والتي لا يمكن تقييم نتائجها بطريقة سمية. ومع ذلك ، فقد احتفظت طريقة FID بأهمية معينة فيما يتعلق بعمود فصل قصير لفصل الميثان ، وهو ليس شديد التفاعل من الناحية الكيميائية الضوئية ، ولتجميع السلائف المركبات العضوية المتطايرة (VOC) لتشكيل المؤكسدات الضوئية.

إن الضرورة المتكررة لفصل الخلائط المعقدة للمركبات العضوية إلى مكونات فردية ذات صلة تجعل قياسها عمليًا تمرينًا في الكروماتوغرافيا التطبيقية. الإجراءات الكروماتوغرافية هي الطرق المختارة عندما تكون المركبات العضوية مستقرة بدرجة كافية ، حرارياً وكيميائياً. بالنسبة للمواد العضوية ذات المجموعات الوظيفية التفاعلية ، فإن الإجراءات المنفصلة التي تستخدم الخصائص الفيزيائية للمجموعات الوظيفية أو التفاعلات الكيميائية للكشف عنها تستمر في التماسك.

تشمل الأمثلة استخدام الأمينات لتحويل الألدهيدات إلى الهيدرازونات ، مع القياس الضوئي اللاحق ؛ الاشتقاق باستخدام 2,4،2,4-dinitrophenylhydrazine وفصل XNUMX،XNUMX-hydrazone المتكون ؛ أو تشكيل صبغات آزو مع p- نيتروانيلين للكشف عن الفينولات والكريسولات.

من بين الإجراءات الكروماتوغرافية ، يتم استخدام كروماتوغرافيا الغاز (GC) والكروماتوجرافيا السائلة عالية الضغط (HPLC) بشكل متكرر لفصل المخاليط المعقدة في كثير من الأحيان. بالنسبة للكروماتوغرافيا الغازية ، تُستخدم أعمدة الفصل ذات الأقطار الضيقة جدًا (حوالي 0.2 إلى 0.3 مم وطولها من 30 إلى 100 متر تقريبًا) ، والتي تسمى الأعمدة الشعرية عالية الدقة (HRGC) ، بشكل حصري تقريبًا اليوم. تتوفر سلسلة من أجهزة الكشف للعثور على المكونات الفردية بعد عمود الفصل ، مثل FID المذكور أعلاه ، و ECD (كاشف التقاط الإلكترون ، على وجه التحديد للبدائل الكهربية مثل الهالوجين) ، PID (كاشف التأين الضوئي ، وهو حساس بشكل خاص للهيدروكربونات العطرية وأنظمة الإلكترون الأخرى) ، و NPD (كاشف الأيونات الحرارية على وجه التحديد لمركبات النيتروجين والفوسفور). يستخدم جهاز HPLC كاشفات خاصة للتدفق عبر التدفق والتي ، على سبيل المثال ، مصممة لتكون بمثابة كوفيت التدفق من خلال مطياف الأشعة فوق البنفسجية.

يعتبر استخدام مطياف الكتلة ككاشف فعال بشكل خاص ، ولكنه مكلف بشكل خاص. تحديدًا مؤكدًا حقًا ، خاصةً مع الخلائط غير المعروفة من المركبات ، غالبًا ما يكون ممكنًا فقط من خلال الطيف الكتلي للمركب العضوي. المعلومات النوعية لما يسمى بوقت الاستبقاء (الوقت الذي تبقى فيه المادة في العمود) والموجودة في مخطط الكروماتوجرام مع أجهزة الكشف التقليدية تُستكمل باكتشاف محدد للمكونات الفردية بواسطة مخططات شظايا الكتلة ذات حساسية عالية للكشف.

يجب أخذ العينات في الاعتبار قبل التحليل الفعلي. يتم تحديد اختيار طريقة أخذ العينات بشكل أساسي من خلال التقلب ، ولكن أيضًا من خلال نطاق التركيز المتوقع والقطبية والاستقرار الكيميائي. علاوة على ذلك ، مع المركبات غير المتطايرة ، يجب الاختيار بين قياسات التركيز والترسب.

يقدم الجدول 6 نظرة عامة على الإجراءات الشائعة في مراقبة الهواء من أجل الإثراء النشط والتحليل الكروماتوغرافي للمركبات العضوية ، مع أمثلة على التطبيقات.

الجدول 6. نظرة عامة على إجراءات قياس جودة الهواء الكروماتوغرافي الشائعة للمركبات العضوية (مع أمثلة على التطبيقات)

مجموعة المواد

التّركيز
نطاق

أخذ العينات والتحضير

الخطوة التحليلية النهائية

الهيدروكربونات ج1-C9

ميكروغرام / م3

فئران غاز (أخذ عينات سريع) ، حقنة محكمة الغلق ، محاصرة باردة أمام العمود الشعري (تركيز) ، امتصاص حراري

GC / FID

الهيدروكربونات منخفضة الغليان ، عالية
الهيدروكربونات المهلجنة المتطايرة

نانوغرام / م3- ميكروغرام / م3

أسطوانة فولاذية عالية الجودة مفرغة وخاملة (أيضًا لقياسات الهواء النظيف)
إرسال العينات من خلال حلقات الغاز ، والحبس البارد ، والامتصاص الحراري

GC / FID / ECD / PID

مركبات عضوية في درجة الغليان
النطاق ج6-C30 (60-350 درجة مئوية)

ميكروغرام / م3

الامتزاز على الكربون المنشط ، (أ) الامتزاز مع CS2 (ب) الامتزاز بالمذيبات. (ج) تحليل فراغ الرأس

شعري
GC / FID

مركبات عضوية في درجة الغليان
تتراوح من 20 إلى 300 درجة مئوية

نانوغرام / م3- ميكروغرام / م3

الامتزاز على البوليمرات العضوية (على سبيل المثال ، Tenax) أو منخل الكربون الجزيئي (carbopack) ، الامتصاص الحراري مع محاصرة باردة أمام العمود الشعري (التركيز) أو الاستخلاص بالمذيبات

شعري
GC / FID / ECD / MS

تعديل الغليان المنخفض
مركبات (من -120 درجة مئوية)

نانوغرام / م3- ميكروغرام / م3

الامتزاز على البوليمرات المبردة (مثل أنبوب التدرج الحراري) ، المبردة حتى درجة حرارة -120 درجة مئوية ، واستخدام كاربوباك

شعري
GC / FID / ECD / MS

مركبات عضوية عالية الغليان
مرتبطة جزئيا بالجسيمات
(خاصة PAH ، PCB ، PCDD / PCDF) ،
حجم أخذ العينات مرتفع

fg / م3–ng / م3

أخذ عينات من المرشحات (على سبيل المثال ، جهاز مرشح صغير أو جهاز أخذ عينات كبير الحجم) باستخدام خراطيش البولي يوريثان اللاحقة للجزء الغازي ، وامتصاص المذيبات للمرشح والبولي يوريثين ، وتنقية مختلفة وخطوات تحضيرية ، من أجل التسامي أيضًا

شعري
GC-GCMS
(PCDD / PCDF) ،
GC-FID الشعري أو
MS (PAH) ، HPLC
ضوئي
كاشف (PAH)

مركبات عضوية عالية الغليان ،
اسب. PCDD ، PCDF ، PBDD ، PBDF ،
حجم أخذ العينات المنخفض

fg / م3–ng / م3

الامتزاز على البوليمرات العضوية (على سبيل المثال ، اسطوانة رغوة البولي يوريثان) مع المرشحات السابقة (مثل الألياف الزجاجية) أو inorg. adsorp. (على سبيل المثال ، هلام السيليكا) ، الاستخلاص بالمذيبات ، تنقية متنوعة وخطوات تحضيرية (بما في ذلك كروماتوغرافيا متعددة الأعمدة) ، اشتقاق مركبات الكلوروفينول

HRGC / ECD

مركبات عضوية عالية الغليان
مرتبطة بالجسيمات ، على سبيل المثال ، المكونات
من الهباء الجوي العضوي والترسب
عينات

نانوغرام / م3
نانوغرام - ميكروغرام / غرام
الهباء الجوي
ص-نانوغرام / م2 يوم

فصل الهباء الجوي على مرشحات الألياف الزجاجية (على سبيل المثال ، أجهزة أخذ العينات ذات الحجم الكبير أو المنخفض) أو جمع الغبار على الأسطح المعيارية ، والاستخلاص بالمذيبات (لترسيب أيضًا المياه المفلترة المتبقية) ، وخطوات تنقية وتحضير مختلفة

HRGC / MS
HPLC (للهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات)

GC = كروماتوغرافيا الغاز ؛ GCMS = GC / التحليل الطيفي الشامل ؛ FID = كاشف التأين باللهب ؛ HRGC / ECD = دقة عالية GC / ECD ؛ ECD = كاشف التقاط الإلكترون ؛ HPLC = تحليل كروماتوجرافي سائل عالي الأداء. PID = كاشف التأين الضوئي.

 

تكتسب قياسات ترسيب المركبات العضوية ذات التطاير المنخفض (على سبيل المثال ، ثنائي بنزوديوكسين وثنائي بنزوفيوران (PCDD / PCDF) ، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAH)) أهمية من منظور التأثير البيئي. نظرًا لأن الطعام هو المصدر الرئيسي للمدخول البشري ، فإن المواد المحمولة جواً المنقولة إلى النباتات الغذائية لها أهمية كبيرة. ومع ذلك ، هناك دليل على أن نقل المواد عن طريق ترسيب الجسيمات أقل أهمية من الترسيب الجاف للمركبات شبه الغازية.

لقياس الترسيب الكلي ، يتم استخدام الأجهزة المعيارية لترسيب الغبار (على سبيل المثال ، إجراء Bergerhoff) ، والتي تم تعديلها قليلاً عن طريق التعتيم كحماية ضد دخول الضوء القوي. مشاكل القياس التقنية الهامة ، مثل إعادة تعليق الجسيمات المنفصلة بالفعل ، التبخر أو التحلل الضوئي المحتمل ، يتم الآن البحث عنها بشكل منهجي من أجل تحسين إجراءات أخذ العينات الأقل من الأمثل للمركبات العضوية.

تحقيقات قياس الشم

تُستخدم استقصاءات قياس الشم في المراقبة لتحديد شكاوى الرائحة ولتحديد التلوث الأساسي في إجراءات الترخيص. وهي تعمل في المقام الأول على تقييم ما إذا كان ينبغي تصنيف الروائح الحالية أو المتوقعة على أنها كبيرة.

من حيث المبدأ ، يمكن التمييز بين ثلاث طرق منهجية:

  • قياس تركيز الانبعاث (عدد وحدات الرائحة) بمقياس الشم ونمذجة التشتت اللاحقة
  • قياس المكونات الفردية (على سبيل المثال ، NH3) أو مخاليط من المركبات (مثل الكروماتوغرافيا الغازية للغازات من مدافن النفايات) ، إذا كانت تميز الرائحة بشكل مناسب
  • تحديد الرائحة عن طريق عمليات التفتيش.

 

تجمع الإمكانية الأولى بين قياس الانبعاث والنمذجة ، ولا يمكن تصنيفها ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، تحت مصطلح مراقبة جودة الهواء. في الطريقة الثالثة ، يتم استخدام أنف الإنسان ككاشف بدقة منخفضة مقارنة بالطرق الفيزيائية والكيميائية.

ترد تفاصيل عمليات التفتيش وخطط القياس وتقييم النتائج ، على سبيل المثال ، في لوائح حماية البيئة في بعض الولايات الألمانية.

إجراءات قياس الفرز

تستخدم إجراءات القياس المبسطة في بعض الأحيان للدراسات التحضيرية (الفرز). تشمل الأمثلة أجهزة أخذ العينات السلبية وأنابيب الاختبار والإجراءات البيولوجية. باستخدام أجهزة أخذ العينات السلبية (المنتشرة) ، يتم جمع المواد المراد اختبارها من خلال عمليات التدفق الحر مثل الانتشار أو التخلل أو الامتزاز في أشكال بسيطة من المجمعات (الأنابيب واللوحات) وإثرائها في المرشحات المشبعة أو الشبكات أو وسائط الامتصاص الأخرى. وبالتالي لا يحدث ما يسمى بأخذ العينات النشط (امتصاص عينة الهواء من خلال مضخة). يتم تحويل الكمية المخصبة من المواد ، المحددة تحليليًا وفقًا لوقت التعرض المحدد ، إلى وحدات تركيز على أساس القوانين الفيزيائية (على سبيل المثال ، الانتشار) بمساعدة وقت التجميع والمعلمات الهندسية للمجمع. تنبع المنهجية من مجال الصحة المهنية (أخذ العينات الشخصية) وقياس الهواء الداخلي ، ولكن يتم استخدامها بشكل متزايد في قياسات تركيز ملوثات الهواء المحيط. يمكن الاطلاع على نظرة عامة في Brown 1993.

غالبًا ما تستخدم أنابيب الكاشف لأخذ العينات والتحليل التحضيري السريع للغازات. يتم امتصاص حجم هواء اختبار معين من خلال أنبوب زجاجي مملوء بكاشف امتزاز يتوافق مع هدف الاختبار. يتغير لون محتويات الأنبوب اعتمادًا على تركيز المادة المراد تحديدها الموجودة في هواء الاختبار. غالبًا ما تستخدم أنابيب الاختبار الصغيرة في مجال مراقبة مكان العمل أو كإجراء سريع في حالات الحوادث ، مثل الحرائق. لا يتم استخدامها للقياسات الروتينية لتركيز ملوثات الهواء المحيط بسبب حدود الكشف المرتفعة بشكل عام والانتقائية المحدودة للغاية. تتوفر أنابيب اختبار الكاشف للعديد من المواد في نطاقات تركيز مختلفة.

من بين الإجراءات البيولوجية ، تم قبول طريقتين في المراقبة الروتينية. من خلال إجراء التعرض المعياري للحزاز ، يتم تحديد معدل وفيات الحزاز خلال فترة التعرض البالغة 300 يوم. في إجراء آخر ، يتم تعريض عشب المراعي الفرنسي لمدة 14 ± 1 يومًا. ثم يتم تحديد مقدار النمو. كلا الإجراءين بمثابة تحديدات موجزة لتأثيرات تركيز ملوثات الهواء.

شبكات مراقبة جودة الهواء

في جميع أنحاء العالم ، يتم استخدام أكثر أنواع شبكات جودة الهواء تنوعًا. يجب التمييز بين شبكات القياس ، التي تتكون من محطات قياس أوتوماتيكية يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر (حاويات قياس) ، وشبكات قياس افتراضية ، والتي تحدد فقط مواقع القياس لأنواع مختلفة من قياسات تركيز ملوثات الهواء في شكل شبكة محددة مسبقًا. تمت مناقشة مهام ومفاهيم شبكات القياس أعلاه.

شبكات المراقبة المستمرة

تعتمد شبكات القياس التي تعمل باستمرار على محطات القياس الأوتوماتيكية ، وتعمل بشكل أساسي على مراقبة جودة الهواء في المناطق الحضرية. يتم قياس ملوثات الهواء مثل ثاني أكسيد الكبريت (SO2) والغبار وأول أكسيد النيتروجين (NO) وثاني أكسيد النيتروجين (NO2) ، أول أكسيد الكربون (CO) ، الأوزون (O3) ، وإلى حد ما أيضًا مجموع الهيدروكربونات (الميثان الحر ، CnHm) أو المكونات العضوية الفردية (مثل البنزين والتولوين والزيلين). بالإضافة إلى ذلك ، بناءً على الحاجة ، يتم تضمين معلمات الأرصاد الجوية مثل اتجاه الرياح وسرعة الرياح ودرجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية وهطول الأمطار والإشعاع العالمي أو توازن الإشعاع.

تتكون معدات القياس التي يتم تشغيلها في محطات القياس بشكل عام من محلل ووحدة معايرة وإلكترونيات تحكم وتوجيه ، والتي تراقب معدات القياس بالكامل وتحتوي على واجهة معيارية لجمع البيانات. بالإضافة إلى قيم القياس ، توفر معدات القياس ما يسمى بإشارات الحالة الخاصة بالأخطاء وحالة التشغيل. يتم فحص معايرة الأجهزة تلقائيًا بواسطة الكمبيوتر على فترات منتظمة.

كقاعدة عامة ، يتم توصيل محطات القياس بخطوط البيانات الثابتة أو اتصالات الاتصال الهاتفي أو أنظمة نقل البيانات الأخرى إلى جهاز كمبيوتر (كمبيوتر معالجة أو محطة عمل أو كمبيوتر شخصي ، اعتمادًا على نطاق النظام) يتم فيه إدخال نتائج القياس ومعالجتها و عرض. تقوم أجهزة كمبيوتر شبكة القياس ، وعند الضرورة ، الأفراد المدربون تدريباً خاصاً بمراقبة ما إذا كان قد تم تجاوز حدود العتبة المختلفة. بهذه الطريقة يمكن التعرف على حالات جودة الهواء الحرجة في أي وقت. هذا مهم للغاية ، خاصة لرصد حالات الضباب الدخاني الحرجة في الشتاء والصيف (المؤكسدات الضوئية) وللحصول على المعلومات العامة الحالية.

شبكات القياس للقياسات العشوائية للعينة

خارج شبكة القياس عن بعد ، تُستخدم أنظمة قياس أخرى لمراقبة جودة الهواء بدرجات متفاوتة. تشمل الأمثلة شبكات القياس (المؤتمتة جزئيًا في بعض الأحيان) لتحديد:

  • ترسب الغبار ومكوناته
  • الغبار المعلق (SPM) ومكوناته
  • الهيدروكربونات والهيدروكربونات المكلورة
  • مواد عضوية منخفضة التطاير (ديوكسينات ، فيوران ، ثنائي الفينيل متعدد الكلور).

 

تم تصنيف سلسلة من المواد المقاسة بهذه الطريقة على أنها مواد مسرطنة ، مثل مركبات الكادميوم أو الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات أو البنزين. لذلك فإن رصدهم له أهمية خاصة.

لتقديم مثال على برنامج شامل ، يلخص الجدول 7 مراقبة جودة الهواء التي يتم إجراؤها بشكل منهجي في شمال الراين - وستفاليا ، والتي يبلغ عدد سكانها 18 مليون نسمة ، وهي الولاية الأكثر اكتظاظًا بالسكان في ألمانيا.

الجدول 7. المراقبة المنهجية لنوعية الهواء في شمال الراين - وستفاليا (ألمانيا)

القياس المستمر
نظام

مؤتمتة جزئيًا
نظام القياس

القياس غير المستمر
نظام / متعدد المكونات
قياسات

ثاني أكسيد الكبريت
أول أكسيد النيتروجين
ثاني أكسيد النيتروجين
أول أكسيد الكربون
الجسيمات المعلقة
مسألة (SPM)
الأوزون
الهيدروكربونات
اتجاه الرياح
سرعة الرياح
درجة حرارة الهواء
ضغط جوي
الرطوبة النسبية
التوازن الإشعاعي
ترسيب

تكوين SPM:
قيادة
الكادميوم
النيكل
النحاس
حديد
زرنيخ
البريليوم
بنزو [a] بيرين
بنزو [e] بيرين
بنزو [a] أنثراسين
ديبنزو [آه] أنثراسين
بنزو [غي) البيريلين
كورونين

البنزين وغيرها
الهيدروكربونات
الهيدروكربونات المهلجنة
ترسب الغبار و
تكوين الخامات
السخام
ثنائي الفينيل متعدد الكلور
متعدد الهالوجينات
dibenzodioxins و
ثنائي بنزوفيوران
(PCDD / PCDF)

 

الرجوع

الأربعاء، مارس 09 2011 15: 48

التحكم في تلوث الهواء

إدارة تلوث الهواء

الهدف من مدير نظام التحكم في تلوث الهواء هو التأكد من أن التركيزات المفرطة لملوثات الهواء لا تصل إلى هدف حساس. يمكن أن تشمل الأهداف الأشخاص والنباتات والحيوانات والمواد. في جميع الحالات ، يجب أن نهتم بالأكثر حساسية لكل من هذه المجموعات. يمكن أن تشمل ملوثات الهواء الغازات والأبخرة والهباء الجوي ، وفي بعض الحالات ، المواد البيولوجية الخطرة. سيمنع النظام المصمم جيدًا الهدف من تلقي تركيز ضار من الملوثات.

تتضمن معظم أنظمة التحكم في تلوث الهواء مجموعة من تقنيات التحكم المتعددة ، وعادةً ما تكون مزيجًا من الضوابط التكنولوجية والضوابط الإدارية ، وفي المصادر الأكبر أو الأكثر تعقيدًا قد يكون هناك أكثر من نوع واحد من التحكم التكنولوجي.

من الناحية المثالية ، سيتم اختيار الضوابط المناسبة في سياق المشكلة التي سيتم حلها.

  • ما الذي ينبعث ، وبأي تركيز؟
  • ما هي الأهداف؟ ما هو الهدف الأكثر حساسية؟
  • ما هي مستويات التعرض قصيرة المدى المقبولة؟
  • ما هي مستويات التعرض طويلة الأجل المقبولة؟
  • ما هي مجموعة الضوابط التي يجب اختيارها لضمان عدم تجاوز مستويات التعرض على المدى القصير والطويل؟

 

يصف الجدول 1 الخطوات في هذه العملية.

 


الجدول 1. خطوات اختيار ضوابط التلوث

 

 

خطوة 1
حدد
الانبعاثات.

الجزء الأول هو تحديد ما سيتم تحريره من المكدس.
يجب سرد جميع الانبعاثات الضارة المحتملة. الجزء الثاني هو
تقدير مقدار كل مادة سيتم إصدارها. بدون هذا
المعلومات ، لا يمكن للمدير البدء في تصميم برنامج تحكم.

خطوة 2
حدد
الفئات المستهدفة.

يجب تحديد جميع الأهداف الحساسة. وهذا يشمل الناس والحيوانات والنباتات والمواد. في كل حالة ، يجب تحديد العضو الأكثر حساسية في كل مجموعة. على سبيل المثال ، مرضى الربو بالقرب من نبات ينبعث منه الأيزوسيانات.

خطوة 3
حدد
مقبول
مستويات التعرض. *

يجب أن يكون هناك مستوى مقبول من التعرض للمجموعة المستهدفة الأكثر حساسية
يتم تأسيسها. إذا كان الملوث مادة لها تأثيرات تراكمية ،
مثل مادة مسرطنة ، يجب تحديد مستويات التعرض طويل الأمد (سنوي). إذا كان للملوث تأثيرات قصيرة المدى ، مثل مادة مهيجة أو محسس ، فيجب تحديد مستوى التعرض قصير المدى أو ربما الذروة. **

خطوة 4
أختار
ضوابط.

تحدد الخطوة 1 الانبعاثات ، وتحدد الخطوة 3 ما هو مقبول
مستويات التعرض. في هذه الخطوة ، يتم فحص كل ملوث للتأكد من أنه
لا يتجاوز المستوى المقبول. إذا تجاوز المستوى المقبول ،
يجب إضافة عناصر تحكم إضافية ، والتحقق من مستويات التعرض مرة أخرى. تستمر هذه العملية حتى تصل جميع حالات التعريض الضوئي إلى المستوى المقبول أو أقل منه. يمكن استخدام نمذجة التشتت لتقدير التعرض للمصانع الجديدة أو لاختبار الحلول البديلة للمنشآت القائمة.

* عند تعيين مستويات التعرض في الخطوة 3 ، يجب أن نتذكر أن هذه التعرضات هي تعرضات كاملة ، وليست فقط من النبات. بمجرد تحديد المستوى المقبول ، يتم فقط طرح مستويات الخلفية والمساهمات من النباتات الأخرى لتحديد الحد الأقصى للكمية التي يمكن أن يصدرها المصنع دون تجاوز مستوى التعرض المقبول. إذا لم يتم ذلك ، وسمح لثلاثة نباتات بالانبعاث بأقصى قدر ، ستتعرض المجموعات المستهدفة لثلاثة أضعاف المستوى المقبول.

** بعض المواد مثل المواد المسرطنة ليس لها حد لا يحدث دونه أي آثار ضارة. لذلك ، طالما يُسمح لبعض المواد بالهروب إلى البيئة ، سيكون هناك بعض المخاطر على السكان المستهدفين. في هذه الحالة ، لا يمكن تعيين مستوى عدم التأثير (بخلاف الصفر). بدلاً من ذلك ، يجب تحديد مستوى مقبول من المخاطر. عادة ما يتم تعيين هذا في نطاق 1 نتيجة سلبية في 100,000،1,000,000 إلى XNUMX،XNUMX،XNUMX شخص معرض.


 

قامت بعض الولايات القضائية ببعض الأعمال من خلال وضع معايير تستند إلى أقصى تركيز للملوثات التي يمكن أن يتلقاها هدف حساس. مع هذا النوع من المعايير ، لا يتعين على المدير تنفيذ الخطوتين 2 و 3 ، لأن الوكالة المنظمة قد فعلت ذلك بالفعل. بموجب هذا النظام ، يجب على المدير أن يضع فقط معايير الانبعاث غير الخاضعة للرقابة لكل ملوث (الخطوة 1) ، ثم تحديد عناصر التحكم اللازمة للوفاء بالمعيار (الخطوة 4).

من خلال وجود معايير جودة الهواء ، يمكن للمنظمين قياس التعرض الفردي وبالتالي تحديد ما إذا كان أي شخص يتعرض لمستويات ضارة محتملة. من المفترض أن المعايير الموضوعة في ظل هذه الظروف منخفضة بما يكفي لحماية المجموعة المستهدفة الأكثر حساسية. هذا ليس دائما افتراض آمن. كما هو موضح في الجدول 2 ، يمكن أن يكون هناك تباين كبير في معايير جودة الهواء الشائعة. تتراوح معايير جودة الهواء لثاني أكسيد الكبريت من 30 إلى 140 ميكروغرام / م3. بالنسبة للمواد الأقل تنظيمًا ، يمكن أن يكون هذا الاختلاف أكبر (1.2 إلى 1,718 ميكروغرام / م3) ، كما هو مبين في الجدول 3 للبنزين. هذا ليس مفاجئًا نظرًا لأن علم الاقتصاد يمكن أن يلعب دورًا كبيرًا في وضع المعايير كما يفعل علم السموم. إذا لم يتم تحديد معيار منخفض بما يكفي لحماية المجموعات المعرضة للإصابة ، فلن يتم تقديم خدمة جيدة لأحد. لدى السكان المعرضين شعور بالثقة الزائفة ، ويمكن أن يتعرضوا للخطر دون قصد. قد يشعر الباعث في البداية أنه استفاد من معيار متساهل ، ولكن إذا تطلبت التأثيرات في المجتمع من الشركة إعادة تصميم ضوابطها ، أو تثبيت عناصر تحكم جديدة ، فقد تكون التكاليف أعلى من القيام بذلك بشكل صحيح في المرة الأولى.

الجدول 2. مجموعة معايير جودة الهواء لملوثات الهواء التي يتم التحكم فيها بشكل شائع (ثاني أكسيد الكبريت)

البلدان والأقاليم

ثاني أكسيد الكبريت طويل المدى
معايير جودة الهواء (ميكروغرام / م
3)

أستراليا

50

كندا

30

فنلندا

40

ألمانيا

140

المجر

70

تايوان

133

 

الجدول 3. مجموعة معايير جودة الهواء لملوث هواء أقل شيوعًا (بنزين)

المدينة / الولاية

معيار جودة الهواء على مدار 24 ساعة لـ
البنزين (ميكروغرام / م
3)

كونيتيكت

53.4

ماساتشوستس

1.2

ميشيغان

2.4

نورث كارولينا

2.1

نيفادا

254

نيويورك

1,718

فيلادلفيا

1,327

فرجينيا

300

تم توحيد المستويات بمتوسط ​​وقت 24 ساعة للمساعدة في المقارنات.

(مقتبس من كالابريس وكينيون 1991.)

 

في بعض الأحيان يكون هذا النهج التدريجي لاختيار أدوات التحكم في تلوث الهواء قصير المدى ، ويذهب المنظمون والمصممون مباشرة إلى "حل عالمي". إحدى هذه الطرق هي أفضل تقنيات التحكم المتاحة (BACT). من المفترض أنه باستخدام أفضل توليفة من أجهزة تنقية الغاز والمرشحات وممارسات العمل الجيدة بشأن مصدر الانبعاث ، سيتم تحقيق مستوى انبعاثات منخفض بما يكفي لحماية المجموعة المستهدفة الأكثر حساسية. في كثير من الأحيان ، سيكون مستوى الانبعاث الناتج أقل من الحد الأدنى المطلوب لحماية الأهداف الأكثر حساسية. بهذه الطريقة يجب التخلص من جميع حالات التعرض غير الضرورية. يتم عرض أمثلة من BACT في الجدول 4.

الجدول 4. أمثلة مختارة لأفضل تقنيات التحكم المتاحة (BACT) توضح طريقة التحكم المستخدمة والكفاءة المقدرة

معالجة

الملوثات

طريقة التحكم

الكفاءة المقدرة

معالجة التربة

الهيدروكربونات

مؤكسد حراري

99

مطحنة اللب كرافت
غلاية الاسترداد

الجسيمات

كهرباء
المرسب

99.68

إنتاج مدخن
السيليكا

أول أكسيد الكربون

الممارسة الجيدة

50

دهان السيارات

الهيدروكربونات

فرن احتراق

90

فرن القوس الكهربائي

الجسيمات

باجهاوس

100

مصفاة تكرير نفط،
تكسير حفاز

الجسيمات القابلة للتنفس

إعصار + فنتوري
مومس

93

محرقة طبية

كلوريد الهيدروجين

منظف ​​مبلل + جاف
مومس

97.5

غلاية تعمل بالفحم

ثاني أكسيد الكبريت

مجفف رذاذ +
امتصاص

90

التخلص من النفايات عن طريق
الجفاف و
الحرق

الجسيمات

إعصار + مكثف
+ جهاز تنقية الغاز +
الغسيل الرطب

95

مصنع الأسفلت

الهيدروكربونات

مؤكسد حراري

99

 

لا تضمن BACT في حد ذاتها مستويات تحكم كافية. على الرغم من أن هذا هو أفضل نظام تحكم يعتمد على ضوابط تنظيف الغاز وممارسات التشغيل الجيدة ، فقد لا يكون BACT جيدًا بما يكفي إذا كان المصدر مصنعًا كبيرًا ، أو إذا كان يقع بجوار هدف حساس. يجب اختبار أفضل تقنيات التحكم المتاحة للتأكد من أنها جيدة بما يكفي بالفعل. يجب فحص معايير الانبعاثات الناتجة لتحديد ما إذا كانت لا تزال ضارة أم لا حتى مع أفضل أدوات التحكم في تنظيف الغاز. إذا كانت معايير الانبعاثات لا تزال ضارة ، فقد يتعين النظر في الضوابط الأساسية الأخرى ، مثل اختيار العمليات أو المواد الأكثر أمانًا ، أو الانتقال في منطقة أقل حساسية.

هناك "حل عالمي" آخر يتجاوز بعض الخطوات وهو معايير أداء المصدر. تضع العديد من الولايات القضائية معايير الانبعاثات التي لا يمكن تجاوزها. تعتمد معايير الانبعاث على الانبعاثات عند المصدر. عادة ما يعمل هذا بشكل جيد ، ولكن مثل BACT يمكن أن يكون غير موثوق به. يجب أن تكون المستويات منخفضة بما يكفي للحفاظ على الحد الأقصى للانبعاثات منخفضة بما يكفي لحماية المجموعات السكانية المستهدفة المعرضة للتأثر من الانبعاثات النموذجية. ومع ذلك ، كما هو الحال مع أفضل تقنيات التحكم المتاحة ، قد لا يكون هذا جيدًا بما يكفي لحماية الجميع حيث توجد مصادر انبعاث كبيرة أو مجموعات سكانية قريبة معرضة للإصابة. إذا كان هذا هو الحال ، يجب استخدام إجراءات أخرى لضمان سلامة جميع الفئات المستهدفة.

كل من BACT ومعايير الانبعاثات بها خطأ أساسي. يفترضون أنه إذا تم استيفاء معايير معينة في المصنع ، فستتم حماية المجموعات المستهدفة تلقائيًا. هذا ليس بالضرورة كذلك ، ولكن بمجرد تمرير مثل هذا النظام إلى قانون ، تصبح التأثيرات على الهدف ثانوية للامتثال للقانون.

يجب استخدام معايير BACT وانبعاثات المصدر أو معايير التصميم كمعايير دنيا للضوابط. إذا كانت BACT أو معايير الانبعاثات ستحمي الأهداف الحساسة ، فيمكن استخدامها على النحو المنشود ، وإلا يجب استخدام ضوابط إدارية أخرى.

تدابير الرقابة

يمكن تقسيم الضوابط إلى نوعين أساسيين من الضوابط - التكنولوجية والإدارية. يتم تعريف الضوابط التكنولوجية هنا على أنها الأجهزة الموضوعة على مصدر انبعاث لتقليل الملوثات في تيار الغاز إلى مستوى مقبول للمجتمع والذي سيحمي الهدف الأكثر حساسية. يتم تعريف الضوابط الإدارية هنا على أنها تدابير رقابية أخرى.

الضوابط التكنولوجية

يتم وضع أنظمة تنظيف الغاز في المصدر ، قبل المكدس ، لإزالة الملوثات من تيار الغاز قبل إطلاقه في البيئة. يوضح الجدول 5 ملخصًا موجزًا ​​للفئات المختلفة لنظام تنظيف الغاز.

الجدول 5. طرق تنظيف الغاز لإزالة الغازات والأبخرة والجسيمات الضارة من انبعاثات العمليات الصناعية

طريقة التحكم

أمثلة

الوصف

الكفاءة

الغازات / الأبخرة

     

تكاثف

مكثفات الاتصال
مكثفات السطح

يتم تبريد البخار وتكثيفه إلى سائل. هذا غير فعال ويستخدم كشرط مسبق للطرق الأخرى

80 +٪ عند التركيز> 2,000 جزء في المليون

امتصاص

أجهزة تنقية الغاز الرطب (معبأة
أو ماصات اللوح)

يتم تجميع الغاز أو البخار في سائل.

82-95٪ عندما يكون التركيز أقل من 100 جزء في المليون
95-99٪ عندما يكون التركيز> 100 جزء في المليون

الامتزاز

كربون
الألومينا
جيل السيليكا
المنخل الجزيئي

يتم تجميع الغاز أو البخار على مادة صلبة.

90 +٪ عند التركيز <1,000،XNUMX جزء في المليون
95 +٪ عند التركيز> 1,000 جزء في المليون

حرق

مشاعل
محرقة
المحرقة الحفازة

يتأكسد الغاز العضوي أو البخار عن طريق تسخينه إلى درجة حرارة عالية والاحتفاظ به عند هذه الدرجة لمدة
فترة زمنية كافية.

لا ينصح متى
تركيز <2,000 جزء في المليون
80 +٪ عند التركيز> 2,000 جزء في المليون

الجسيمات

     

بالقصور الذاتي
فواصل

الأعاصير

تُجبر الغازات المحملة بالجسيمات على تغيير الاتجاه. يتسبب القصور الذاتي للجسيم في فصلها عن تيار الغاز. هذا غير فعال ويستخدم كملف
محسن للطرق الأخرى.

70-90٪

أجهزة تنقية الغاز الرطب

فنتوري
مرشح مبلل
صينية أو غربال الغسيل

تجمع القطرات السائلة (الماء) الجسيمات عن طريق الانحشار والاعتراض والانتشار. ثم يتم فصل القطرات وجزيئاتها عن تيار الغاز.

بالنسبة إلى جسيمات 5 ميكرومتر ، 98.5٪ عند 6.8 واط ؛
99.99 +٪ عند 50 وزن
لجسيمات 1 ميكرومتر ، 45٪ عند 6.8 واط ؛ 99.95
عند 50 واط

كهرباء
المرسبات

لوحة الأسلاك
لوحة مسطحة
أنبوبي
مبلل

تُستخدم القوى الكهربائية لنقل الجسيمات من تيار الغاز إلى ألواح التجميع

95-99.5٪ لجسيمات 0.2 ميكرومتر
99.25-99.9 +٪ لـ 10 ميكرومتر جسيمات

فلاتر

باجهاوس

قماش مسامي يزيل الجسيمات من تيار الغاز. ثم في الواقع كعكة الغبار المسامية التي تتشكل على القماش
يقوم بالترشيح.

99.9٪ لجزيئات 0.2 ميكرومتر
99.5٪ لجزيئات 10 ميكرومتر

 

منظف ​​الغاز هو جزء من نظام معقد يتألف من الشفاطات ومجاري الهواء والمراوح والمنظفات والمداخن. يؤثر تصميم كل جزء وأدائه وصيانته على أداء جميع الأجزاء الأخرى والنظام ككل.

وتجدر الإشارة إلى أن كفاءة النظام تختلف بشكل كبير لكل نوع من أنواع المنظفات ، اعتمادًا على تصميمه ومدخلات الطاقة وخصائص تيار الغاز والملوث. نتيجة لذلك ، فإن كفاءة العينة في الجدول 5 هي تقديرات تقريبية فقط. يتضح التباين في الكفاءات مع أجهزة الغسل الرطب في الجدول 5. وتتراوح كفاءة جمع أجهزة التنظيف الرطبة من 98.5 في المائة لجزيئات 5 ميكرومتر إلى 45 في المائة لجزيئات 1 ميكرومتر عند نفس انخفاض الضغط عبر جهاز الغسل (6.8 بوصات. مقياس الماء (wg)) )). بالنسبة للجسيمات ذات الحجم نفسه ، 1 ميكرومتر ، تنتقل الكفاءة من 45 في المائة من الكفاءة عند 6.8 واط إلى 99.95 عند 50 واط. ونتيجة لذلك ، يجب مطابقة منظفات الغاز مع تيار الغاز المحدد المعني. لا ينصح باستخدام الأجهزة العامة.

التخلص من النفايات

عند اختيار وتصميم أنظمة تنظيف الغاز ، يجب مراعاة التخلص الآمن من المواد المجمعة. كما هو مبين في الجدول 6 ، تنتج بعض العمليات كميات كبيرة من الملوثات. إذا تم جمع معظم الملوثات بواسطة معدات تنظيف الغاز ، فقد تكون هناك مشكلة في التخلص من النفايات الخطرة.

الجدول 6. عينة من معدلات الانبعاث غير المنضبط لعمليات صناعية مختارة

مصدر صناعي

معدل الانبعاث

فرن كهربائي 100 طن

257 طن / سنة من الجسيمات

توربينات بقدرة 1,500 مم و ح ب / ساعة بترول وغاز

444 رطل / ساعة SO2

محرقة 41.7 طن / ساعة

208 رطل / ساعة NOx

100 شاحنة / يوم معطف شفاف

3,795 رطل / أسبوع من المواد العضوية

 

في بعض الحالات ، قد تحتوي النفايات على منتجات قيمة يمكن إعادة تدويرها ، مثل المعادن الثقيلة من المصهر ، أو المذيبات من خط الطلاء. يمكن استخدام النفايات كمواد خام لعملية صناعية أخرى - على سبيل المثال ، يمكن استخدام ثاني أكسيد الكبريت الذي يتم جمعه في صورة حمض الكبريتيك في تصنيع الأسمدة.

عندما لا يمكن إعادة تدوير النفايات أو إعادة استخدامها ، قد لا يكون التخلص منها سهلاً. لا يمكن أن يكون الحجم مشكلة فحسب ، بل قد يكون خطرًا بحد ذاته. على سبيل المثال ، إذا تعذر إعادة استخدام حمض الكبريتيك المأخوذ من غلاية أو مصهر ، فسيتعين معالجته مرة أخرى لتحييده قبل التخلص منه.

تشتت

يمكن أن يقلل التشتت تركيز الملوث في الهدف. ومع ذلك ، يجب أن نتذكر أن التشتت لا يقلل من إجمالي كمية المواد التي تغادر النبات. يسمح المكدس الطويل فقط بالانتشار والعمود قبل أن يصل إلى مستوى الأرض ، حيث من المحتمل أن توجد أهداف حساسة. إذا كان الملوث مصدر إزعاج في المقام الأول ، مثل الرائحة ، فقد يكون التشتت مقبولاً. ومع ذلك ، إذا كانت المادة ثابتة أو تراكمية ، مثل المعادن الثقيلة ، فقد لا يكون التخفيف حلاً لمشكلة تلوث الهواء.

يجب استخدام التشتت بحذر. يجب أن تؤخذ في الاعتبار الأحوال الجوية المحلية وظروف سطح الأرض. على سبيل المثال ، في المناخات الباردة ، خاصة مع الغطاء الثلجي ، يمكن أن يكون هناك تقلبات متكررة في درجات الحرارة يمكن أن تحبس الملوثات بالقرب من الأرض ، مما يؤدي إلى تعرضات عالية بشكل غير متوقع. وبالمثل ، إذا كان النبات يقع في وادي ، فقد تتحرك الأعمدة لأعلى ولأسفل في الوادي ، أو يتم حظرها بواسطة التلال المحيطة بحيث لا تنتشر وتتشتت كما هو متوقع.

الرقابة الإدارية

بالإضافة إلى الأنظمة التكنولوجية ، هناك مجموعة أخرى من الضوابط التي يجب مراعاتها في التصميم العام لنظام التحكم في تلوث الهواء. في الغالب ، تأتي من الأدوات الأساسية للنظافة الصناعية.

الاستبدال

تتمثل إحدى طرق الصحة المهنية المفضلة للتحكم في المخاطر البيئية في مكان العمل في استبدال مادة أو عملية أكثر أمانًا. إذا كان من الممكن استخدام عملية أو مادة أكثر أمانًا ، وتجنب الانبعاثات الضارة ، فإن نوع أو فعالية الضوابط تصبح أكاديمية. من الأفضل تجنب المشكلة بدلاً من محاولة تصحيح القرار الأول السيئ. تشمل أمثلة الاستبدال استخدام أنواع وقود أنظف وأغطية لتخزين كميات كبيرة ودرجات حرارة منخفضة في المجففات.

هذا ينطبق على المشتريات الصغيرة وكذلك معايير التصميم الرئيسية للمصنع. إذا تم شراء المنتجات أو العمليات الآمنة بيئيًا فقط ، فلن يكون هناك أي خطر على البيئة ، في الداخل أو الخارج. إذا تم إجراء عملية شراء خاطئة ، فإن باقي البرنامج يتكون من محاولة التعويض عن هذا القرار الأول. إذا تم شراء منتج أو عملية منخفضة التكلفة ولكنها خطرة ، فقد تحتاج إلى إجراءات ومعدات معالجة خاصة وطرق التخلص الخاصة. نتيجة لذلك ، قد يكون للعنصر منخفض التكلفة سعر شراء منخفض فقط ، ولكن سعرًا مرتفعًا لاستخدامه والتخلص منه. ربما تكون المادة أو العملية الأكثر أمانًا ولكن الأكثر تكلفة أقل تكلفة على المدى الطويل.

تهوية محلية

الضوابط مطلوبة لجميع المشكلات التي تم تحديدها والتي لا يمكن تجنبها عن طريق استبدال مواد أو طرق أكثر أمانًا. تبدأ الانبعاثات في موقع العمل الفردي ، وليس في المكدس. سيساعد نظام التهوية الذي يلتقط ويتحكم في الانبعاثات عند المصدر في حماية المجتمع إذا تم تصميمه بشكل صحيح. تعتبر أغطية ومجاري نظام التهوية جزءًا من نظام التحكم في تلوث الهواء الكلي.

يفضل استخدام نظام تهوية محلي. لا يخفف الملوثات ويوفر تيار غاز مركز يسهل تنظيفه قبل إطلاقه في البيئة. تعتبر معدات تنظيف الغاز أكثر كفاءة عند تنظيف الهواء بتركيزات أعلى من الملوثات. على سبيل المثال ، سوف يمنع غطاء الالتقاط الموجود فوق فوهة السكب في الفرن المعدني الملوثات من الوصول إلى البيئة ، وينقل الأبخرة إلى نظام تنظيف الغاز. في الجدول 5 ، يمكن ملاحظة أن كفاءات التنظيف لمنظفات الامتصاص والامتصاص تزداد مع تركيز الملوثات ، ولا ينصح باستخدام منظفات التكثيف للمستويات المنخفضة (أقل من 2,000 جزء في المليون) من الملوثات.

إذا لم يتم التقاط الملوثات من المصدر وتم السماح لها بالهروب من خلال النوافذ وفتحات التهوية ، فإنها تصبح انبعاثات هاربة غير خاضعة للرقابة. في بعض الحالات ، يمكن أن يكون لهذه الانبعاثات الهاربة غير المنضبطة تأثير كبير على الجوار المباشر.

العزلة

يمكن أن يكون العزل - تحديد موقع المصنع بعيدًا عن الأهداف الحساسة - طريقة تحكم رئيسية عندما تكون الضوابط الهندسية غير كافية في حد ذاتها. قد تكون هذه هي الوسيلة الوحيدة لتحقيق مستوى مقبول من التحكم عندما يجب الاعتماد على أفضل تكنولوجيا تحكم متاحة (BACT). إذا ، بعد تطبيق أفضل الضوابط المتاحة ، لا تزال مجموعة مستهدفة في خطر ، يجب النظر في العثور على موقع بديل حيث لا توجد مجموعات سكانية حساسة.

العزل ، كما هو مذكور أعلاه ، هو وسيلة لفصل نبات فردي عن الأهداف الحساسة. نظام عزل آخر حيث تستخدم السلطات المحلية تقسيم المناطق لفصل فئات الصناعات عن الأهداف الحساسة. بمجرد فصل الصناعات عن السكان المستهدفين ، لا ينبغي السماح للسكان بالانتقال إلى جوار المنشأة. على الرغم من أن هذا يبدو منطقيًا ، إلا أنه لا يتم استخدامه كثيرًا كما ينبغي.

إجراءات العمل

يجب تطوير إجراءات العمل لضمان استخدام المعدات بشكل صحيح وآمن ، دون المخاطرة بالعمال أو البيئة. يجب صيانة أنظمة تلوث الهواء المعقدة وتشغيلها بشكل صحيح إذا كانت ستؤدي وظيفتها على النحو المنشود. عامل مهم في هذا هو تدريب الموظفين. يجب تدريب الموظفين على كيفية استخدام المعدات وصيانتها لتقليل أو التخلص من كمية المواد الخطرة المنبعثة إلى مكان العمل أو المجتمع. في بعض الحالات ، تعتمد BACT على الممارسات الجيدة لضمان نتائج مقبولة.

مراقبة الوقت الحقيقي

النظام الذي يعتمد على المراقبة في الوقت الفعلي ليس شائعًا ولا يستخدم بشكل شائع. في هذه الحالة ، يمكن الجمع بين المراقبة المستمرة للانبعاثات والأرصاد الجوية مع نمذجة التشتت للتنبؤ بالتعرضات في اتجاه الريح. عندما تقترب حالات التعرض المتوقعة من المستويات المقبولة ، يتم استخدام المعلومات لتقليل معدلات الإنتاج والانبعاثات. هذه طريقة غير فعالة ، ولكنها قد تكون طريقة تحكم مؤقتة مقبولة لمنشأة قائمة.

على العكس من ذلك لإعلان التحذيرات للجمهور عندما تكون الظروف من شأنها أن تتواجد تركيزات مفرطة من الملوثات ، بحيث يمكن للجمهور اتخاذ الإجراء المناسب. على سبيل المثال ، إذا تم إرسال تحذير من أن الظروف الجوية تجعل مستويات ثاني أكسيد الكبريت في اتجاه الريح مفرطة ، فإن السكان المعرضين للإصابة مثل المصابين بالربو سيعرفون عدم الخروج من المنزل. مرة أخرى ، قد يكون هذا عنصر تحكم مؤقت مقبول حتى يتم تثبيت عناصر تحكم دائمة.

تُستخدم أحيانًا مراقبة الغلاف الجوي والأرصاد الجوية في الوقت الفعلي لتجنب أو تقليل أحداث تلوث الهواء الكبرى حيث قد توجد مصادر متعددة. عندما يصبح من الواضح أن مستويات تلوث الهواء المفرطة مرجحة ، قد يتم تقييد الاستخدام الشخصي للسيارات وإغلاق الصناعات الرئيسية التي تنبعث منها.

الصيانة / التدبير المنزلي

في جميع الحالات ، تعتمد فعالية الضوابط على الصيانة المناسبة ؛ يجب أن تعمل المعدات على النحو المنشود. لا يجب الحفاظ على أدوات التحكم في تلوث الهواء واستخدامها على النحو المنشود فحسب ، بل يجب الحفاظ على العمليات التي تولد انبعاثات محتملة وتشغيلها بشكل صحيح. مثال على العملية الصناعية هو مجفف رقائق الخشب مع وحدة تحكم في درجة الحرارة الفاشلة ؛ إذا تم تشغيل المجفف على درجة حرارة عالية جدًا ، فسوف ينبعث منه المزيد من المواد ، وربما نوعًا مختلفًا من المواد ، من خشب التجفيف. من الأمثلة على صيانة الغازات الأنظف التي تؤثر على الانبعاثات ، وجود أكياس تخزين رديئة بأكياس مكسورة ، مما يسمح للجسيمات بالمرور عبر المرشح.

تلعب التدبير المنزلي أيضًا دورًا مهمًا في التحكم في إجمالي الانبعاثات. الغبار الذي لا يتم تنظيفه بسرعة داخل المصنع يمكن أن يعاد تجويفه ويشكل خطرًا على الموظفين. إذا تم نقل الغبار إلى خارج المصنع ، فإنها تشكل خطرًا على المجتمع. يمكن أن يشكل سوء التدبير المنزلي في ساحة المصنع خطرًا كبيرًا على المجتمع. يمكن أن تؤدي المواد السائبة غير المغطاة أو نفايات النباتات أو الغبار الناتج عن المركبات إلى نقل الملوثات عبر الرياح إلى المجتمع. يعد الحفاظ على نظافة الفناء ، باستخدام حاويات أو مواقع تخزين مناسبة ، أمرًا مهمًا في تقليل إجمالي الانبعاثات. يجب ألا يتم تصميم النظام بشكل صحيح فحسب ، بل يجب استخدامه بشكل صحيح أيضًا إذا كان المجتمع بحاجة إلى الحماية.

من أسوأ الأمثلة على سوء الصيانة والتدبير المنزلي هو مصنع الاسترداد الرئيسي مع ناقل غبار رصاص مكسور. سُمح للغبار بالخروج من الناقل حتى أصبحت الكومة عالية جدًا لدرجة أن الغبار يمكن أن ينزلق أسفل الكومة ويخرج من نافذة مكسورة. ثم حملت الرياح المحلية الغبار حول الحي.

معدات أخذ عينات الانبعاث

يمكن أخذ عينات المصدر لعدة أسباب:

  • لتوصيف الانبعاثات. لتصميم نظام للتحكم في تلوث الهواء ، يجب أن يعرف المرء ما ينبعث. لا يجب معرفة حجم الغاز فحسب ، بل يجب معرفة كمية المواد المنبعثة ، وهويتها ، وتوزيع حجمها في حالة الجسيمات. نفس المعلومات ضرورية لفهرسة إجمالي الانبعاثات في المنطقة المجاورة.
  • لاختبار كفاءة المعدات. بعد شراء نظام التحكم في تلوث الهواء ، يجب اختباره للتأكد من أنه يؤدي المهمة المطلوبة.
  • كجزء من نظام التحكم. عندما تتم مراقبة الانبعاثات باستمرار ، يمكن استخدام البيانات لضبط نظام التحكم في تلوث الهواء أو تشغيل المحطة نفسها.
  • لتحديد الامتثال. عندما تتضمن المعايير التنظيمية حدودًا للانبعاثات ، يمكن استخدام عينات الانبعاثات لتحديد الامتثال أو عدم الامتثال للمعايير.

 

يعتمد نوع نظام أخذ العينات المستخدم على سبب أخذ العينات والتكاليف وتوافر التكنولوجيا وتدريب الموظفين.

انبعاثات مرئية

عندما تكون هناك رغبة في تقليل قوة تلوث الهواء أو تحسين الرؤية أو منع دخول الهباء الجوي في الغلاف الجوي ، فقد تستند المعايير إلى الانبعاثات المرئية.

تتكون الانبعاثات المرئية من جزيئات صغيرة أو غازات ملونة. كلما زاد تعتيم العمود ، زاد انبعاث المواد. هذه الخاصية واضحة للعيان ، ويمكن استخدام المراقبين المدربين لتقييم مستويات الانبعاث. هناك العديد من المزايا لاستخدام هذه الطريقة في تقييم معايير الانبعاث:

  • لا يلزم معدات باهظة الثمن.
  • يمكن لشخص واحد أن يدلي بملاحظات كثيرة في يوم واحد.
  • يمكن لمشغلي المحطة تقييم آثار تغييرات العملية بسرعة بتكلفة منخفضة.
  • يمكن الاستشهاد بالمخالفين دون اختبار المصدر الذي يستغرق وقتًا طويلاً.
  • يمكن تحديد مكان الانبعاثات المشكوك فيها ثم تحديد الانبعاثات الفعلية عن طريق اختبار المصدر كما هو موضح في الأقسام التالية.

 

أخذ العينات الاستخراجية

تتطلب طريقة أخذ العينات الأكثر صرامة إزالة عينة من تيار الغاز من المكدس وتحليلها. على الرغم من أن هذا يبدو بسيطًا ، إلا أنه لا يُترجم إلى طريقة بسيطة لأخذ العينات.

يجب جمع العينة بطريقة متساوية الحركة ، خاصة عند جمع الجسيمات. يتم تعريف أخذ العينات متساوي الحركة على أنه أخذ العينات عن طريق سحب العينة إلى مسبار أخذ العينات بنفس السرعة التي تتحرك بها المادة في المكدس أو القناة. يتم ذلك عن طريق قياس سرعة تيار الغاز باستخدام أنبوب pitot ثم ضبط معدل أخذ العينات بحيث تدخل العينة إلى المسبار بنفس السرعة. يعد هذا ضروريًا عند أخذ عينات للجسيمات ، لأن الجسيمات الأكبر والأثقل لن تتبع أي تغيير في الاتجاه أو السرعة. نتيجة لذلك ، لن يكون تركيز الجسيمات الأكبر في العينة ممثلاً لتيار الغاز وستكون العينة غير دقيقة.

يظهر نموذج قطار لثاني أكسيد الكبريت في الشكل 1. إنه ليس بالأمر السهل ، ويلزم وجود عامل مدرب لضمان جمع العينة بشكل صحيح. إذا تم أخذ عينات من شيء آخر غير ثاني أكسيد الكبريت ، فيمكن إزالة أدوات الارتطام والحمام الجليدي وإدخال جهاز التجميع المناسب.

الشكل 1. رسم تخطيطي لقطار أخذ العينات متساوي الحركة لثاني أكسيد الكبريت

EPC050F2

يمكن أن يكون أخذ العينات الاستخراجية ، وخاصة أخذ العينات متساوي الحركة ، دقيقًا ومتعدد الاستخدامات ، وله عدة استخدامات:

  • إنها طريقة أخذ عينات معترف بها مع ضوابط جودة مناسبة ، وبالتالي يمكن استخدامها لتحديد الامتثال للمعايير.
  • الدقة المحتملة للطريقة تجعلها مناسبة لاختبار أداء معدات التحكم الجديدة.
  • نظرًا لأنه يمكن جمع العينات وتحليلها في ظل ظروف معملية خاضعة للرقابة للعديد من المكونات ، فمن المفيد تحديد خصائص تيار الغاز.

 

يمكن توصيل نظام أخذ العينات المبسط والآلي بغاز مستمر (أجهزة استشعار كهروكيميائية أو فوق بنفسجية ضوئية أو التأين باللهب) أو محلل جسيمات (مقياس نيفيلوميتر) لمراقبة الانبعاثات باستمرار. يمكن أن يوفر ذلك توثيقًا للانبعاثات وحالة التشغيل الفوري لنظام التحكم في تلوث الهواء.

أخذ العينات في الموقع

يمكن أيضًا أخذ عينات من الانبعاثات في المكدس. الشكل 2 هو تمثيل لمقياس إرسال بسيط يستخدم لقياس المواد في تيار الغاز. في هذا المثال ، يُسقط شعاع من الضوء عبر المكدس على خلية ضوئية. سوف تمتص الجسيمات أو الغاز الملون بعض الضوء أو تحجبه. كلما زادت المواد ، قل الضوء الذي يصل إلى الخلية الكهروضوئية. (انظر الشكل 2.)

الشكل 2. مقياس انتقال بسيط لقياس الجسيمات في كومة

EPC050F1

باستخدام مصادر الضوء وأجهزة الكشف المختلفة مثل الأشعة فوق البنفسجية (UV) ، يمكن اكتشاف الغازات الشفافة للضوء المرئي. يمكن ضبط هذه الأجهزة على غازات معينة ، وبالتالي يمكن قياس تركيز الغاز في تيار النفايات.

An فى الموقع يتمتع نظام المراقبة بميزة على نظام الاستخراج حيث يمكنه قياس التركيز عبر المكدس أو القناة بأكملها ، بينما تقيس طريقة الاستخراج التركيزات فقط عند النقطة التي تم استخراج العينة منها. يمكن أن يؤدي هذا إلى حدوث خطأ كبير إذا لم يتم خلط تيار غاز العينة جيدًا. ومع ذلك ، فإن طريقة الاستخراج تقدم المزيد من طرق التحليل ، وبالتالي ربما يمكن استخدامها في المزيد من التطبيقات.

منذ فى الموقع يوفر النظام قراءة مستمرة ، ويمكن استخدامه لتوثيق الانبعاثات ، أو لضبط نظام التشغيل.

 

الرجوع

الأربعاء، مارس 09 2011 16: 00

التحكم في تلوث المياه

تهدف هذه المقالة إلى تزويد القارئ بفهم للتكنولوجيا المتاحة حاليًا للتعامل مع مكافحة تلوث المياه ، بناءً على مناقشة الاتجاهات والوقوع التي قدمها Hespanhol and Helmer في الفصل مخاطر الصحة البيئية. تتناول الأقسام التالية التحكم في مشاكل تلوث المياه ، أولاً تحت عنوان "التحكم في تلوث المياه السطحية" ثم تحت عنوان "التحكم في تلوث المياه الجوفية".

التحكم في تلوث المياه السطحية

تعريف تلوث المياه

يشير تلوث المياه إلى الحالة النوعية للشوائب أو عدم النظافة في المياه الهيدرولوجية لمنطقة معينة ، مثل مستجمعات المياه. إنه ناتج عن حدوث أو عملية تؤدي إلى انخفاض في فائدة مياه الأرض ، خاصة فيما يتعلق بصحة الإنسان والآثار البيئية. تشدد عملية التلوث على فقدان النقاء من خلال التلوث ، مما يعني أيضًا التطفل أو الاتصال بمصدر خارجي كسبب. يتم تطبيق المصطلح الملوث على مستويات منخفضة للغاية من تلوث المياه ، كما هو الحال في فسادها الأولي واضمحلالها. التلوث هو نتيجة التلوث ويوحي بانتهاك أو تدنيس.

المياه الهيدرولوجية

يمكن النظر إلى المياه الطبيعية للأرض على أنها نظام دائري مستمر كما هو موضح في الشكل 1 ، والذي يوفر توضيحًا بيانيًا للمياه في الدورة الهيدرولوجية ، بما في ذلك المياه السطحية والجوفية.

الشكل 1. الدورة الهيدرولوجية

EPC060F1

كمرجع لجودة المياه ، المياه المقطرة (H2س) تمثل أعلى حالة من النقاء. يمكن اعتبار المياه في الدورة الهيدرولوجية طبيعية ولكنها ليست نقية. تصبح ملوثة من كل من الأنشطة الطبيعية والبشرية. قد تنجم تأثيرات التدهور الطبيعي عن عدد لا يحصى من المصادر - من الحيوانات والنباتات وثورات البراكين وضربات الصواعق التي تسبب الحرائق وما إلى ذلك ، والتي تعتبر على المدى الطويل مستويات أساسية سائدة للأغراض العلمية.

يؤدي التلوث الناتج عن النشاط البشري إلى اختلال التوازن الطبيعي عن طريق تركيب النفايات التي يتم تصريفها من مصادر مختلفة. يمكن إدخال الملوثات في مياه الدورة الهيدرولوجية في أي وقت. على سبيل المثال: هطول الأمطار في الغلاف الجوي قد يتلوث بملوثات الهواء ؛ قد تتلوث المياه السطحية في عملية الجريان السطحي من مستجمعات المياه ؛ يمكن تصريف مياه الصرف الصحي في الجداول والأنهار ؛ وقد تتلوث المياه الجوفية من خلال التسرب والتلوث الجوفي.

 

 

يوضح الشكل 2 توزيع المياه الهيدرولوجية. ثم يتم فرض التلوث على هذه المياه ، وبالتالي يمكن اعتباره حالة بيئية غير طبيعية أو غير متوازنة. قد تحدث عملية التلوث في مياه أي جزء من الدورة الهيدرولوجية ، وتكون أكثر وضوحًا على سطح الأرض في شكل جريان من مستجمعات المياه إلى الجداول والأنهار. ومع ذلك ، فإن تلوث المياه الجوفية له تأثير بيئي كبير ويتم مناقشته بعد القسم الخاص بتلوث المياه السطحية.

الشكل 2. توزيع هطول الأمطار

EPC060F2

مصادر تلوث المياه من مستجمعات المياه

مستجمعات المياه هي المجال الأصلي لتلوث المياه السطحية. يُعرَّف مستجمعات المياه على أنها مساحة من سطح الأرض تسقط عليها المياه الهيدرولوجية وتتراكم وتستخدم ويتم التخلص منها ثم يتم تصريفها في نهاية المطاف في مجاري أو أنهار أو مسطحات مائية أخرى. وهي تتألف من نظام تصريف مع جريان نهائي أو تجميع في مجرى أو نهر. عادة ما يشار إلى مستجمعات مياه الأنهار الكبيرة بأحواض الصرف. الشكل 3 هو تمثيل للدورة الهيدرولوجية على مستجمعات المياه الإقليمية. بالنسبة للمنطقة ، يمكن كتابة ترتيب المياه المختلفة كمعادلة بسيطة ، وهي المعادلة الأساسية للهيدرولوجيا كما كتبها فيسمان ولويس وناب (1989) ؛ الوحدات النموذجية مم / سنة:

P - R - G - E - T. = ±S

حيث:

P = هطول الأمطار (أي هطول الأمطار ، تساقط الثلوج ، البَرَد)

R = الجريان السطحي أو تدفق سطح مستجمعات المياه

G = المياه الجوفية

E = التبخر

T = النتح

S = التخزين السطحي

الشكل 3. الدورة الهيدرولوجية الإقليمية

EPC060F3

يُنظر إلى هطول الأمطار على أنه الشكل الأولي في الميزانية الهيدرولوجية المذكورة أعلاه. مصطلح الجريان السطحي مرادف لتدفق التدفق. يشير التخزين إلى الخزانات أو أنظمة الاحتجاز التي تجمع المياه ؛ على سبيل المثال ، يخلق سد من صنع الإنسان (وابل) على نهر خزانًا لأغراض تخزين المياه. تتجمع المياه الجوفية كنظام تخزين وقد تتدفق من موقع إلى آخر ؛ قد تكون متدفقة أو متدفقة فيما يتعلق بالتيارات السطحية. التبخر هو ظاهرة على سطح الماء ، والنتح مرتبط بالانتقال من الكائنات الحية.

 

 

 

 

 

 

 

على الرغم من أن مستجمعات المياه قد تختلف اختلافًا كبيرًا في الحجم ، إلا أن بعض أنظمة الصرف لتصنيف تلوث المياه تصنف على أنها حضرية أو غير حضرية (زراعية ، ريفية ، غير متطورة) في طبيعتها. ينشأ التلوث الذي يحدث داخل أنظمة الصرف هذه من المصادر التالية:

مصادر نقطة: تصريف النفايات في جسم مائي استقبال في موقع محدد ، في نقطة مثل أنبوب الصرف الصحي أو نوع من منافذ النظام المركّز.

مصادر غير نقطية (متفرقة): التلوث الذي يدخل المسطح المائي المستقبِل من مصادر متفرقة في مستجمعات المياه ؛ يعتبر تصريف مياه الأمطار غير المحصلة في مجرى مائي نموذجيًا. يشار أحيانًا إلى المصادر غير النقطية بالمياه "المنتشرة" ؛ ومع ذلك ، يُنظر إلى المصطلح المشتت على أنه أكثر وصفيًا.

مصادر متقطعة: من نقطة أو مصدر يتم تفريغه في ظل ظروف معينة ، مثل ظروف التحميل الزائد ؛ تعتبر الفيضانات المجمعة للصرف الصحي خلال فترات هطول الأمطار الغزيرة نموذجية.

ملوثات المياه في الجداول والأنهار

عندما يتم تصريف النفايات الضارة من المصادر المذكورة أعلاه في مجاري مائية أو غيرها من المسطحات المائية ، فإنها تصبح ملوثات تم تصنيفها ووصفها في قسم سابق. يمكن تقسيم الملوثات أو الملوثات التي تدخل إلى جسم مائي إلى:

  • الملوثات القابلة للتحلل (غير المحافظة): الشوائب التي تتحلل في النهاية إلى مواد غير ضارة أو يمكن إزالتها بطرق العلاج ؛ أي ، بعض المواد العضوية والمواد الكيميائية ، ومياه الصرف الصحي المنزلية ، والحرارة ، والمغذيات النباتية ، ومعظم البكتيريا والفيروسات ، وبعض الرواسب
  • الملوثات غير القابلة للتحلل (المحافظة): الشوائب التي تبقى في البيئة المائية ولا تنقص في التركيز ما لم يتم تخفيفها أو إزالتها من خلال المعالجة ؛ أي ، مواد كيميائية عضوية وغير عضوية معينة ، أملاح ، معلقات غروانية
  • الملوثات الخطرة التي تنقلها المياه: أشكال معقدة من النفايات الضارة بما في ذلك المعادن النادرة السامة ، وبعض المركبات العضوية وغير العضوية
  • ملوثات النويدات المشعة: المواد التي تعرضت لمصدر إشعاعي.

 

أنظمة التحكم في تلوث المياه

يتم إصدار لوائح التحكم في تلوث المياه المطبقة على نطاق واسع من قبل الوكالات الحكومية الوطنية ، مع لوائح أكثر تفصيلاً من قبل الولايات والمقاطعات والبلديات ومناطق المياه ومناطق الحفظ ولجان الصرف الصحي وغيرها. على المستوى الوطني ومستوى الولاية (أو المقاطعة) ، عادة ما يتم تكليف وكالات حماية البيئة (EPAs) ووزارات الصحة بهذه المسؤولية. في مناقشة اللوائح أدناه ، يتبع التنسيق وأجزاء معينة مثال معايير جودة المياه المطبقة حاليًا في ولاية أوهايو الأمريكية.

تسميات استخدام جودة المياه

الهدف النهائي للسيطرة على تلوث المياه هو عدم تصريف الملوثات إلى المسطحات المائية ؛ ومع ذلك ، فإن الإنجاز الكامل لهذا الهدف عادة ما يكون غير فعال من حيث التكلفة. النهج المفضل هو وضع قيود على تصريفات التخلص من النفايات من أجل الحماية المعقولة لصحة الإنسان والبيئة. على الرغم من أن هذه المعايير قد تختلف على نطاق واسع في الولايات القضائية المختلفة ، إلا أن تسميات الاستخدام لمسطحات مائية محددة هي الأساس بشكل عام ، كما هو موضح بإيجاز أدناه.

تشمل إمدادات المياه:

  • إمدادات المياه العامة: المياه الصالحة للاستهلاك الآدمي بالمعالجة التقليدية
  • التوريد الزراعي: مياه صالحة للري وسقاية المواشي بدون معالجة
  • التوريد الصناعي / التجاري: مياه صالحة للاستخدامات الصناعية والتجارية مع أو بدون معالجة.

 

تشمل الأنشطة الترفيهية ما يلي:

  • مياه الاستحمام: المياه التي تكون مناسبة للسباحة خلال مواسم معينة وفقًا لما تمت الموافقة عليه لجودة المياه بالإضافة إلى شروط ومرافق الحماية
  • اتصال رئيسي: المياه التي تكون مناسبة خلال مواسم معينة للاستجمام الذي يلامس الجسم بالكامل مثل السباحة والتجديف والغوص تحت الماء مع الحد الأدنى من التهديد للصحة العامة نتيجة لنوعية المياه
  • جهة اتصال ثانوية: المياه التي تكون مناسبة خلال مواسم معينة للترفيه عن ملامسة الجسم جزئيًا مثل ، على سبيل المثال لا الحصر ، الخوض ، مع الحد الأدنى من الخطر على الصحة العامة نتيجة لنوعية المياه.

 

يتم تصنيف موارد المياه العامة على أنها مسطحات مائية تقع داخل أنظمة المتنزهات والأراضي الرطبة ومناطق الحياة البرية والأنهار البرية والمناظر الطبيعية والترفيهية والبحيرات المملوكة ملكية عامة والمياه ذات الأهمية الترفيهية أو البيئية الاستثنائية.

موائل الحياة المائية

تختلف التسميات النموذجية باختلاف المناخ ، ولكنها تتعلق بالظروف في المسطحات المائية لدعم وصيانة بعض الكائنات المائية ، وخاصة الأنواع المختلفة من الأسماك. على سبيل المثال ، يتم سرد استخدام التعيينات في مناخ معتدل كما هو مقسم في لوائح وكالة حماية البيئة في ولاية أوهايو (EPA) أدناه دون وصف تفصيلي:

  • ماء دافئ
  • مياه دافئة محدودة
  • مياه دافئة استثنائية
  • تعديل المياه الدافئة
  • السلمون الموسمي
  • ماء بارد
  • موارد محدودة للمياه.

 

معايير التحكم في تلوث المياه

تتميز المياه الطبيعية ومياه الصرف الصحي من حيث تركيبها الفيزيائي والكيميائي والبيولوجي. الخصائص الفيزيائية الرئيسية والمكونات الكيميائية والبيولوجية لمياه الصرف الصحي ومصادرها هي قائمة طويلة ، تم الإبلاغ عنها في كتاب مدرسي من قبل Metcalf and Eddy (1991). يتم إعطاء الطرق التحليلية لهذه التحديدات في دليل مستخدم على نطاق واسع بعنوان الطرق القياسية لفحص المياه والصرف الصحي من قبل جمعية الصحة العامة الأمريكية (1995).

يجب التحكم في كل مسطح مائي معين وفقًا للوائح التي قد تتكون من معايير عددية أساسية وأكثر تفصيلاً كما هو موضح بإيجاز أدناه.

التحرر الأساسي من التلوث. إلى الحد العملي والممكن ، يجب أن تحقق جميع المسطحات المائية المعايير الأساسية "للحريات الخمس من التلوث":

  1. خالية من المواد الصلبة العالقة أو غيرها من المواد التي تدخل المياه نتيجة للنشاط البشري والتي ستستقر في تكوين رواسب حمأة فاسدة أو غير مرغوب فيها ، أو ستؤثر سلبًا على الحياة المائية
  2. خالية من الحطام العائم والزيوت والحثارة والمواد العائمة الأخرى التي تدخل المياه نتيجة لنشاط بشري بكميات كافية لتكون قبيحة المظهر أو تسبب التدهور
  3. خالية من المواد التي تدخل المياه نتيجة لنشاط بشري ، أو ينتج عنها لون أو رائحة أو أي ظروف أخرى تؤدي إلى الإزعاج
  4. خالية من المواد التي تدخل المياه نتيجة للنشاط البشري ، بتركيزات سامة أو ضارة للإنسان أو الحيوان أو الحياة المائية و / أو تكون مميتة بسرعة في منطقة الخلط
  5. خالية من المغذيات التي تدخل المياه نتيجة لنشاط الإنسان ، بتركيزات تؤدي إلى نمو مزعج للأعشاب المائية والطحالب.

 

معايير جودة المياه هي قيود عددية وإرشادات للتحكم في المكونات الكيميائية والبيولوجية والسامة في المسطحات المائية.

مع وجود أكثر من 70,000 مركب كيميائي قيد الاستخدام اليوم ، من غير العملي تحديد التحكم في كل منها. ومع ذلك ، يمكن وضع معايير للمواد الكيميائية على أساس القيود لأنها تتعلق أولاً وقبل كل شيء بثلاث فئات رئيسية من الاستهلاك والتعرض:

C: تعتبر المعايير الكيميائية لحماية صحة الإنسان من الاهتمامات الرئيسية الأولى ويجب وضعها وفقًا لتوصيات وكالات الصحة الحكومية ومنظمة الصحة العالمية ومنظمات البحوث الصحية المعترف بها.

C: يجب أن تستند المعايير الكيميائية للتحكم في إمدادات المياه الزراعية إلى دراسات وتوصيات علمية معترف بها والتي من شأنها الحماية من الآثار السلبية على المحاصيل والثروة الحيوانية نتيجة لري المحاصيل وسقي الماشية.

C: يجب أن تستند المعايير الكيميائية لحماية الحياة المائية إلى دراسات علمية معترف بها فيما يتعلق بحساسية هذه الأنواع لمواد كيميائية معينة وأيضًا فيما يتعلق بالاستهلاك البشري للأسماك والأطعمة البحرية.

تتعلق معايير مياه الصرف السائلة بالقيود المفروضة على مكونات الملوثات الموجودة في النفايات السائلة وهي طريقة أخرى للتحكم. قد يتم تعيينها على أنها مرتبطة بتسميات استخدام المياه للمسطحات المائية ومن حيث صلتها بالفئات المذكورة أعلاه للمعايير الكيميائية.

تعتمد المعايير البيولوجية على ظروف موائل المسطحات المائية اللازمة لدعم الحياة المائية.

المحتوى العضوي لمياه الصرف الصحي والمياه الطبيعية

يعتبر المحتوى الإجمالي للمواد العضوية أكثر أهمية في تحديد قوة التلوث لكل من مياه الصرف الصحي والمياه الطبيعية. تستخدم ثلاثة اختبارات معملية بشكل شائع لهذا الغرض:

طلب الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD): خمسة أيام BOD (BOD5) هي المعلمة الأكثر استخدامًا ؛ يقيس هذا الاختبار الأكسجين المذاب الذي تستخدمه الكائنات الدقيقة في الأكسدة الكيميائية الحيوية للمواد العضوية خلال هذه الفترة.

طلب الأكسجين الكيميائي (COD): هذا الاختبار لقياس المواد العضوية في النفايات البلدية والصناعية التي تحتوي على مركبات سامة للحياة البيولوجية ؛ إنه مقياس لمكافئ الأكسجين للمادة العضوية التي يمكن أن تتأكسد.

إجمالي الكربون العضوي (TOC): هذا الاختبار ينطبق بشكل خاص على التركيزات الصغيرة من المواد العضوية في الماء ؛ إنه مقياس للمادة العضوية التي تتأكسد إلى ثاني أكسيد الكربون.

لوائح سياسة مكافحة التدهور

تعد لوائح سياسة مكافحة التدهور نهجًا إضافيًا لمنع انتشار تلوث المياه إلى ما وراء بعض الظروف السائدة. على سبيل المثال ، تتكون سياسة مكافحة التدهور الخاصة بمعايير جودة المياه التابعة لوكالة حماية البيئة في أوهايو من ثلاثة مستويات من الحماية:

الطبقة 1: يجب الحفاظ على الاستخدامات الحالية وحمايتها. لا يُسمح بمزيد من التدهور في جودة المياه والذي قد يتعارض مع الاستخدامات المعينة الحالية.

الطبقة 2: بعد ذلك ، يجب الحفاظ على جودة المياه بشكل أفضل من تلك اللازمة لحماية الاستخدامات ما لم يثبت أن جودة المياه المنخفضة ضرورية للتنمية الاقتصادية أو الاجتماعية المهمة ، على النحو الذي يحدده مدير وكالة حماية البيئة.

الطبقة 3: أخيرًا ، يجب الحفاظ على جودة موارد المياه وحمايتها. لا ينبغي أن تتدهور جودة المياه المحيطة الحالية بسبب أي مواد تم تحديدها على أنها سامة أو تتداخل مع أي استخدام محدد. يُسمح بتصريف أحمال الملوثات المتزايدة في المسطحات المائية إذا لم تؤد إلى خفض جودة المياه الموجودة.

مناطق خلط تصريف تلوث المياه ونمذجة تخصيص حمل النفايات

مناطق الخلط هي مناطق في جسم مائي تسمح بتصريف مياه الصرف الصحي المعالجة أو غير المعالجة لتحقيق ظروف مستقرة ، كما هو موضح في الشكل 4 لتيار متدفق. يكون الصرف مبدئيًا في حالة انتقالية يتم تخفيفها تدريجياً من تركيز المصدر إلى ظروف المياه المستقبلة. لا يجب اعتباره كيانًا علاجيًا ويمكن تحديده بقيود محددة.

الشكل 4. مناطق الخلط

EPC060F4

عادة ، يجب ألا تقوم مناطق الخلط بما يلي:

  • تتداخل مع هجرة الأنواع المائية وبقائها وتكاثرها أو نموها
  • تشمل مناطق التفريخ أو الحضانة
  • تشمل مآخذ إمدادات المياه العامة
  • تشمل مناطق الاستحمام
  • تشكل أكثر من نصف عرض الدفق
  • تشكل أكثر من نصف مساحة المقطع العرضي لمجرى التيار
  • تمتد المصب لمسافة تزيد عن خمسة أضعاف عرض التيار.

 

أصبحت دراسات تخصيص حمل النفايات مهمة بسبب التكلفة العالية للتحكم في المغذيات في تصريفات المياه العادمة لتجنب التخثث أثناء التدفق (الموضح أدناه). تستخدم هذه الدراسات بشكل عام استخدام نماذج الكمبيوتر لمحاكاة ظروف جودة المياه في مجرى ، خاصة فيما يتعلق بالمغذيات مثل أشكال النيتروجين والفوسفور ، والتي تؤثر على ديناميكيات الأكسجين المذاب. يتم تمثيل نماذج جودة المياه التقليدية من هذا النوع بواسطة نموذج وكالة حماية البيئة الأمريكية QUAL2E ، والذي وصفه براون وبارنويل (1987). النموذج الأحدث الذي اقترحه تايلور (1995) هو نموذج Omni Diurnal (ODM) ، والذي يتضمن محاكاة لتأثير النباتات المتجذرة على المغذيات المتدفقة وديناميات الأكسجين المذاب.

أحكام التباين

جميع لوائح التحكم في تلوث المياه محدودة من حيث الكمال ، وبالتالي يجب أن تتضمن أحكامًا تسمح بالاختلاف في الأحكام بناءً على شروط معينة قد تمنع الامتثال الفوري أو الكامل.

تقييم المخاطر وإدارتها فيما يتعلق بتلوث المياه

تعتبر لوائح التحكم في تلوث المياه المذكورة أعلاه نموذجية للنهج الحكومية العالمية لتحقيق الامتثال لمعايير جودة المياه وحدود تصريف مياه الصرف الصحي. بشكل عام ، تم وضع هذه اللوائح على أساس العوامل الصحية والبحث العلمي ؛ في حالة وجود بعض عدم اليقين فيما يتعلق بالتأثيرات المحتملة ، غالبًا ما يتم تطبيق عوامل الأمان. قد يكون تنفيذ بعض هذه اللوائح غير معقول ومكلف للغاية بالنسبة لعامة الناس وكذلك للمؤسسات الخاصة. لذلك هناك اهتمام متزايد بتخصيص أكثر كفاءة للموارد في تحقيق أهداف تحسين جودة المياه. كما أشرنا سابقًا في مناقشة المياه الهيدرولوجية ، لا توجد نقاء نقية حتى في المياه التي تحدث بشكل طبيعي.

يشجع النهج التكنولوجي المتنامي تقييم وإدارة المخاطر البيئية في وضع لوائح تلوث المياه. يعتمد المفهوم على تحليل الفوائد والتكاليف البيئية في تلبية المعايير أو الحدود. اقترح Parkhurst (1995) تطبيق تقييم المخاطر البيئية المائية كوسيلة مساعدة في وضع حدود للتحكم في تلوث المياه ، خاصة عندما ينطبق ذلك على حماية الحياة المائية. يمكن تطبيق طرق تقييم المخاطر هذه لتقدير الآثار البيئية للتركيزات الكيميائية لمجموعة واسعة من ظروف تلوث المياه السطحية بما في ذلك:

  • مصدر التلوث
  • تلوث مصدر غير محدد
  • الرواسب الملوثة الموجودة في قنوات التدفق
  • مواقع النفايات الخطرة المتعلقة بالمسطحات المائية
  • تحليل معايير التحكم في تلوث المياه الحالية.

 

تتكون الطريقة المقترحة من ثلاث طبقات ؛ كما هو موضح في الشكل 5 الذي يوضح النهج.

الشكل 5. طرق إجراء تقييم المخاطر لمستويات متتالية من التحليل. المستوى 1: مستوى الفرز ؛ المستوى 2: التحديد الكمي للمخاطر الكبيرة المحتملة ؛ المستوى 3: تقدير كمية المخاطر الخاصة بالموقع

EPC060F6

تلوث المياه في البحيرات والخزانات

توفر البحيرات والخزانات التخزين الحجمي لتدفق مستجمعات المياه وقد يكون لها فترات زمنية طويلة للتدفق مقارنة بالتدفق السريع للداخل والخارج للوصول إلى مجرى متدفق. لذلك فهي تحظى باهتمام خاص فيما يتعلق بالاحتفاظ بمكونات معينة ، وخاصة العناصر الغذائية بما في ذلك أشكال النيتروجين والفوسفور التي تعزز التخثث. التخثث هو عملية الشيخوخة الطبيعية التي يتم فيها إثراء محتوى الماء عضويًا ، مما يؤدي إلى هيمنة النمو المائي غير المرغوب فيه ، مثل الطحالب وصفير الماء وما إلى ذلك. تميل عملية التخثث إلى تقليل الحياة المائية ولها تأثيرات ضارة بالأكسجين المذاب. قد تعزز كل من المصادر الطبيعية والثقافية للمغذيات هذه العملية ، كما هو موضح في Preul (1974) في الشكل 6 ، حيث تظهر قائمة تخطيطية لمصادر المغذيات والمصارف لبحيرة Sunapee ، في ولاية نيو هامبشاير الأمريكية.

الشكل 6. قائمة تخطيطية لمصادر وأحواض المغذيات (النيتروجين والفوسفور) لبحيرة سونابي ، نيو هامبشاير (الولايات المتحدة)

EPC060F7

يمكن بالطبع أخذ عينات من البحيرات والخزانات وتحليلها لتحديد حالتها الغذائية. تبدأ الدراسات التحليلية عادةً بتوازن العناصر الغذائية الأساسية مثل ما يلي:

(مغذيات البحيرة) = (مغذيات مياه البحيرة) + (احتباس المغذيات في البحيرة)

يمكن توسيع هذا الرصيد الأساسي ليشمل المصادر المختلفة الموضحة في الشكل 6.

يشير وقت التنظيف إلى جوانب الاحتفاظ النسبية لنظام البحيرة. تتمتع البحيرات الضحلة ، مثل بحيرة إيري ، بأوقات تدفق قصيرة نسبيًا وترتبط بتخثث متقدم لأن البحيرات الضحلة غالبًا ما تكون أكثر ملاءمة لنمو النباتات المائية. تتمتع البحيرات العميقة مثل بحيرة تاهو وبحيرة سوبيريور بفترات تدفق طويلة جدًا ، والتي ترتبط عادةً بالبحيرات مع الحد الأدنى من التخثث لأنه حتى الوقت الحاضر ، لم يتم تحميلها بشكل زائد وأيضًا لأن أعماقها القصوى لا تؤدي إلى نمو واسع النطاق للنباتات المائية ما عدا في epilimnion (المنطقة العليا). تصنف البحيرات في هذه الفئة عمومًا على أنها قليلة التغذية ، على أساس أنها منخفضة نسبيًا في العناصر الغذائية وتدعم الحد الأدنى من النمو المائي مثل الطحالب.

من المهم مقارنة أوقات التدفق لبعض بحيرات الولايات المتحدة الرئيسية كما أفاد Pecor (1973) باستخدام أساس الحساب التالي:

وقت تدفق البحيرة (LFT) = (حجم تخزين البحيرة) / (تدفق البحيرة)

بعض الأمثلة هي: بحيرة وابيسا (ميشيغان) ، LFT = 0.30 سنة ؛ بحيرة هوتون (ميشيغان) ، 1.4 سنة ؛ بحيرة إيري ، 2.6 سنة ؛ بحيرة سوبيريور ، 191 سنة ؛ بحيرة تاهو ، 700 عام.

على الرغم من أن العلاقة بين عملية التخثث ومحتوى المغذيات معقدة ، يتم التعرف على الفوسفور عادة على أنه المغذي المحدد. استنادًا إلى الظروف المختلطة تمامًا ، أفاد سوير (1947) أن تكاثر الطحالب يميل إلى الحدوث إذا تجاوزت قيم النيتروجين 0.3 مجم / لتر والفوسفور يتجاوز 0.01 مجم / لتر. في البحيرات والخزانات الطبقية ، تعد مستويات الأكسجين المذاب المنخفضة في نقص الدم هي علامات مبكرة على التخثث. طور Vollenweider (1968 ، 1969) مستويات تحميل حرجة من إجمالي الفوسفور والنيتروجين الكلي لعدد من البحيرات على أساس تحميل المغذيات ، ومتوسط ​​الأعماق والحالات الغذائية. لمقارنة العمل في هذا الموضوع ، نشر Dillon (1974) مراجعة نقدية لنموذج ميزانية المغذيات في Vollenweider والنماذج الأخرى ذات الصلة. تتوفر أيضًا نماذج كمبيوتر أكثر حداثة لمحاكاة دورات النيتروجين / الفوسفور مع تغيرات في درجات الحرارة.

تلوث المياه في مصبات الأنهار

المصب هو ممر وسيط للمياه بين مصب النهر وساحل البحر. يتكون هذا الممر من قناة مصب نهر تصل إلى تدفق النهر (المياه العذبة) من المنبع والتصريف الخارج على جانب مجرى النهر إلى مستوى مياه البحر المتغير باستمرار لمياه البحر (المياه المالحة). تتأثر مصبات الأنهار باستمرار بتقلبات المد والجزر وهي من بين أكثر المسطحات المائية تعقيدًا التي يتم مواجهتها في التحكم في تلوث المياه. السمات السائدة لمصب النهر هي الملوحة المتغيرة ، وتدور الملح أو السطح البيني بين الملح والمياه العذبة ، وغالبًا ما تكون مساحات شاسعة من المياه الضحلة والعكرة التي تعلوها المسطحات الطينية والمستنقعات المالحة. يتم توفير المغذيات إلى حد كبير إلى مصب النهر المتدفق وتندمج مع موائل مياه البحر لتوفير إنتاج غزير من الكائنات الحية والحياة البحرية. المرغوبة بشكل خاص هي المأكولات البحرية التي يتم حصادها من مصبات الأنهار.

من وجهة نظر تلوث المياه ، فإن مصبات الأنهار معقدة بشكل فردي وتتطلب عمومًا تحقيقات خاصة تستخدم دراسات ميدانية مكثفة ونمذجة حاسوبية. لمزيد من الفهم الأساسي ، تتم إحالة القارئ إلى Reish 1979 ، حول التلوث البحري ومصبات الأنهار ؛ وإلى Reid and Wood 1976 بشأن إيكولوجيا المياه الداخلية ومصبات الأنهار.

تلوث المياه في البيئات البحرية

قد يُنظر إلى المحيطات على أنها المياه أو الأحواض المستقبلة النهائية ، حيث إن النفايات التي تحملها الأنهار تصب في النهاية في هذه البيئة البحرية. على الرغم من أن المحيطات عبارة عن أجسام شاسعة من المياه المالحة ذات قدرة استيعاب غير محدودة على ما يبدو ، فإن التلوث يميل إلى إتلاف السواحل ويؤثر بشكل أكبر على الحياة البحرية.

تشمل مصادر الملوثات البحرية العديد من تلك التي تمت مواجهتها في بيئات مياه الصرف الصحي الأرضية بالإضافة إلى المزيد من المصادر المرتبطة بالعمليات البحرية. قائمة محدودة ترد أدناه:

  • مياه الصرف الصحي والحمأة المنزلية ، النفايات الصناعية ، النفايات الصلبة ، نفايات السفن
  • مخلفات مصايد الأسماك والرواسب والمغذيات من الأنهار والجريان السطحي للأرض
  • الانسكابات النفطية ، التنقيب عن النفط في البحر ومخلفات الإنتاج ، عمليات التجريف
  • الحرارة والنفايات المشعة والنفايات الكيماوية والمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب.

 

كل مما سبق يتطلب معالجة خاصة وطرق تحكم. ربما يكون تصريف مياه الصرف الصحي وحمأة الصرف الصحي من خلال مصبات مياه المحيط المصدر الرئيسي للتلوث البحري.

للتكنولوجيا الحالية حول هذا الموضوع ، يحيل القارئ إلى كتاب بيشوب (1983) عن التلوث البحري ومكافحته.

تقنيات الحد من التلوث في تصريف المياه العادمة

عادة ما يتم تنفيذ معالجة مياه الصرف الصحي على نطاق واسع من قبل البلديات والمناطق الصحية والصناعات والمؤسسات التجارية ولجان مكافحة التلوث المختلفة. الغرض هنا هو وصف الأساليب المعاصرة لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية ثم تقديم بعض الأفكار المتعلقة بمعالجة النفايات الصناعية والأساليب الأكثر تقدمًا.

بشكل عام ، يمكن تجميع جميع عمليات معالجة مياه الصرف الصحي في أنواع فيزيائية أو كيميائية أو بيولوجية ، ويمكن استخدام واحد أو أكثر من هذه العمليات لتحقيق منتج نفايات سائلة مرغوب. تعتبر مجموعة التصنيف هذه أكثر ملاءمة لفهم نهج معالجة مياه الصرف الصحي وهي مُدرجة في الجدول 1.

الجدول 1. التصنيف العام لعمليات معالجة مياه الصرف الصحي وعملياتها

العمليات الفيزيائية

العمليات الكيميائية

العمليات البيولوجية

قياس التدفق
الغربلة / إزالة الحبيبات
خلط
التخثير
ترسيب
طفو
تصفية
اﻟﺘﺠﻔﻴﻒ
التقطير
الطرد المركزي
تجميد
التناضح العكسي

ترسيب
تحييد
الامتزاز
التعقيم
أكسدة كيميائية
الاختزال الكيميائي
حرق
تبادل الأيونات
غسيل كهربائي

العمل الهوائي
العمل اللاهوائي
التركيبات الهوائية واللاهوائية

 

الأساليب المعاصرة لمعالجة مياه الصرف الصحي

التغطية هنا محدودة وتهدف إلى تقديم نظرة عامة مفاهيمية عن ممارسات معالجة مياه الصرف الصحي الحالية في جميع أنحاء العالم بدلاً من بيانات التصميم التفصيلية. بالنسبة لهذا الأخير ، تمت إحالة القارئ إلى Metcalf و Eddy 1991.

تتم معالجة مياه الصرف الصحي البلدية جنبًا إلى جنب مع بعض اختلاط النفايات الصناعية / التجارية في أنظمة تستخدم عادةً المعالجة الأولية والثانوية والثالثية على النحو التالي:

نظام المعالجة الأولية: المعالجة المسبقة ® الترسيب الأولي ® التطهير (المعالجة بالكلور) ® النفايات السائلة

نظام المعالجة الثانوية: المعالجة المسبقة ® الترسيب الأساسي ® الوحدة البيولوجية الترسيب الثاني + التطهير (المعالجة بالكلور) + النفايات السائلة للتيار

نظام العلاج الثلاثي: معالجة أولية ® ترسيب أولي ® وحدة بيولوجية ® ترسيب ثانوي وحدة ثالثية + تطهير (معالجة بالكلور) تدفق مياه سائلة إلى تيار

يوضح الشكل 7 أيضًا مخططًا تخطيطيًا لنظام معالجة مياه الصرف الصحي التقليدي. أوصاف نظرة عامة للعمليات المذكورة أعلاه تتبع.

الشكل 7. رسم تخطيطي لمعالجة مياه الصرف الصحي التقليدية

EPC060F8

العلاج الأولي

الهدف الأساسي من المعالجة الأولية لمياه الصرف الصحي البلدية ، بما في ذلك مياه الصرف الصحي المحلية الممزوجة ببعض النفايات الصناعية / التجارية ، هو إزالة المواد الصلبة العالقة وتوضيح مياه الصرف الصحي ، لجعلها مناسبة للمعالجة البيولوجية. بعد بعض عمليات المعالجة المسبقة مثل الغربلة وإزالة الحصى والتكسير ، فإن العملية الرئيسية للترسيب الأولي هي ترسيب المياه العادمة الخام في خزانات ترسيب كبيرة لفترات تصل إلى عدة ساعات. تزيل هذه العملية من 50 إلى 75٪ من إجمالي المواد الصلبة العالقة ، والتي يتم سحبها كحمأة تحت التدفق مجمعة للمعالجة المنفصلة. يتم بعد ذلك توجيه التدفق الزائد من العملية للمعالجة الثانوية. في بعض الحالات ، يمكن استخدام المواد الكيميائية لتحسين درجة المعالجة الأولية.

العلاج الثانوي

تتم معالجة جزء المحتوى العضوي لمياه الصرف الذي يتم تعليقه جيدًا أو إذابته ولم يتم إزالته في العملية الأولية ، عن طريق المعالجة الثانوية. تشمل الأشكال المقبولة عمومًا للمعالجة الثانوية في الاستخدام الشائع المرشحات المتقطرة ، والملامسات البيولوجية مثل الأقراص الدوارة ، والحمأة المنشطة ، وبرك تثبيت النفايات ، وأنظمة البرك الهوائية ، وطرق استخدام الأراضي ، بما في ذلك أنظمة الأراضي الرطبة. سيتم التعرف على كل هذه الأنظمة على أنها تستخدم عمليات بيولوجية بشكل أو بآخر. تتم مناقشة أكثر هذه العمليات شيوعًا بإيجاز أدناه.

أنظمة الملامسات البيولوجية. المرشحات المتقطرة هي واحدة من أقدم أشكال هذه الطريقة للمعالجة الثانوية ولا تزال مستخدمة على نطاق واسع مع بعض طرق التطبيق المحسّنة. في هذه المعالجة ، يتم تطبيق النفايات السائلة من الخزانات الأولية بشكل موحد على طبقة من الوسائط ، مثل الصخور أو الوسائط البلاستيكية الاصطناعية. يتم تحقيق التوزيع المنتظم عادةً عن طريق تقطير السائل من الأنابيب المثقبة التي يتم تدويرها فوق الطبقة بشكل متقطع أو مستمر وفقًا للعملية المرغوبة. اعتمادًا على معدل التحميل العضوي والهيدروليكي ، يمكن لمرشحات التقطير إزالة ما يصل إلى 95٪ من المحتوى العضوي ، وعادة ما يتم تحليله على أنه طلب أكسجين كيميائي حيوي (BOD). هناك العديد من أنظمة الملامسات البيولوجية الحديثة المستخدمة والتي يمكن أن توفر عمليات إزالة العلاج في نفس النطاق ؛ تقدم بعض هذه الطرق مزايا خاصة ، خاصة قابلة للتطبيق في ظروف مقيدة معينة مثل الفضاء والمناخ وما إلى ذلك. وتجدر الإشارة إلى أن خزان الترسيب الثانوي التالي يعتبر جزءًا ضروريًا من إكمال العملية. في التسوية الثانوية ، يتم سحب بعض ما يسمى بحمأة الدبال كتدفق تحت ، ويتم تصريف الفائض كنفايات سائلة ثانوية.

الحمأة المنشطة. في الشكل الأكثر شيوعًا لهذه العملية البيولوجية ، تتدفق النفايات السائلة المعالجة الأولية إلى خزان وحدة الحمأة المنشط الذي يحتوي على تعليق بيولوجي موجود سابقًا يسمى الحمأة النشطة. يشار إلى هذا الخليط بالمواد الصلبة المعلقة في السائل المختلط (MLSS) ويتم توفير فترة تلامس تتراوح عادةً من عدة ساعات إلى 24 ساعة أو أكثر ، اعتمادًا على النتائج المرغوبة. خلال هذه الفترة ، يتم تهوية الخليط بدرجة عالية وتقليبها لتعزيز النشاط البيولوجي الهوائي. مع انتهاء العملية ، يتم سحب جزء من الخليط (MLSS) وإعادته إلى المؤثر لمواصلة عملية التنشيط البيولوجي. يتم توفير الترسيب الثانوي بعد وحدة الحمأة المنشطة لغرض تسوية تعليق الحمأة المنشطة وتفريغ التدفق الزائد الموضح كنفايات سائلة. هذه العملية قادرة على إزالة حوالي 95٪ من الطلب الأوكسجيني البيولوجي المؤثر.

العلاج العالي

يمكن توفير مستوى ثالث من العلاج عند الحاجة إلى درجة أعلى من إزالة الملوثات. قد يشتمل هذا الشكل من المعالجة عادةً على ترشيح الرمل ، وبرك التثبيت ، وطرق التخلص من الأرض ، والأراضي الرطبة والأنظمة الأخرى التي تزيد من استقرار التدفق الثانوي.

تطهير المخلفات السائلة

التطهير مطلوب عادة لتقليل البكتيريا ومسببات الأمراض إلى مستويات مقبولة. تعتبر المعالجة بالكلور وثاني أكسيد الكلور والأوزون والأشعة فوق البنفسجية من أكثر العمليات شيوعًا.

الكفاءة الكلية لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي

تشتمل مياه الصرف على مجموعة واسعة من المكونات التي تصنف عمومًا على أنها مواد صلبة معلقة ومذابة ، ومكونات غير عضوية ومكونات عضوية.

يمكن قياس كفاءة نظام المعالجة من حيث النسبة المئوية لإزالة هذه المكونات. المعلمات الشائعة للقياس هي:

  • BOD: طلب الأكسجين الكيميائي الحيوي ، مُقاسًا بالملجم / لتر
  • COD: طلب الأكسجين الكيميائي ، مُقاسًا بالملجم / لتر
  • TSS: إجمالي المواد الصلبة العالقة ، مقاسة بالملغم / لتر
  • TDS: مجموع المواد الصلبة الذائبة ، مقاسة بالملغم / لتر
  • أشكال النيتروجين: بما في ذلك النترات والأمونيا ، مقاسة بالملغم / لتر (تعتبر النترات مصدر قلق خاص كمواد مغذية في التخثث)
  • فوسفات: يقاس بالملليغرام / لتر (أيضًا مصدر قلق خاص كمغذٍ في التخثث)
  • pH: درجة الحموضة ، مُقاسة كرقم من 1 (الأكثر حمضية) إلى 14 (معظم القلوية)
  • تحسب البكتيريا القولونية: يُقاس على أنه الرقم الأكثر احتمالًا لكل 100 مل (القولونية والبكتيريا القولونية البرازية هي أكثر المؤشرات شيوعًا).

 

معالجة مياه الصرف الصناعي

أنواع المخلفات الصناعية

النفايات الصناعية (غير المنزلية) عديدة وتتنوع بشكل كبير في تكوينها ؛ قد تكون شديدة الحموضة أو قلوية ، وغالبًا ما تتطلب تحليلًا معمليًا مفصلاً. قد يكون العلاج المتخصص ضروريًا لجعلها غير ضارة قبل الخروج. السمية مصدر قلق كبير في التخلص من مياه الصرف الصناعي.

تشمل النفايات الصناعية التمثيلية: عجينة الورق والورق والمجازر ومصنع الجعة والمدابغ وتجهيز الأغذية ومصانع التعليب والكيماويات والبترول والمنسوجات والسكر والغسيل واللحوم والدواجن وتغذية الخنازير والتقديم وغيرها الكثير. الخطوة الأولى في تطوير تصميم المعالجة هي مسح النفايات الصناعية ، والذي يوفر بيانات عن الاختلافات في خصائص التدفق والنفايات. يمكن تلخيص خصائص النفايات غير المرغوب فيها كما ذكرها Eckenfelder (1989) على النحو التالي:

  • المواد العضوية القابلة للذوبان مما يؤدي إلى استنفاد الأكسجين المذاب
  • المواد الصلبة العالقة
  • تتبع المواد العضوية
  • المعادن الثقيلة والسيانيد والمواد العضوية السامة
  • اللون والعكارة
  • النيتروجين والفوسفور
  • مواد حرارية مقاومة للتحلل البيولوجي
  • النفط والمواد العائمة
  • مواد متطايرة.

 

كما حددت وكالة حماية البيئة الأمريكية قائمة بالمواد الكيميائية العضوية وغير العضوية السامة مع وجود قيود محددة في منح تصاريح التفريغ. تتضمن القائمة أكثر من 100 مركب وهي طويلة جدًا بحيث لا يمكن إعادة طبعها هنا ، ولكن قد يتم طلبها من وكالة حماية البيئة.

طرق العلاج

تعتبر معالجة النفايات الصناعية أكثر تخصصًا من معالجة النفايات المنزلية ؛ ومع ذلك ، عندما تكون قابلة للتخفيض البيولوجي ، يتم علاجها عادةً باستخدام طرق مماثلة لتلك الموصوفة سابقًا (مناهج المعالجة البيولوجية الثانوية / الثالثة) للأنظمة البلدية.

تعد برك تثبيت النفايات طريقة شائعة لمعالجة مياه الصرف العضوية حيث تتوفر مساحة كافية من الأرض. تصنف أحواض التدفق عمومًا وفقًا لنشاطها البكتيري على أنها هوائية أو اختيارية أو لا هوائية. يتم تزويد الأحواض المهواة بالأكسجين عن طريق أنظمة التهوية المنتشرة أو الميكانيكية.

يوضح الشكل 8 والشكل 9 رسومات تخطيطية لأحواض تثبيت النفايات.

الشكل 8. بركة تثبيت ثنائية الخلية: رسم تخطيطي مقطعي

EPC060F9

الشكل 9. أنواع البحيرات الهوائية: رسم تخطيطي

EPC60F10

منع التلوث وتقليل النفايات

عندما يتم تحليل عمليات وعمليات النفايات الصناعية في المصنع من مصدرها ، فغالبًا ما يمكن التحكم فيها لمنع التصريفات الملوثة الكبيرة.

تعتبر تقنيات إعادة الدوران من الأساليب الهامة في برامج منع التلوث. مثال على دراسة الحالة هو خطة إعادة التدوير لمياه الصرف الصحي لدباغة الجلود التي نشرتها شركة بريول (1981) ، والتي تضمنت استعادة الكروم / إعادة استخدامه جنبًا إلى جنب مع إعادة التدوير الكامل لجميع مياه الصرف الصحي الخاصة بالمدابغ مع عدم وجود مياه صرف إلى أي تيار إلا في حالات الطوارئ. يظهر مخطط التدفق لهذا النظام في الشكل 10.

الشكل 10. مخطط التدفق لنظام إعادة تدوير مياه الصرف الصحي من المدابغ

EPC60F11

لمزيد من الابتكارات الحديثة في هذه التكنولوجيا ، تتم إحالة القارئ إلى منشور حول منع التلوث وتقليل النفايات من قبل Water Environment Federation (1995).

الطرق المتقدمة لمعالجة مياه الصرف الصحي

يتوفر عدد من الطرق المتقدمة للحصول على درجات أعلى من إزالة مكونات التلوث حسب الحاجة. تتضمن القائمة العامة:

الترشيح (الرمل والوسائط المتعددة)

ترسيب كيميائي

امتصاص الكربون

الكهربي

التقطير

النترجة

حصاد الطحالب

استصلاح النفايات السائلة

إجهاد دقيق

تجريد الأمونيا

التناضح العكسي

التبادل الأيوني

تطبيق الأرض

نزع النتروجين

الأراضي الرطبة.

يجب تحديد أنسب عملية لأي موقف على أساس نوعية وكمية مياه الصرف الصحي الخام ، ومتطلبات المياه المستقبلة ، وبالطبع التكاليف. لمزيد من المرجع ، انظر Metcalf and Eddy 1991 ، والذي يتضمن فصلاً عن المعالجة المتقدمة لمياه الصرف الصحي.

دراسة حالة معالجة مياه الصرف الصحي المتقدمة

تقدم دراسة الحالة الخاصة بمشروع استصلاح مياه الصرف الصحي بمنطقة دان التي تمت مناقشتها في مكان آخر في هذا الفصل مثالاً ممتازًا للطرق المبتكرة لمعالجة مياه الصرف الصحي واستصلاحها.

التلوث الحراري

التلوث الحراري هو شكل من أشكال النفايات الصناعية ، يُعرَّف بأنه زيادات أو انخفاضات ضارة في درجات حرارة المياه العادية للمياه المستقبلة بسبب التخلص من الحرارة من المنشآت التي من صنع الإنسان. الصناعات التي تنتج حرارة النفايات الرئيسية هي الوقود الأحفوري (النفط والغاز والفحم) ومحطات توليد الطاقة النووية ومصانع الصلب ومصافي البترول والمصانع الكيماوية ومصانع اللب والورق ومعامل التقطير والمغاسل. مصدر القلق بشكل خاص هو صناعة توليد الطاقة الكهربائية التي تزود الطاقة للعديد من البلدان (على سبيل المثال ، حوالي 80 ٪ في الولايات المتحدة).

تأثير الحرارة المهدرة على المياه المستقبلة

التأثير على قدرة استيعاب النفايات

  • تزيد الحرارة من الأكسدة البيولوجية.
  • تقلل الحرارة محتوى تشبع الأكسجين في الماء وتقلل من معدل إعادة الأكسجة الطبيعية.
  • التأثير الصافي للحرارة ضار بشكل عام خلال الأشهر الدافئة من العام.
  • قد يكون تأثير الشتاء مفيدًا في المناخات الباردة ، حيث تتكسر ظروف الجليد ويتم توفير تهوية السطح للأسماك والحياة المائية.

 

التأثير على الحياة المائية

العديد من الأنواع لها حدود تحمل درجات الحرارة وتحتاج إلى الحماية ، خاصة في المناطق المتأثرة بالحرارة في مجرى مائي أو جسم مائي. على سبيل المثال ، عادةً ما تحتوي مجاري المياه الباردة على أعلى أنواع الأسماك الرياضية مثل التراوت والسلمون ، بينما تدعم المياه الدافئة عمومًا تجمعات الأسماك الخشنة ، مع وجود أنواع معينة مثل أسماك البايك والباس في المياه ذات درجة الحرارة المتوسطة.

الشكل 11. التبادل الحراري عند حدود المقطع العرضي للمياه المستقبلة

EPC60F12

التحليل الحراري في المياه المستقبلة

يوضح الشكل 11 الأشكال المختلفة للتبادل الحراري الطبيعي عند حدود المياه المستقبلة. عندما يتم تصريف الحرارة إلى المياه المستقبلة مثل النهر ، من المهم تحليل سعة النهر للإضافات الحرارية. يمكن حساب ملف درجة حرارة النهر عن طريق حل ميزان حرارة مشابه لذلك المستخدم في حساب منحنيات ترهل الأكسجين المذاب. العوامل الرئيسية لتوازن الحرارة موضحة في الشكل 12 لمدى وصول النهر بين النقطتين A و B. يتطلب كل عامل حسابًا فرديًا يعتمد على متغيرات حرارة معينة. كما هو الحال مع توازن الأكسجين المذاب ، فإن توازن درجة الحرارة هو مجرد تجميع لأصول درجة الحرارة والمطلوبات لقسم معين. تتوفر مناهج تحليلية أخرى أكثر تعقيدًا في الأدبيات حول هذا الموضوع. يمكن استخدام نتائج حسابات توازن الحرارة في تحديد قيود التفريغ الحراري وربما قيود استخدام معينة لجسم مائي.

الشكل 12. سعة النهر للإضافات الحرارية

EPC60F13

التحكم في التلوث الحراري

المناهج الرئيسية للتحكم في التلوث الحراري هي:

  • تحسين كفاءة تشغيل محطة الطاقة
  • أبراج التبريد
  • أحواض التبريد المعزولة
  • النظر في طرق بديلة لتوليد الطاقة مثل الطاقة المائية.

 

عندما تكون الظروف المادية مواتية ضمن حدود بيئية معينة ، يجب اعتبار الطاقة الكهرومائية كبديل للوقود الأحفوري أو توليد الطاقة النووية. في توليد الطاقة الكهرومائية ، لا يوجد التخلص من الحرارة ولا يوجد تصريف لمياه الصرف مما يسبب تلوث المياه.

التحكم في تلوث المياه الجوفية

أهمية المياه الجوفية

نظرًا لأن إمدادات المياه في العالم تُستخرج على نطاق واسع من طبقات المياه الجوفية ، فمن الأهمية بمكان حماية مصادر الإمداد هذه. تشير التقديرات إلى أن أكثر من 95٪ من إمدادات المياه العذبة المتوفرة على الأرض هي تحت الأرض ؛ في الولايات المتحدة ، يأتي ما يقرب من 50٪ من مياه الشرب من الآبار ، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية لعام 1984. نظرًا لأن تلوث المياه الجوفية وحركتها ذات طبيعة خفية وغير مرئية ، يتم إيلاء اهتمام أقل أحيانًا لتحليل هذا الشكل من أشكال تدهور المياه والتحكم فيه مقارنة بتلوث المياه السطحية ، وهو الأمر الأكثر وضوحًا.

الشكل 13. الدورة الهيدرولوجية ومصادر تلوث المياه الجوفية

EPC60F14

مصادر التلوث الجوفية

يوضح الشكل 13 الدورة الهيدرولوجية مع المصادر المتراكبة لتلوث المياه الجوفية. تعد القائمة الكاملة للمصادر المحتملة للتلوث الجوفي قائمة واسعة النطاق ؛ ومع ذلك ، من أجل التوضيح ، تشمل المصادر الأكثر وضوحًا ما يلي:

  • تصريف النفايات الصناعية
  • المجاري الملوثة التي تتلامس مع طبقات المياه الجوفية
  • عمليات التعدين
  • التخلص من النفايات الصلبة والخطرة
  • صهاريج التخزين تحت الأرض مثل البترول
  • نظم الري
  • التغذية الاصطناعية
  • زحف مياه البحر
  • انسكابات
  • أحواض ملوثة ذات قيعان منفذة
  • آبار التخلص
  • حقول بلاط خزانات الصرف الصحي وحفر الترشيح
  • حفر بئر غير لائق
  • العمليات الزراعية
  • أملاح إزالة الجليد عن الطرق.

 

يتم تصنيف الملوثات المحددة في التلوث تحت الأرض كذلك على النحو التالي:

  • المكونات الكيميائية غير المرغوب فيها (قائمة نموذجية وليست كاملة) - عضوية وغير عضوية (مثل الكلوريد والكبريتات والحديد والمنغنيز والصوديوم والبوتاسيوم)
  • الصلابة الكلية والمواد الصلبة الذائبة الكلية
  • المكونات السامة (النموذجية ، القائمة غير الكاملة) - النترات ، الزرنيخ ، الكروم ، الرصاص ، السيانيد ، النحاس ، الفينولات ، الزئبق المذاب
  • الخصائص الفيزيائية غير المرغوب فيها - الذوق واللون والرائحة
  • مبيدات الآفات ومبيدات الأعشاب - الهيدروكربونات المكلورة وغيرها
  • المواد المشعة - أشكال مختلفة من النشاط الإشعاعي
  • بيولوجي - البكتيريا والفيروسات والطفيليات وما إلى ذلك
  • حمض (درجة حموضة منخفضة) أو كاوية (درجة حموضة عالية).

 

مما سبق ، تعتبر النترات مصدر قلق خاص في كل من المياه الجوفية والمياه السطحية. في إمدادات المياه الجوفية ، يمكن أن تسبب النترات مرض ميتيموغلوبين الدم (زرقة الرضع). كما أنها تسبب آثار التخثث الضارة في المياه السطحية وتحدث في مجموعة واسعة من الموارد المائية ، كما أفاد بريول (1991). كما أبلغ كل من Preul (1964 ، 1967 ، 1972) و Preul and Schroepfer (1968) عن حركة النيتروجين والملوثات الأخرى تحت الأرض.

السفر التلوث في المجال تحت الأرض

حركة المياه الجوفية بطيئة ودقيقة للغاية مقارنة بحركة المياه السطحية في الدورة الهيدرولوجية. لفهم بسيط لسفر المياه الجوفية العادية في ظل ظروف تدفق ثابتة مثالية ، فإن قانون دارسي هو النهج الأساسي لتقييم حركة المياه الجوفية بأعداد رينولدز المنخفضة (R):

V = K(dh/dl)

حيث:

V = سرعة المياه الجوفية في الخزان الجوفي ، م / يوم

ك = معامل نفاذية طبقة المياه الجوفية

(dh/dl) = التدرج الهيدروليكي الذي يمثل القوة الدافعة للحركة.

في انتقال الملوثات تحت الأرض والمياه الجوفية العادية (H2O) بشكل عام هو مائع الحمل ويمكن حسابه للتحرك بمعدل وفقًا للمعايير الواردة في قانون دارسي. ومع ذلك ، قد يختلف معدل انتقال أو سرعة الملوثات ، مثل مادة كيميائية عضوية أو غير عضوية ، بسبب عمليات التأفق والتشتت الهيدروديناميكي. تتحرك أيونات معينة بشكل أبطأ أو أسرع من المعدل العام لتدفق المياه الجوفية نتيجة التفاعلات داخل وسط الخزان الجوفي ، بحيث يمكن تصنيفها على أنها "متفاعلة" أو "غير متفاعلة". تكون ردود الفعل بشكل عام من الأشكال التالية:

  • التفاعلات الفيزيائية بين الملوث وخزان المياه الجوفية و / أو السائل الناقل
  • التفاعلات الكيميائية بين الملوث وخزان المياه الجوفية و / أو السائل الناقل
  • الإجراءات البيولوجية على الملوث.

 

فيما يلي نموذجي للتفاعل مع الملوثات الجوفية المتفاعلة وغير المتفاعلة:

  • تفاعل الملوثات - الكروم وأيون الأمونيوم والكالسيوم والصوديوم والحديد وما إلى ذلك ؛ الكاتيونات بشكل عام مكونات بيولوجية المكونات المشعة
  • الملوثات غير المتفاعلة - الكلوريد والنترات والكبريتات وما إلى ذلك ؛ بعض الأنيونات بعض الكيماويات مبيدات الآفات ومبيدات الأعشاب.

 

في البداية ، قد يبدو أن تفاعل الملوثات هو النوع الأسوأ ، ولكن قد لا يكون هذا هو الحال دائمًا لأن التفاعلات تحجز أو تؤخر تركيزات الملوثات في السفر بينما قد يكون السفر غير المتفاعل للملوثات غير مقيّد إلى حد كبير. تتوفر الآن بعض المنتجات المنزلية والزراعية "اللينة" والتي تتحلل بيولوجيًا بعد فترة زمنية وبالتالي تتجنب احتمال تلوث المياه الجوفية.

معالجة طبقة المياه الجوفية

من الواضح أن الوقاية من التلوث تحت الأرض هي أفضل نهج ؛ ومع ذلك ، فإن الوجود غير المتحكم فيه لظروف المياه الجوفية الملوثة عادة ما يُعرف بعد حدوثها ، مثل الشكاوى من مستخدمي آبار المياه في المنطقة. لسوء الحظ ، بحلول الوقت الذي يتم فيه التعرف على المشكلة ، ربما يكون قد حدث ضرر شديد ويكون العلاج ضروريًا. قد يتطلب العلاج إجراء تحقيقات ميدانية مائية جيولوجية مكثفة مع التحليلات المختبرية لعينات المياه من أجل تحديد مدى تركيزات الملوثات وأعمدة السفر. غالبًا ما يمكن استخدام الآبار الموجودة في أخذ العينات الأولية ، ولكن الحالات الشديدة قد تتطلب حفرًا واسعة النطاق وأخذ عينات من المياه. يمكن بعد ذلك تحليل هذه البيانات لتحديد الظروف الحالية والتنبؤ بالظروف المستقبلية. يعد تحليل سفر تلوث المياه الجوفية مجالًا متخصصًا يتطلب غالبًا استخدام نماذج الكمبيوتر لفهم ديناميكيات المياه الجوفية بشكل أفضل ولإجراء تنبؤات في ظل قيود مختلفة. يتوفر عدد من نماذج الكمبيوتر ثنائية وثلاثية الأبعاد في الأدبيات لهذا الغرض. للحصول على مناهج تحليلية أكثر تفصيلاً ، تمت إحالة القارئ إلى الكتاب بواسطة Freeze and Cherry (1987).

الحد من التلوث

النهج المفضل لحماية موارد المياه الجوفية هو منع التلوث. على الرغم من أن معايير مياه الشرب تنطبق بشكل عام على استخدام إمدادات المياه الجوفية ، فإن إمدادات المياه الخام تتطلب الحماية من التلوث. الكيانات الحكومية مثل وزارات الصحة ووكالات الموارد الطبيعية ووكالات حماية البيئة مسؤولة بشكل عام عن مثل هذه الأنشطة. جهود مكافحة تلوث المياه الجوفية موجهة إلى حد كبير لحماية طبقات المياه الجوفية ومنع التلوث.

يتطلب منع التلوث ضوابط استخدام الأراضي في شكل تقسيم المناطق ولوائح معينة. قد تنطبق القوانين على منع وظائف محددة باعتبارها قابلة للتطبيق بشكل خاص على المصادر المحددة أو الإجراءات التي من المحتمل أن تسبب التلوث. التحكم عن طريق تقسيم استخدام الأراضي هو أداة لحماية المياه الجوفية الأكثر فاعلية على مستوى البلدية أو المقاطعة للحكومة. برامج حماية الخزان الجوفي ورأس البئر كما هو موضح أدناه هي أمثلة رائدة لمنع التلوث.

يتطلب برنامج حماية الخزان الجوفي تحديد حدود الخزان الجوفي ومناطق تغذيته. قد تكون طبقات المياه الجوفية من نوع غير محصور أو محصور ، وبالتالي تحتاج إلى تحليلها من قبل عالم الهيدرولوجيا لاتخاذ هذا القرار. معظم طبقات المياه الجوفية الرئيسية معروفة جيدًا بشكل عام في البلدان المتقدمة ، ولكن قد تتطلب مناطق أخرى تحقيقات ميدانية وتحليل هيدروجيولوجي. العنصر الرئيسي للبرنامج في حماية طبقة المياه الجوفية من تدهور جودة المياه هو التحكم في استخدام الأراضي فوق الخزان الجوفي ومناطق تغذيته.

حماية رأس البئر هو نهج أكثر تحديدًا ومحدودًا ينطبق على منطقة إعادة الشحن المساهمة في بئر معين. تتطلب الحكومة الفيدرالية الأمريكية بموجب التعديلات التي تم إقرارها في عام 1986 لقانون مياه الشرب الآمنة (SDWA) (1984) إنشاء مناطق محددة لحماية رؤوس الآبار لآبار الإمداد العامة. تُعرَّف منطقة حماية رأس البئر (WHPA) في SDWA على أنها "المنطقة السطحية والجوفية المحيطة ببئر المياه أو حقل البئر ، والتي توفر نظام إمداد المياه العام ، والذي من المحتمل بشكل معقول أن تتحرك الملوثات من خلاله وتصل إلى بئر أو بئر ماء مجال." الهدف الرئيسي في برنامج WHPA ، كما حددته وكالة حماية البيئة الأمريكية (1987) ، هو تحديد مناطق حماية الآبار بناءً على معايير مختارة ، وتشغيل البئر واعتبارات هيدروجيولوجية.

 

الرجوع

التصور والتصميم

يعد مشروع استصلاح مياه الصرف الصحي في منطقة دان أكبر مشروع من نوعه في العالم. وهو يتألف من مرافق معالجة وإعادة تغذية المياه الجوفية لمياه الصرف الصحي البلدية من منطقة دان الحضرية - وهي مجموعة من ثماني مدن تتمركز حول تل أبيب ، إسرائيل ، ويبلغ عدد سكانها مجتمعين حوالي 1.5 مليون نسمة. تم إنشاء المشروع لغرض جمع ومعالجة والتخلص من مياه الصرف الصحي البلدية. بعد فترة احتجاز طويلة نسبيًا في طبقة المياه الجوفية ، يتم ضخ مياه الصرف المستصلحة للاستخدام الزراعي غير المقيد ، لري النقب الجاف (الجزء الجنوبي من إسرائيل). يوضح الشكل 1 مخططًا عامًا للمشروع. تم إنشاء المشروع في الستينيات ، وهو ينمو باستمرار. في الوقت الحاضر ، يجمع النظام ويعالج حوالي 1960 × 1106 m3 كل سنة. في غضون بضع سنوات ، في مرحلته النهائية ، سيتعامل النظام مع 150 إلى 170 × 106 m3 كل سنة.

الشكل 1. محطة استصلاح مياه الصرف الصحي بمنطقة دان: التخطيط

EPC065F1

من المعروف أن محطات معالجة مياه الصرف الصحي تسبب العديد من المشاكل البيئية والصحية المهنية. يعد مشروع منطقة دان نظامًا فريدًا ذا أهمية وطنية يجمع بين المنفعة الوطنية مع توفير كبير لموارد المياه وكفاءة معالجة عالية وإنتاج مياه غير مكلفة ، دون التسبب في مخاطر مهنية مفرطة.

خلال تصميم النظام وتركيبه وتشغيله الروتيني ، تم إيلاء اعتبار دقيق لمخاوف المياه والصرف الصحي والنظافة المهنية. تم اتخاذ جميع الاحتياطات اللازمة للتأكد من أن مياه الصرف الصحي المعالجة ستكون آمنة عمليًا مثل مياه الشرب العادية ، في حالة قيام الأشخاص بشربها أو ابتلاعها عن طريق الخطأ. وبالمثل ، تم إيلاء الاهتمام المناسب لمسألة التقليل إلى الحد الأدنى من أي تعرض محتمل للحوادث أو غيرها من المخاطر البيولوجية أو الكيميائية أو الفيزيائية التي قد تؤثر على العمال في محطة معالجة مياه الصرف الصحي أو العمال الآخرين المشاركين في التخلص والاستخدام الزراعي من المياه المعالجة.

في المرحلة الأولى من المشروع ، تمت معالجة المياه العادمة بيولوجيًا عن طريق نظام أحواض الأكسدة الاختيارية مع إعادة تدوير ومعالجة كيميائية إضافية عن طريق عملية الجير والمغنيسيوم ، متبوعة باحتجاز التدفق عالي الأس الهيدروجيني في "أحواض التلميع". تم إعادة شحن المياه المتدفقة المعالجة جزئياً إلى طبقة المياه الجوفية الإقليمية عن طريق أحواض سوريك المنتشرة.

في المرحلة الثانية ، تخضع مياه الصرف الصحي المنقولة إلى محطة المعالجة لمعالجة ميكانيكية-بيولوجية عن طريق عملية الحمأة المنشطة مع النترجة ونزع النتروجين. يعاد شحن النفايات السائلة الثانوية إلى المياه الجوفية عن طريق انتشار أحواض يافنيه 1 ويفنيه 2.

يتكون النظام الكامل من عدد من العناصر المختلفة التي تكمل بعضها البعض:

  • نظام محطة معالجة مياه الصرف الصحي ، يتألف من محطة الحمأة المنشطة (المصنع الميكانيكي الحيوي) ، والتي تعالج معظم النفايات ، ومن نظام أكسدة وتلميع الأحواض المستخدمة في الغالب لمعالجة تدفق مياه الصرف الصحي الزائدة
  • نظام إعادة تغذية المياه الجوفية للنفايات السائلة المعالجة ، والذي يتكون من أحواض منتشرة في موقعين مختلفين (يفنه وسورك) ، يتم غمرهما بشكل متقطع ؛ يمر التدفق الممتص عبر المنطقة غير المشبعة بالتربة ومن خلال جزء من طبقة المياه الجوفية ، وينشئ منطقة خاصة مخصصة للمعالجة التكميلية للنفايات السائلة والتخزين الموسمي ، والتي تسمى SAT (معالجة طبقة المياه الجوفية للتربة)
  • شبكات آبار المراقبة (53 بئراً مجتمعة) التي تحيط بأحواض التغذية وتسمح بمراقبة كفاءة عملية المعالجة
  • شبكات آبار الاسترداد (ما مجموعه 74 بئراً نشطة في عام 1993) تحيط بمواقع التغذية
  • نظام نقل رئيسي خاص ومنفصل للمياه المستصلحة للري غير المقيد للمناطق الزراعية في النقب ؛ يسمى هذا الخط الرئيسي "خط النقب الثالث" ، وهو مكمل لنظام تزويد المياه إلى النقب ، والذي يتضمن خطين رئيسيين آخرين لإمداد المياه العذبة
  • إعداد لكلور النفايات السائلة ، والذي يتكون ، في الوقت الحالي ، من ثلاثة مواقع معالجة بالكلور (سيتم إضافة موقعين آخرين في المستقبل)
  • ستة خزانات تشغيلية على طول نظام النقل ، والتي تنظم كميات المياه التي يتم ضخها واستهلاكها على طول النظام
  • نظام توزيع النفايات السائلة ، ويتكون من 13 منطقة ضغط رئيسية ، على طول المخلفات السائلة الرئيسية ، والتي تزود المستهلكين بالمياه المعالجة.
  • نظام مراقبة شامل يشرف ويتحكم في التشغيل الكامل للمشروع.

 

وصف نظام الاستصلاح

يتم تقديم المخطط العام لنظام الاستصلاح في الشكل 1 ومخطط التدفق في الشكل 2. ويتألف النظام من الأجزاء التالية: محطة معالجة مياه الصرف الصحي ، وحقول إعادة شحن المياه ، وآبار الاستعادة ، ونظام النقل والتوزيع ، وإعداد الكلورة ، والمراقبة الشاملة النظام.

الشكل 2. مخطط تدفق مشروع منطقة دان

EPC065F2

محطة معالجة مياه الصرف الصحي

تستقبل محطة معالجة مياه الصرف الصحي في منطقة دان الحضرية النفايات المنزلية للمدن الثمانية في المنطقة ، كما تتعامل مع جزء من نفاياتها الصناعية. يقع المصنع داخل الكثبان الرملية ريشون لتسيون ويعتمد في الغالب على المعالجة الثانوية للنفايات بطريقة الحمأة المنشطة. تتم معالجة بعض النفايات ، معظمها أثناء عمليات التصريف في ذروة التدفق ، في نظام آخر أقدم من أحواض الأكسدة التي تشغل مساحة 300 فدان. يمكن للنظامين معًا معالجة حوالي 110 × 10 في الوقت الحالي6 m3 كل سنة.

إعادة شحن الحقول

يتم ضخ النفايات السائلة لمحطة المعالجة إلى ثلاثة مواقع مختلفة تقع داخل الكثبان الرملية الإقليمية ، حيث تنتشر على الرمال وتتسرب إلى أسفل إلى طبقة المياه الجوفية الجوفية للتخزين المؤقت وللمعالجة الإضافية التي تعتمد على الوقت. يتم استخدام اثنين من أحواض الانتشار لإعادة شحن النفايات السائلة لمحطة المعالجة الميكانيكية والبيولوجية. وهما يفنيه 1 (60 فدانًا ، على بعد 7 كم جنوب المحطة) ويفنيه 2 (45 فدانًا ، على بعد 10 كم جنوب المصنع) ؛ يستخدم الحوض الثالث لإعادة شحن خليط من نفايات أحواض الأكسدة وجزء معين من محطة المعالجة الميكانيكية الحيوية المطلوبة لتحسين جودة المياه المتدفقة إلى المستوى المطلوب. هذا هو موقع سوريك الذي تبلغ مساحته حوالي 60 فدان ويقع شرق البرك.

آبار الانتعاش

حول مواقع التغذية توجد شبكات من آبار المراقبة يتم من خلالها إعادة ضخ المياه المعاد شحنها. لم تكن جميع الآبار الـ 74 التي كانت قيد التشغيل في عام 1993 نشطة خلال المشروع بأكمله. في عام 1993 تم استخراج حوالي 95 مليون متر مكعب من المياه من آبار النظام وضخها في خط النقب الثالث.

أنظمة النقل والتوزيع

يتم جمع المياه التي يتم ضخها من آبار الاسترداد المختلفة في نظام النقل والتوزيع للخط الثالث. يتكون نظام النقل من ثلاثة أقسام يبلغ طولها المشترك 87 كم وقطرها من 48 إلى 70 بوصة. على طول نظام النقل ، تم إنشاء ستة خزانات تشغيلية مختلفة ، "عائمة" على الخط الرئيسي ، من أجل تنظيم تدفق المياه في النظام. يتراوح الحجم التشغيلي لهذه الخزانات من 10,000 م3 الى 100,000 م3.

تم توفير المياه المتدفقة في نظام الخط الثالث للعملاء في عام 1993 من خلال نظام من 13 منطقة ضغط رئيسية. يرتبط العديد من مستهلكي المياه ، ومعظمهم من المزارع ، بمناطق الضغط هذه.

نظام الكلورة

الغرض من المعالجة بالكلور التي يتم إجراؤها في الخط الثالث هو "قطع الاتصال البشري" ، مما يعني القضاء على أي احتمال لوجود كائنات دقيقة من أصل بشري في مياه الخط الثالث. خلال فترة المراقبة وجد أن هناك زيادة كبيرة في الكائنات الدقيقة البرازية أثناء بقاء المياه المستصلحة في خزانات المياه. لذلك تقرر إضافة المزيد من نقاط الكلورة على طول الخط ، وبحلول عام 1993 كانت ثلاث نقاط كلورة منفصلة تعمل بشكل روتيني. ستتم إضافة نقطتي كلورة أخريين إلى النظام في المستقبل القريب. يتراوح الكلور المتبقي بين 0.4 و 1.0 مجم / لتر من الكلور الحر. هذه الطريقة ، حيث يتم الحفاظ على تركيزات منخفضة من الكلور الحر في نقاط مختلفة على طول النظام بدلاً من جرعة واحدة ضخمة في بداية الخط ، وتؤمن كسر الاتصال البشري ، وفي نفس الوقت تمكن الأسماك من العيش في الخزانات . بالإضافة إلى ذلك ، ستعمل طريقة الكلورة هذه على تطهير المياه في أقسام المصب من نظام النقل والتوزيع ، في حالة دخول الملوثات إلى النظام عند نقطة أسفل مجرى النهر من نقطة الكلورة الأولية.

نظام المراقبة

يعتمد تشغيل نظام الاستصلاح لخط النقب الثالث على الأداء الروتيني لجهاز المراقبة الذي يشرف عليه ويديره كيان علمي محترف ومستقل. هذه الهيئة هي معهد البحث والتطوير التابع للتخنيون - معهد إسرائيل للتكنولوجيا ، في حيفا ، إسرائيل.

كان إنشاء نظام مراقبة مستقل مطلبًا إلزاميًا لوزارة الصحة الإسرائيلية ، السلطة القانونية المحلية وفقًا لقانون الصحة العامة الإسرائيلي. تنبع الحاجة إلى إنشاء إعداد المراقبة هذا من الحقائق التالية:

  1. مشروع استصلاح مياه الصرف الصحي هو الأكبر في العالم.
  2. يشتمل على بعض العناصر غير الروتينية التي لم يتم تجربتها بعد.
  3. تستخدم المياه المستصلحة في ري غير محدود للمحاصيل الزراعية.

 

وبالتالي فإن الدور الرئيسي لنظام المراقبة هو تأمين الجودة الكيميائية والصحية للمياه التي يوفرها النظام وإصدار تحذيرات بشأن أي تغيير في جودة المياه. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم إعداد المراقبة بإجراء متابعة لمشروع الاستصلاح الكامل لمنطقة دان ، وكذلك التحقيق في جوانب معينة ، مثل التشغيل الروتيني للمصنع والجودة الكيميائية البيولوجية لمياهه. هذا ضروري من أجل تحديد مدى ملاءمة مياه الخط الثالث للري غير المحدود ، ليس فقط من الناحية الصحية ولكن أيضًا من وجهة النظر الزراعية.

تم تصميم المخطط الأولي للمراقبة وإعداده من قبل شركة Mekoroth Water ، وهي المورد الرئيسي للمياه في إسرائيل والمشغل لمشروع منطقة دان. تقوم لجنة توجيهية معينة بشكل خاص بمراجعة برنامج المراقبة على أساس دوري ، وتعديله وفقًا للخبرة المتراكمة المكتسبة من خلال العملية الروتينية. تعامل برنامج المراقبة مع نقاط أخذ العينات المختلفة على طول نظام الخط الثالث ، والمعلمات المختلفة التي تم فحصها وتكرار أخذ العينات. وأشار البرنامج الأولي إلى مختلف قطاعات النظام ، وهي آبار الاسترداد ، وخط النقل ، والخزانات ، وعدد محدود من وصلات المستهلك ، فضلاً عن وجود آبار مياه الشرب في محيط المحطة. ترد قائمة المعلمات المدرجة في جدول المراقبة للخط الثالث في الجدول 1.

الجدول 1. قائمة المعلمات التي تم فحصها

Ag

فضي

ميكروغرام / لتر

Al

الألومنيوم

ميكروغرام / لتر

ALG

طحلب

رقم / 100 مل

ألكم

القلوية مثل كربونات الكالسيوم3

ملغم / لتر

As

زرنيخ

ميكروغرام / لتر

B

البورون

ملغم / لتر

Ba

الباريوم

ميكروغرام / لتر

BOD

طلب الأكسجين البيوكيميائي

ملغم / لتر

Br

البروميد

ملغم / لتر

Ca

الكلسيوم

ملغم / لتر

Cd

الكادميوم

ميكروغرام / لتر

Cl

كلوريد

ملغم / لتر

كلدي

الطلب على الكلور

ملغم / لتر

CLRL

الكلوروفيل

ميكروغرام / لتر

CN

السيانيد

ميكروغرام / لتر

Co

الكوبالت

ميكروغرام / لتر

كولر

اللون (بلاتينيوم كوبالت)

 

COD

الطلب على الاكسجين الكيميائي

ملغم / لتر

Cr

الكروم

ميكروغرام / لتر

Cu

النحاس

ميكروغرام / لتر

DO

الأكسجين المذاب مثل O2

ملغم / لتر

DOC

الكربون العضوي المذاب

ملغم / لتر

DS10

المواد الصلبة الذائبة عند 105 درجة مئوية

ملغم / لتر

DS55

المواد الصلبة الذائبة عند 550 درجة مئوية

ملغم / لتر

EC

التوصيل الكهربائي

ميكرومتر / سم

ENTR

معوي

رقم / 100 مل

F-

فلوريد

ملغم / لتر

FCOL

القولونيات البرازية

رقم / 100 مل

Fe

حديد

ميكروغرام / لتر

شاق

صلابة مثل كربونات الكالسيوم3

ملغم / لتر

HCO3 -

بيكربونات كما HCO3 -

ملغم / لتر

Hg

ميركوري

ميكروغرام / لتر

K

بوتاسيوم

ملغم / لتر

Li

الليثيوم

ميكروغرام / لتر

ماجستير إدارة الأعمال

المنظفات

ميكروغرام / لتر

Mg

المغنيسيوم

ملغم / لتر

Mn

المنغنيز

ميكروغرام / لتر

Mo

الموليبدينوم

ميكروغرام / لتر

Na

صوديوم

ملغم / لتر

NH4 +

الأمونيا كما NH4 +

ملغم / لتر

Ni

النيكل

ميكروغرام / لتر

NKJT

مجموع كجيلدال النيتروجين

ملغم / لتر

لا2

النتريت كما NO2 -

ملغم / لتر

لا3

نترات لا3 -

ملغم / لتر

رائحة

رقم رائحة عتبة الرائحة

 

OG

النفط والشحوم

ميكروغرام / لتر

Pb

قيادة

ميكروغرام / لتر

فين

الفينولات

ميكروغرام / لتر

PHFD

تم قياس الأس الهيدروجيني في المجال

 

PO4

الفوسفات كما PO4 -2

ملغم / لتر

بتوت

مجموع الفسفور ص

ملغم / لتر

RSCL

الكلور الحر المتبقي

ملغم / لتر

ريال سعودي

نسبة امتصاص الصوديوم

 

Se

عنصر السيلينيوم

ميكروغرام / لتر

Si

السيليكا مثل H.2شافي3

ملغم / لتر

Sn

قصدير

ميكروغرام / لتر

SO4

كبريتات

ملغم / لتر

Sr

الإسترونتيوم عنصر فلزي

ميكروغرام / لتر

SS10

المواد الصلبة العالقة عند 100 درجة مئوية

ملغم / لتر

SS55

المواد الصلبة العالقة عند 550 درجة مئوية

ملغم / لتر

STRP

المكور العقدي

رقم / 100 مل

T

درجة الحرارة

درجة مئوية

تيكول

مجموع القولونيات

رقم / 100 مل

TOTB

مجموع البكتيريا

رقم / 100 مل

TS10

إجمالي المواد الصلبة عند 105 درجة مئوية

ملغم / لتر

TS55

إجمالي المواد الصلبة عند 550 درجة مئوية

ملغم / لتر

تورب

عكر

جامعة تايوان الوطنية

UV

الأشعة فوق البنفسجية (تمتص عند 254 نانومتر) (/ سم × 10)

 

Zn

زنك

ميكروغرام / لتر

 

مراقبة آبار الاسترداد

يعتمد برنامج أخذ العينات من آبار الاسترداد على قياس نصف شهري أو ثلاثة أشهر لبعض "معلمات المؤشر" (الجدول 2). عندما يتجاوز تركيز الكلوريدات في البئر المأخوذة العينات بأكثر من 15٪ مستوى الكلوريدات الأولي للبئر ، يتم تفسيره على أنه زيادة "كبيرة" في حصة النفايات السائلة المستعادة داخل المياه الجوفية الجوفية ، ويتم نقل البئر إلى الفئة التالية من أخذ العينات. هنا ، يتم تحديد 23 "معلمة مميزة" مرة كل ثلاثة أشهر. في بعض الآبار ، يتم إجراء فحص كامل للمياه ، مرة واحدة في السنة ، يتضمن 54 معيارًا مختلفًا.

الجدول 2. المعلمات المختلفة التي تم فحصها في آبار الاسترداد

المجموعة أ

المجموعة باء

المجموعة ج

معلمات المؤشر

المعلمات المميزة

معلمات الاختبار الكامل

1. الكلوريدات
2. الموصلية الكهربائية
3. المنظفات
4. امتصاص الأشعة فوق البنفسجية
5. الأكسجين المذاب

المجموعة أ و:
6. الحرارة
7. درجة الحموضة
8. العكارة
9. المواد الصلبة الذائبة
10. الكربون العضوي المذاب
11. القلوية
12. صلابة
13. الكالسيوم
14. المغنيسيوم
15. صوديوم
16. بوتاسيوم
17. النترات
18. النتريت
19. غاز الأمونيا
20. نيتروجين كجيلدال الكلي
21. مجموع الفسفور
22. كبريتات
23 البورون

المجموعات أ + ب و:
24. المواد الصلبة العالقة
25. الفيروسات المعوية
26. مجموع عدد البكتيريا
27. القولونيات
28. القولونية البرازية
29. العقدية البرازية
30. زنك
31. الألمنيوم
32. الزرنيخ
33. الحديد
34. الباريوم
35. فضة
36. عطارد
37. الكروم
38. الليثيوم
39. الموليبدينوم
40. المنغنيز
41. نحاس
42. النيكل
43. السيلينيوم
44. السترونتيوم
45. قيادة
46. ​​الفلوريد
47. السيانيد
48. الكادميوم
49. الكوبالت
50. الفينولات
51- الزيوت المعدنية
52- جدول المحتويات
53. الرائحة
54. اللون

 

مراقبة نظام النقل

يتم مراقبة نظام النقل ، الذي يبلغ طوله 87 كم ، في سبع نقاط مركزية على طول خط الصرف الصحي. في هذه النقاط ، يتم أخذ عينات من 16 معلمة مختلفة مرة واحدة شهريًا. هذه هي: PHFD ، DO ، T ، EC ، SS10، SS55، الأشعة فوق البنفسجية ، تورب ، لا3 +و PTOT و ALKM و DOC و TOTB و TCOL و FCOL و ENTR. يتم قياس المعلمات التي لا يُتوقع أن تتغير على طول النظام في نقطتي أخذ عينات فقط - في بداية خط النقل ونهايته. هذه هي: Cl ، K ، Na ، Ca ، Mg ، HARD ، B ، DS ، SO4 -2، نه4 +، لا2 - و MBAS. في نقطتي أخذ العينات هاتين ، مرة واحدة في السنة ، يتم أخذ عينات من المعادن الثقيلة المختلفة (Zn ، Sr ، Sn ، Se ، Pb ، Ni ، Mo ، Mn ، Li ، Hg ، Fe ، Cu ، Cr ، Co ، Cd ، Ba ، As ، آل ، حج).

مراقبة الخزانات

يعتمد إعداد المراقبة لخزانات الخط الثالث في الغالب على فحص عدد محدود من المعلمات التي تعمل كمؤشرات للتطور البيولوجي في الخزانات ، ولتحديد دخول الملوثات الخارجية. يتم أخذ عينات من خمسة خزانات ، مرة واحدة شهريًا ، من أجل: PHFD ، و T ، و DO ، و Total SS ، و Volatile SS ، و DOC ، و CLRL ، و RSCL ، و TCOL ، و FCOL ، و STRP ، و ALG. في هذه الخزانات الخمسة يتم أيضًا أخذ عينات من Si ، مرة كل شهرين. يتم أيضًا أخذ عينات من كل هذه المعلمات في خزان آخر ، Zohar B ، بمعدل ست مرات في السنة.

نبذة عامة

يوفر مشروع استصلاح منطقة دان مياه معالجة عالية الجودة للري غير المقيد في النقب الإسرائيلي.

المرحلة الأولى من هذا المشروع قيد التشغيل الجزئي منذ عام 1970 وتعمل بكامل طاقتها منذ عام 1977. من 1970 إلى 1993 ، تم نقل إجمالي كمية مياه الصرف الصحي الخام البالغة 373 مليون متر مكعب إلى أحواض الأكسدة الاختيارية ، وكمية مياه إجمالية قدرها تم ضخ 243 مليون متر مكعب من الخزان الجوفي في الفترة 1974-1993 وتم إمدادها بجنوب البلاد. فقد جزء من المياه ، ويرجع ذلك في الغالب إلى التبخر والتسرب من البرك. في عام 1993 بلغت هذه الخسائر حوالي 6.9٪ من مياه الصرف الصحي الخام التي تم نقلها إلى محطة المرحلة الأولى (Kanarek 1994).

تم تشغيل محطة المعالجة الميكانيكية والبيولوجية ، المرحلة الثانية من المشروع ، منذ عام 1987. خلال فترة 1987-1993 من التشغيل ، تم نقل إجمالي كمية مياه الصرف الصحي الخام البالغة 478 مليون متر مكعب إلى محطة المعالجة الميكانيكية والبيولوجية. في عام 1993 ، تم نقل حوالي 103 مليون متر مكعب من المياه (95 مليون متر مكعب من المياه المعالجة بالإضافة إلى 8 مليون متر مكعب من المياه الصالحة للشرب) من خلال النظام ، واستخدمت لري غير محدود في النقب.

تمثل مياه آبار الاسترداد جودة المياه الجوفية الجوفية. تتغير جودة المياه في الخزان الجوفي طوال الوقت نتيجة ترشيح النفايات السائلة فيه. تقترب جودة مياه الخزان الجوفي من النفايات السائلة لتلك المعلمات التي لا تتأثر بعمليات معالجة طبقة المياه الجوفية (SAT) ، بينما تتأثر المعلمات بالمرور عبر طبقات التربة (على سبيل المثال ، التعكر ، والمواد الصلبة العالقة ، والأمونيا ، والمذابة الكربون العضوي وما إلى ذلك) قيمًا أقل بكثير. وتجدر الإشارة إلى محتوى الكلوريد في المياه الجوفية ، والذي زاد خلال فترة الأربع سنوات الأخيرة بنسبة 15 إلى 26٪ ، كما يتضح من تغير جودة المياه في آبار الاستعادة. يشير هذا التغيير إلى الاستبدال المستمر لمياه الخزان الجوفي بمياه سائلة تحتوي على نسبة عالية من الكلوريد.

تتأثر جودة المياه في الخزانات الستة لنظام الخط الثالث بالتغيرات البيولوجية والكيميائية التي تحدث داخل الخزانات المفتوحة. يزداد محتوى الأكسجين نتيجة لعملية التمثيل الضوئي للطحالب وبسبب انحلال الأكسجين الجوي. كما تزداد تركيزات أنواع مختلفة من البكتيريا نتيجة للتلوث العشوائي من قبل العديد من الحيوانات المائية التي تعيش بالقرب من الخزانات.

تعتمد جودة المياه المقدمة للعملاء على طول النظام على جودة المياه من آبار الاسترداد والخزانات. تشكل المعالجة بالكلور الإلزامية لمياه النظام ضمانة إضافية ضد الاستخدام الخاطئ للمياه كمياه صالحة للشرب. تُظهر مقارنة بيانات مياه الخط الثالث مع متطلبات وزارة الصحة الإسرائيلية فيما يتعلق بجودة مياه الصرف لاستخدامها في الاستخدام الزراعي غير المحدود أن جودة المياه تلبي المتطلبات تمامًا في معظم الأوقات.

في الختام يمكن القول أن نظام الخط الثالث لاستعادة واستخدام مياه الصرف الصحي كان مشروعًا بيئيًا ووطنيًا إسرائيليًا ناجحًا. لقد حلت مشكلة الصرف الصحي لمياه الصرف الصحي في منطقة دان وفي نفس الوقت زادت من التوازن المائي الوطني بنحو 5٪. في بلد جاف مثل إسرائيل ، حيث تكون إمدادات المياه ، خاصة للاستخدام الزراعي ، محدودة للغاية ، فهذه مساهمة حقيقية.

بلغت تكاليف إعادة شحن المياه المستصلحة وتشغيلها وصيانتها في عام 1993 حوالي 3 سنتات أمريكية لكل متر مربع3 (0.093 شيكل / م3).

يعمل النظام منذ أواخر الستينيات تحت مراقبة صارمة من وزارة الصحة الإسرائيلية وقسم السلامة والصحة المهنية في ميكوروث. ولم ترد تقارير عن أي مرض مهني ناتج عن تشغيل هذا النظام المعقد والشامل.

 

الرجوع

الأربعاء، مارس 09 2011 17: 00

مبادئ إدارة النفايات

يؤدي الوعي البيئي إلى تحول سريع في ممارسات إدارة النفايات. تفسير هذا التغيير ضروري قبل إجراء فحص أكثر تفصيلاً للطرق التي يتم تطبيقها لإدارة النفايات ومعالجة المخلفات.

تستند المبادئ الحديثة لإدارة النفايات على نموذج العلاقة الموجهة بين المحيط الحيوي والأنثروبوسفير. يعتمد النموذج العالمي (الشكل 1) الذي يربط بين هذين المجالين على افتراض أن جميع المواد المستخرجة من البيئة ينتهي بها المطاف كنفايات إما بشكل مباشر (من قطاع الإنتاج) أو بشكل غير مباشر (من قطاع إعادة التدوير) ، مع الأخذ في الاعتبار أن جميع تعود نفايات الاستهلاك إلى قطاع إعادة التدوير هذا إما لإعادة التدوير و / أو للتخلص منها.

الشكل 1. نموذج عالمي لمبادئ إدارة النفايات

EPC070F1

من هذا المنظور ، يجب تعريف إعادة التدوير على نطاق واسع: من إعادة تدوير الأشياء الكاملة (المواد المرتجعة) ، إلى إعادة تدوير الأشياء لبعض قطع غيارها (على سبيل المثال ، السيارات وأجهزة الكمبيوتر) ، إلى إنتاج مواد جديدة (على سبيل المثال ، الورق و الكرتون ، علب الصفيح) أو إنتاج أشياء مماثلة (إعادة التدوير ، إعادة التدوير إلى أسفل وما إلى ذلك). على المدى الطويل ، يمكن تصور هذا النموذج على أنه نظام حالة مستقرة حيث ينتهي الأمر بالسلع كنفايات بعد بضعة أيام أو في كثير من الأحيان بضع سنوات.

 

 

 

 

 

الاستقطاعات من النموذج

يمكن إجراء بعض الخصومات الرئيسية من هذا النموذج ، بشرط تحديد التدفقات المختلفة بوضوح. لأغراض هذا النموذج:

  • Po= المدخلات السنوية للمواد المستمدة من البيئة (الحيوية أو المائية أو الغلاف الصخري). في حالة الاستقرار ، يكون هذا المدخل مساويًا للتخلص النهائي السنوي من النفايات.
  • P = الإنتاج السنوي للبضائع من Po.
  • C = التدفق السنوي للبضائع في الأنثروبوسفير.
  • R = التدفق السنوي للنفايات المحولة إلى سلع من خلال إعادة التدوير. (في حالة الاستقرار: C = R + P)
  • p = فعالية الإنتاج ، مقاسة كنسبة P / Po.
  • إذا كانت r = فعالية إعادة التدوير ، مقاسة كنسبة R / C ، فإن العلاقة هي: C / Po= p (1-r).
  • إذا كان C / Po= C * ؛ ثم C * هي نسبة البضائع إلى المواد المسحوبة من الطبيعة.

 

وبعبارة أخرى، C* مقياس الترابط بين البيئة والأنثروبوسفير. يتعلق بكفاءة الإنتاج وقطاعات إعادة التدوير. العلاقة بين C*, p و r، وهي دالة فائدة ، يمكن رسمها كما في الشكل 2 ، والذي يوضح المقايضة الصريحة بينهما p و r، لقيمة محددة تبلغ C*.

الشكل 2. وظيفة مفيدة توضح مقايضات إعادة تدوير الإنتاج

EPC070F2

في الماضي ، تطورت الصناعة على طول خط زيادة كفاءة الإنتاج ، p. في الوقت الحالي ، في أواخر التسعينيات ، ارتفع سعر التخلص من النفايات من خلال التشتت في الغلاف الجوي ، أو في المسطحات المائية أو في التربة (قلب غير متحكم فيه) ، أو دفن النفايات في مواقع الرواسب المحصورة بسرعة كبيرة ، نتيجة للتشدد المتزايد معايير حماية البيئة. في ظل هذه الظروف ، أصبح من المفيد اقتصاديًا زيادة فعالية إعادة التدوير (بمعنى آخر ، الزيادة r). سيستمر هذا الاتجاه خلال العقود القادمة.

يجب استيفاء شرط واحد مهم لتحسين فعالية إعادة التدوير: يجب أن تكون النفايات المراد إعادة تدويرها (بمعنى آخر المواد الخام من الجيل الثاني) "نقية" قدر الإمكان (أي خالية من العناصر غير المرغوب فيها والتي من شأنها تمنع إعادة التدوير). ولن يتم تحقيق ذلك إلا من خلال تنفيذ سياسة عامة "عدم خلط" النفايات المنزلية والتجارية والصناعية عند المصدر. هذا غالبا ما يسمى بشكل غير صحيح الفرز من المصدر. الفرز هو الفصل. لكن الفكرة بالتحديد هي عدم الاضطرار إلى الفصل عن طريق تخزين فئات النفايات المختلفة في حاويات أو أماكن منفصلة حتى يتم جمعها. إن نموذج الإدارة الحديثة للنفايات هو عدم خلط النفايات عند المصدر وذلك لتمكين زيادة كفاءة إعادة التدوير وبالتالي تحقيق نسبة أفضل من البضائع لكل مادة يتم سحبها من البيئة.

ممارسات إدارة النفايات

يمكن تصنيف النفايات إلى ثلاث فئات رئيسية ، اعتمادًا على إنتاجها:

  1. من قطاع الإنتاج الأولي (التعدين ، والغابات ، والزراعة ، وتربية الحيوانات ، ومصايد الأسماك)
  2. من صناعة الإنتاج والتحول (الأطعمة ، المعدات ، المنتجات من جميع الأنواع)
  3. من قطاع الاستهلاك (الأسر ، المؤسسات ، النقل ، التجارة ، البناء ، الخدمات ، إلخ).

 

يمكن أيضًا تصنيف النفايات بموجب مرسوم تشريعي:

  • النفايات البلدية والنفايات المختلطة من الشركات التي يمكن تجميعها كنفايات بلدية ، حيث يتكون كلاهما من نفس فئات النفايات وصغر الحجم (الخضروات والورق والمعادن والزجاج والبلاستيك وما إلى ذلك) ، وإن كان بنسب مختلفة.
  • النفايات الحضرية الضخمة (الأثاث والمعدات والمركبات ونفايات البناء والهدم بخلاف المواد الخاملة)
  • النفايات الخاضعة لتشريعات خاصة (على سبيل المثال ، الخطرة ، المعدية ، المشعة).

 

إدارة النفايات التجارية البلدية والعادية:

يمكن نقل هذه النفايات التي يتم جمعها بواسطة الشاحنات (مباشرة أو عن طريق طريق إلى طريق أو طريق إلى سكة حديد أو محطات تحويل طريق إلى ممر مائي ووسائل النقل لمسافات طويلة) إلى مكب النفايات ، أو إلى محطة معالجة للمواد الاسترداد (الفرز الميكانيكي ، السماد ، التحويل الحيوي) ، أو لاستعادة الطاقة (الشبكة أو فرن الحرق ، الانحلال الحراري).

تنتج محطات المعالجة كميات صغيرة نسبيًا من المخلفات التي قد تكون أكثر خطورة على البيئة من النفايات الأصلية. على سبيل المثال ، تنتج المحارق رمادًا متطايرًا يحتوي على نسبة عالية جدًا من المعادن الثقيلة والمحتوى الكيميائي المعقد. غالبًا ما يتم تصنيف هذه المخلفات وفقًا للتشريعات على أنها نفايات خطرة وتتطلب الإدارة المناسبة. تختلف محطات المعالجة عن مدافن النفايات لأنها "أنظمة مفتوحة" ذات مدخلات ومخرجات ، في حين أن مدافن النفايات هي في الأساس "أحواض" (إذا أهمل المرء الكمية الصغيرة من العصارة التي تستحق مزيدًا من المعالجة وإنتاج الغاز الحيوي ، والذي قد يكون مصدرًا مستغلاً الطاقة في مدافن النفايات الكبيرة جدًا).

المعدات الصناعية والمنزلية:

الاتجاه الحالي ، الذي له أيضًا مساهمات تجارية ، هو أن يكون منتجو قطاعات النفايات (مثل السيارات وأجهزة الكمبيوتر والآلات) مسؤولين عن إعادة التدوير. تكون المخلفات بعد ذلك إما نفايات خطرة أو تشبه النفايات العادية الصادرة عن الشركات.

مخلفات البناء والهدم:

تعتبر الأسعار المتزايدة لمدافن النفايات حافزًا لفرز أفضل لهذه النفايات. يسمح فصل النفايات الخطرة والقابلة للحرق عن الكمية الكبيرة من المواد الخاملة بالتخلص منها بمعدل أقل بكثير من النفايات المختلطة.

النفايات الخاصة:

يجب معالجة النفايات الخطرة كيميائيًا من خلال التحييد أو التمعدن أو عدم الذوبان أو جعلها خاملة قبل أن يتم ترسيبها في مدافن قمامة خاصة. من الأفضل حرق النفايات المعدية في محارق خاصة. النفايات المشعة تخضع لتشريعات صارمة للغاية.

إدارة المخلفات

يجب التخلص من نفايات الإنتاج والاستهلاك التي لا يمكن إعادة تدويرها أو إعادة تدويرها أو إعادة استخدامها أو حرقها لإنتاج الطاقة. يجب تقليل سمية هذه المخلفات على البيئة وفقًا لمبدأ "أفضل تقنية متاحة بسعر مقبول". بعد هذه المعالجة ، يجب ترسيب المخلفات في المواقع التي لن تلوث فيها المياه والنظام البيئي وتنتشر في الغلاف الجوي أو البحر أو في البحيرات والجداول.

عادة ما يتم تأريخ رواسب النفايات من خلال مزيج من العزل متعدد الطبقات (باستخدام الطين ، والمنسوجات الأرضية ، والرقائق البلاستيكية وما إلى ذلك) ، وتحويل جميع المياه الخارجية ، وطبقات الغطاء المقاومة للماء. الودائع الدائمة تحتاج إلى مراقبة لعقود. يجب أيضًا التحكم في القيود المفروضة على استخدام الأراضي في موقع الإيداع لفترات طويلة من الزمن. تعد أنظمة الصرف المتحكم فيها للسائل المترشح أو الغازات ضرورية في معظم الحالات.

تتطلب المخلفات الأكثر استقرارًا من الناحية الكيميائية الحيوية والخاملة كيميائيًا الناتجة عن معالجة النفايات شروطًا أقل صرامة للتخلص النهائي منها ، مما يجعل من الصعب العثور على موقع إيداع لها داخل منطقة إنتاج النفايات. وبالتالي ، قد يتم تجنب تصدير النفايات أو بقاياها ، التي توقظ دائمًا تفاعلات NIMBY (ليست في فناحي الخلفي).

 

الرجوع

توصف النفايات الصلبة تقليديًا على أنها منتجات متبقية ، والتي تمثل تكلفة عندما يتعين على المرء أن يلجأ إلى التخلص منها.

تشمل إدارة النفايات مجموعة معقدة من التأثيرات المحتملة على صحة الإنسان وسلامته وعلى البيئة. الآثار ، على الرغم من أن نوع المخاطر قد يكون متشابهًا ، يجب التمييز بين ثلاثة أنواع مختلفة من العمليات:

  • المناولة والتخزين في منتج النفايات
  • الجمع والنقل
  • الفرز والمعالجة والتخلص.

 

يجب على المرء أن يضع في اعتباره أن مخاطر الصحة والسلامة ستنشأ عندما يتم إنتاج النفايات في المقام الأول - في المصنع أو مع المستهلك. ومن ثم ، فإن تخزين النفايات في مولد النفايات - وخاصة عندما يتم فصل النفايات من المصدر - قد يسبب تأثيرًا ضارًا على المناطق المحيطة المجاورة. ستركز هذه المقالة على إطار عمل لفهم ممارسات إدارة النفايات الصلبة وتحديد موقع مخاطر الصحة والسلامة المهنية المرتبطة بجمع النفايات ونقلها ومعالجتها وصناعات التخلص منها.

لماذا إدارة النفايات الصلبة؟

تصبح إدارة النفايات الصلبة ضرورية وذات صلة عندما يتغير هيكل المجتمع من زراعي منخفض الكثافة وواسع الانتشار إلى سكان حضريين ذوي كثافة سكانية عالية. علاوة على ذلك ، أدخل التصنيع عددًا كبيرًا من المنتجات التي لا تستطيع الطبيعة ، أو يمكنها فقط ببطء شديد ، أن تتحلل أو تهضم. ومن ثم ، تحتوي بعض المنتجات الصناعية على مواد قد تتراكم في الطبيعة إلى مستويات تشكل تهديدًا لاستخدام البشرية في المستقبل للموارد الطبيعية - أي مياه الشرب والتربة الزراعية والهواء وما إلى ذلك ، بسبب انخفاض قابليتها للتحلل أو حتى الخصائص السامة. .

الهدف من إدارة النفايات الصلبة هو منع تلوث البيئة الطبيعية.

يجب أن يعتمد نظام إدارة النفايات الصلبة على الدراسات الفنية وإجراءات التخطيط الشاملة بما في ذلك:

  • دراسات وتقديرات تكوين النفايات وكمياتها
  • دراسات حول تقنيات الجمع
  • دراسات حول مرافق المعالجة والتخلص
  • دراسات حول منع تلوث البيئة الطبيعية
  • دراسات حول معايير الصحة والسلامة المهنية
  • دراسات جدوى.

 

يجب أن تشمل الدراسات حماية البيئة الطبيعية وجوانب الصحة والسلامة المهنية ، مع مراعاة إمكانيات التنمية المستدامة. نظرًا لأنه نادرًا ما يكون من الممكن حل جميع المشكلات في وقت واحد ، فمن المهم في مرحلة التخطيط ملاحظة أنه من المفيد إعداد قائمة بالأولويات. تتمثل الخطوة الأولى في حل المخاطر البيئية والمهنية في إدراك وجود هذه المخاطر.

مبادئ إدارة النفايات

تتضمن إدارة النفايات مجموعة معقدة وواسعة من علاقات الصحة والسلامة المهنية. تمثل إدارة النفايات عملية إنتاج "عكسية" ؛ "المنتج" هو إزالة المواد الفائضة. كان الهدف الأصلي ببساطة هو جمع المواد وإعادة استخدام الجزء الثمين من المواد والتخلص مما تبقى في أقرب المواقع غير المستخدمة للأغراض الزراعية والمباني وما إلى ذلك. لا يزال هذا هو الحال في العديد من البلدان.

يمكن وصف مصادر النفايات بالوظائف المختلفة في المجتمع الحديث (انظر الجدول 1).

الجدول 1. مصادر النفايات

الأنشطة

وصف النفايات

صناعة

بقايا المنتج
المنتجات الافتراضية

البيع بالجملة

المنتجات الافتراضية

خدمات البيع بالتجزئة

تغليف النقل
المنتجات الافتراضية
المواد العضوية (من معالجة الأغذية)
فضلات الطعام

مستهلكة

تغليف النقل
تغليف التجزئة (الورق ، الزجاج ، المعدن ، البلاستيك ، إلخ.)
نفايات المطبخ (عضوية)
النفايات الخطرة (الكيماويات والنفط)
النفايات كبيرة الحجم (الأثاث المستعمل) إلخ.
نفايات الحدائق

البناء والهدم

الخرسانة والطوب والحديد والتربة ، إلخ.

أنشطة البنية التحتية

نفايات الحديقة
نفايات تنظيف الشوارع
الكلنكر والرماد وغاز المداخن من إنتاج الطاقة
حمأة مياه الصرف الصحي
نفايات المستشفيات

معالجة النفايات

يرفض من مرافق الفرز
منتجات تنظيف الكلنكر والرماد وغازات المداخن من
الحرق

 

يتميز كل نوع من أنواع النفايات بمصدره أو نوع المنتج الذي كان عليه قبل أن يصبح نفايات. ومن ثم ، يجب تحديد مخاطر الصحة والسلامة بشكل أساسي عند تقييد التعامل مع المنتج من قبل منتج النفايات. على أي حال ، قد يؤدي تخزين النفايات إلى إنشاء عناصر جديدة وأقوى من المخاطر (نشاط كيميائي و / أو بيولوجي في فترة التخزين).

يمكن تمييز إدارة النفايات الصلبة من خلال المراحل التالية:

  • الفصل عند المصدر إلى جزء نفايات محدد اعتمادًا على خصائص المواد
  • التخزين المؤقت لدى منتج النفايات في صناديق أو أكياس أو حاويات أو سائبة
  • الجمع والنقل بالمركبة:
    • دليل ، فريق الحصان ، بمحركات وهلم جرا
    • منصة مفتوحة ، جسم شاحنة مغلق ، وحدة ضغط وما إلى ذلك
  • محطة النقل: الضغط وإعادة التحميل إلى وحدات النقل الأكبر
  • مرافق إعادة التدوير و / أو معالجة النفايات
  • معالجة النفايات:
    • الفرز اليدوي أو الميكانيكي إلى أجزاء مختلفة من المواد لإعادة التدوير
    • معالجة أجزاء النفايات المصنفة مسبقًا إلى مواد خام ثانوية
    • معالجة المواد (الخام) الجديدة
    • الترميد لتقليل الحجم و / أو استعادة الطاقة
    • الهضم اللاهوائي للمواد العضوية لإنتاج مكيفات التربة والأسمدة والطاقة (الغاز الحيوي)
    • سماد عضوي لإنتاج محسن التربة والأسمدة
  • التخلص من النفايات:
    • طمر النفايات ، الذي يجب تصميمه وتحديد موقعه لمنع انتقال المياه الملوثة (العصارة من مكب النفايات) ، خاصة إلى موارد مياه الشرب (موارد المياه الجوفية والآبار والأنهار).

يمكن أن تتم إعادة تدوير النفايات في أي مرحلة من مراحل نظام النفايات ، وفي كل مرحلة من نظام النفايات ، قد تنشأ مخاطر خاصة بالصحة والسلامة المهنية.

في المجتمعات منخفضة الدخل والبلدان غير الصناعية ، تعد إعادة تدوير النفايات الصلبة دخلًا أساسيًا لجامعي النفايات. عادة ، لا يتم طرح أي أسئلة حول مخاطر الصحة والسلامة في هذه المناطق.

في البلدان الصناعية بشكل مكثف ، هناك اتجاه واضح لزيادة التركيز على إعادة تدوير الكميات الهائلة من النفايات المنتجة. تتعدى الأسباب المهمة القيمة السوقية المباشرة للنفايات ، وتشمل الافتقار إلى مرافق التخلص المناسبة والوعي العام المتزايد بعدم التوازن بين الاستهلاك وحماية البيئة الطبيعية. وبالتالي ، تمت إعادة تسمية جمع النفايات وكسحها لإعادة التدوير لتحسين النشاط في أذهان الجمهور ، مما أدى إلى زيادة الوعي بظروف العمل في مجال النفايات.

اليوم ، تركز سلطات الصحة والسلامة المهنية في البلدان الصناعية على ظروف العمل التي مرت قبل سنوات قليلة دون أن يلاحظها أحد بقبول غير معلن ، مثل:

  • رفع الأحمال بشكل غير لائق والكميات الزائدة من المواد التي يتم التعامل معها يوميًا
  • التعرض غير المناسب لغبار مجهول التكوين
  • تأثير غير ملحوظ من قبل الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا والفطريات) والسموم الداخلية
  • التعرض غير الملحوظ للمواد الكيميائية السامة.

 

إعادة تدوير

إعادة التدوير أو الإنقاذ هي الكلمة التي تغطي كلاً من إعادة الاستخدام (الاستخدام لنفس الغرض) واستصلاح / استرجاع المواد أو الطاقة.

قد تتغير أسباب تنفيذ إعادة التدوير اعتمادًا على الظروف الوطنية والمحلية ، وقد تكون الأفكار الرئيسية في الحجج الخاصة بإعادة التدوير:

  • إزالة السموم من النفايات الخطرة عندما يتم وضع معايير بيئية عالية من قبل السلطات
  • استعادة الموارد في المناطق ذات الدخل المنخفض
  • انخفاض الحجم في المناطق التي يسود فيها دفن النفايات
  • استعادة الطاقة في المناطق التي يمكن أن يحل فيها تحويل النفايات إلى طاقة محل الوقود الأحفوري (الفحم والغاز الطبيعي والنفط الخام وما إلى ذلك) لإنتاج الطاقة.

 

كما ذكرنا سابقًا ، يمكن أن تحدث إعادة التدوير في أي مرحلة من مراحل نظام النفايات ، ولكن يمكن تصميم إعادة التدوير لمنع "ولادة" النفايات. هذا هو الحال عندما يتم تصميم المنتجات لإعادة التدوير ونظام لإعادة الشراء بعد الاستخدام النهائي ، على سبيل المثال عن طريق وضع وديعة على حاويات المشروبات (الزجاجات وما إلى ذلك).

ومن ثم ، فإن إعادة التدوير قد تذهب إلى أبعد من مجرد تنفيذ استخلاص أو استعادة المواد من تيار النفايات.

تتضمن إعادة تدوير المواد ، في معظم الحالات ، فصل أو فرز مواد النفايات إلى أجزاء مع الحد الأدنى من درجة النعومة كشرط مسبق لاستخدام النفايات كبديل للمواد الخام الأولية أو البكر.

يمكن إجراء الفرز بواسطة منتجي النفايات (فصل المصدر) ، أو بعد التجميع ، بمعنى الفصل في مصنع فرز مركزي.

فصل المصدر

سينتج عن فصل المصدر ، من خلال تقنية اليوم ، أجزاء من النفايات "مصممة" للمعالجة. درجة معينة من فصل المصدر أمر لا مفر منه ، حيث يمكن فصل بعض مخاليط كسور النفايات إلى أجزاء من مواد قابلة للاستخدام مرة أخرى فقط بجهد (اقتصادي) كبير. يجب أن يأخذ تصميم فصل المصدر دائمًا النوع النهائي من إعادة التدوير في الاعتبار.

يجب أن يكون الهدف من نظام فرز المصدر هو تجنب الخلط أو التلوث لكسور النفايات المختلفة ، والتي يمكن أن تكون عقبة أمام سهولة إعادة التدوير.

غالبًا ما ينتج عن جمع كسور النفايات المصنفة حسب المصدر مخاطر أكثر وضوحًا للصحة والسلامة المهنية من الجمع بالجملة. ويرجع ذلك إلى تركيز أجزاء نفايات معينة - على سبيل المثال ، المواد السامة. قد يؤدي فرز المواد العضوية القابلة للتحلل بسهولة إلى إنتاج مستويات عالية من التعرض للفطريات والبكتيريا والسموم الداخلية الخطرة وما إلى ذلك ، عند مناولة المواد أو إعادة تحميلها.

الفرز المركزي

يمكن إجراء الفرز المركزي بالطرق الميكانيكية أو اليدوية.

هناك رأي عام مفاده أن الفرز الميكانيكي بدون فصل مسبق للمصدر بواسطة التكنولوجيا المعروفة اليوم يجب استخدامه فقط لإنتاج الوقود المشتق من النفايات (RDF). المتطلبات الأساسية لظروف العمل المقبولة هي الغلاف الكلي للمعدات الميكانيكية واستخدام "بدلات الفضاء" الشخصية عند إجراء الخدمة والصيانة.

لم ينجح الفرز المركزي الميكانيكي مع فصل المصدر المسبق ، مع تكنولوجيا اليوم ، بسبب الصعوبات في الوصول إلى كفاءة الفرز المناسبة. عندما تصبح خصائص كسور النفايات التي تم فرزها أكثر وضوحًا ، وعندما تصبح هذه الخصائص صالحة على أساس وطني أو دولي ، عندئذ يمكن توقع تطوير تقنيات جديدة مناسبة وفعالة. سيرتبط نجاح هذه التقنيات الجديدة ارتباطًا وثيقًا بالاعتبار الحكيم للحصول على ظروف عمل مقبولة.

يجب أن يتضمن الفرز المركزي اليدوي فصل المصدر مسبقًا لتجنب مخاطر الصحة والسلامة المهنية (الغبار والبكتيريا والمواد السامة وما إلى ذلك). يجب أن يقتصر الفرز اليدوي على عدد محدود فقط من "خصائص" كسر النفايات لتجنب أخطاء الفرز المتوقعة في المصدر ، ولتسهيل مرافق التحكم في منطقة استقبال المصنع. مع تحديد أجزاء النفايات بشكل أكثر وضوحًا ، سيكون من الممكن تطوير المزيد والمزيد من الأجهزة لإجراءات الفرز التلقائي لتقليل التعرض البشري المباشر للمواد الضارة.

لماذا إعادة التدوير؟

من المهم ملاحظة أن إعادة التدوير ليست طريقة لمعالجة النفايات يجب النظر إليها بشكل مستقل عن ممارسات إدارة النفايات الأخرى. من أجل استكمال إعادة التدوير ، من الضروري الوصول إلى مكب نفايات مُدار بشكل صحيح وربما إلى مرافق معالجة النفايات الأكثر تقليدية مثل محطات الحرق ومرافق التسميد.

يجب تقييم إعادة التدوير فيما يتعلق بـ

  • التوريد المحلي للمواد الخام والطاقة
  • ما يتم استبداله - الموارد المتجددة (مثل الورق / الشجرة) أو الموارد غير المتجددة (مثل النفط).

 

طالما يتم استخدام النفط والفحم كمصادر للطاقة ، على سبيل المثال ، فإن حرق النفايات والوقود المشتق من النفايات مع استعادة الطاقة سيشكل خيارًا قابلاً للتطبيق لإدارة النفايات يعتمد على استعادة الطاقة. ومع ذلك ، يجب أن ينتهي تقليل كميات النفايات بهذه الطريقة إلى رواسب نهائية تخضع لمعايير بيئية صارمة للغاية ، والتي قد تكون باهظة الثمن.

 

الرجوع

التحدي

البحيرات العظمى هي مورد مشترك بين كندا والولايات المتحدة (انظر الشكل 1). تحتوي البحيرات الخمس الكبيرة على أكثر من 18٪ من المياه السطحية في العالم. الحوض موطن لواحد من كل ثلاثة كنديين (حوالي 8.5 مليون) وواحد من كل تسعة أمريكيين (27.5 مليون). الحوض هو القلب الصناعي لكلا البلدين - خمس القاعدة الصناعية الأمريكية ونصف القاعدة الصناعية في كندا. تدر الأنشطة الاقتصادية حول حوض البحيرات العظمى ثروة تقدر بحوالي 1 تريليون دولار كل عام. بمرور الوقت ، أدى تزايد عدد السكان والأنشطة الصناعية إلى خلق مجموعة متنوعة من الضغوط على البحيرات حتى تم الاعتراف بالحاجة إلى عمل متضافر لحماية البحيرات العظمى من قبل البلدين في منتصف القرن.

الشكل 1. حوض تصريف البحيرات الكبرى: نهر سانت لورانس

EPC100F1

الإجابة

منذ الخمسينيات من القرن الماضي ، وضع كلا البلدين برامج محلية وثنائية لمعالجة مشاكل التلوث الجسيمة وأيضًا للاستجابة للمخاوف الأكثر دقة بشأن جودة المياه. نتيجة لهذه الإجراءات ، أصبحت مياه البحيرات العظمى أنظف بشكل واضح مما كانت عليه في منتصف القرن ، وانخفضت كميات المعادن الثقيلة والمواد الكيميائية العضوية وانخفضت مستويات الملوثات في الأسماك والطيور المائية بشكل ملحوظ. تقدم النجاحات التي حققتها إجراءات كندا والولايات المتحدة لاستعادة وحماية منطقة البحيرات العظمى نموذجًا للتعاون الثنائي في إدارة الموارد ، ولكن لا تزال هناك تحديات.

دراسة الحالة في المنظور

ومع ذلك ، فإن التهديدات التي تشكلها المواد السامة الثابتة طويلة الأجل بطبيعتها وتتطلب إدارتها اتباع نهج متعدد الوسائط وشامل من المصدر. لتحقيق هدف طويل الأجل يتمثل في القضاء الفعلي على المواد السامة الثابتة من منطقة البحيرات العظمى ، واجهت السلطات البيئية والصناعات وأصحاب المصلحة الآخرون في الحوض تحديًا لتطوير نهج وبرامج جديدة. الغرض من تقرير دراسة الحالة هذا هو تقديم ملخص موجز لبرامج مكافحة التلوث الكندية والتقدم الذي تم إحرازه بحلول عام 1995 ، وتوضيح مبادرات إدارة السموم الثابتة في منطقة البحيرات العظمى. لم تتم مناقشة المبادرات والبرامج الأمريكية المماثلة هنا. يجب على القراء المهتمين الاتصال بمكتب البرنامج الوطني للبحيرات العظمى التابع لوكالة حماية البيئة الأمريكية في شيكاغو للحصول على معلومات حول البرامج الفيدرالية وبرامج الولاية لحماية البحيرات العظمى.

من الستينيات إلى الثمانينيات

كانت إحدى المشكلات المهمة التي تم الاعتراف بتأثيرها على بحيرة إيري في الستينيات هي إثراء المغذيات أو التخثث. دفعت الحاجة المحددة لاتخاذ إجراءات ثنائية كندا والولايات المتحدة إلى توقيع أول اتفاقية جودة مياه البحيرات العظمى (GLWQA) في عام 1960. حدد الاتفاق أهداف التخفيف لتقليل تحميل الفوسفور بشكل أساسي من منظفات الغسيل ومياه الصرف الصحي البلدية. استجابة لهذا الالتزام ، سنت كندا وأونتاريو تشريعات وبرامج للتحكم في المصادر الثابتة. بين عامي 1972 و 1972 ، استثمرت كندا وأونتاريو أكثر من 1987 مليار دولار في بناء محطة معالجة مياه الصرف الصحي وتحديثها في حوض البحيرات العظمى.

الشكل 2. التقدم المحرز في المكافحة الصناعية

EPC100F2

حدد GLWQA لعام 1972 أيضًا الحاجة إلى تقليل إطلاقات المواد الكيميائية السامة في البحيرات من الصناعات والمصادر الأخرى مثل الانسكابات. في كندا ، قدم إصدار اللوائح الفيدرالية الخاصة بالنفايات السائلة (نهاية الأنبوب) في السبعينيات للملوثات التقليدية من القطاعات الصناعية الرئيسية (اللب والورق ، وتعدين المعادن ، وتكرير البترول ، وما إلى ذلك) معيارًا أساسيًا وطنيًا ، في حين أنشأت أونتاريو إرشادات مماثلة بشأن النفايات السائلة مصممة لتلبية الاحتياجات المحلية بما في ذلك منطقة البحيرات العظمى. أدت الإجراءات التي اتخذتها الصناعات والبلديات لتلبية هذه المتطلبات الفيدرالية ومتطلبات النفايات السائلة في أونتاريو إلى نتائج رائعة ؛ على سبيل المثال ، تم تقليل تحميل الفوسفور من المصادر الثابتة إلى بحيرة إيري بنسبة 1970٪ بين عامي 70 و 1975 ، كما تم خفض تصريف الملوثات التقليدية من مصافي النفط السبع في أونتاريو بنسبة 1989٪ منذ أوائل السبعينيات. يوضح الشكل 90 اتجاهات مماثلة لخفض التحميل لقطاعي اللب والورق والحديد والصلب.

بحلول منتصف السبعينيات من القرن الماضي ، كان الدليل على وجود تركيزات مرتفعة من المواد الكيميائية السامة في أسماك البحيرات الكبرى والحياة البرية ، والتشوهات التناسلية في بعض الطيور الآكلة للأسماك ، وانخفاض أعداد السكان في عدد من الأنواع متورطًا في وجود مواد سامة متراكمة بيولوجيًا ثابتة ، والتي أصبحت نقطة التركيز الجديدة للحماية الثنائية مجهود. وقعت كندا والولايات المتحدة على اتفاقية جودة مياه البحيرات العظمى الثانية في عام 1970 ، حيث تعهد البلدان "باستعادة والحفاظ على السلامة الكيميائية والفيزيائية والبيولوجية لمياه النظام البيئي للبحيرات العظمى". وتمثل أحد التحديات الرئيسية في سياسة "حظر تصريف المواد السامة بكميات سامة والتخلص فعليًا من أي أو كل المواد السامة الثابتة". كانت الدعوة إلى القضاء الفعلي أمرًا ضروريًا ، حيث قد تتركز المواد الكيميائية السامة الثابتة وتتراكم في السلسلة الغذائية ، مما يتسبب في أضرار جسيمة ولا رجعة فيها للنظام البيئي ، في حين أن المواد الكيميائية غير الدائمة يجب أن تبقى دون المستويات التي تسبب ضررًا فوريًا.

بالإضافة إلى ضوابط أكثر صرامة على المصادر الثابتة ، طورت كندا وأونتاريو و / أو عززتا الضوابط على مبيدات الآفات والمواد الكيميائية التجارية والنفايات الخطرة والمصادر غير المحددة للتلوث مثل مواقع الإغراق والمحارق. أصبحت المبادرات الحكومية أكثر توجهاً نحو الوسائط المتعددة ، وأصبح مفهوم "من المهد إلى اللحد" أو "الرعاية المسؤولة" للمواد الكيميائية فلسفة الإدارة البيئية الجديدة للحكومة والصناعات على حد سواء. تم حظر عدد من مبيدات الآفات السامة الثابتة بموجب القانون الفيدرالي لمنتجات مكافحة الآفات (DDT ، Aldrin ، Mirex ، Toxaphene ، Chlordane) وتم استخدام قانون الملوثات البيئية من أجل (1) حظر الاستخدامات التجارية والتصنيعية والمعالجة للمواد السامة الثابتة (CFC ، PPB ، PCB ، PPT ، Mirex ، الرصاص) و (2) للحد من الإطلاقات الكيميائية من عمليات صناعية محددة (الزئبق ، كلوريد الفينيل ، الأسبستوس).

بحلول أوائل الثمانينيات ، بدأت نتائج هذه البرامج والتدابير والجهود الأمريكية المماثلة في إنتاج دليل على حدوث انتعاش. كانت مستويات الملوثات في رواسب البحيرات العظمى والأسماك والحياة البرية في انخفاض ، وشملت التحسينات البيئية الملحوظة عودة النسور الصلعاء إلى الشاطئ الكندي لبحيرة إيري ، وزيادة 1980 ضعف في أعداد الغاق ، وعودة ظهور العقاب على خليج جورجيا وجورجيان. إعادة إنشاء الخرشنة الشائعة في منطقة ميناء تورنتو - تأثرت جميعها بمستويات المواد السامة الثابتة في الماضي ، ويوضح استعادتها نجاح هذا النهج حتى الآن.

الشكل 3. الميركس في بيض نورس الرنجة

EPC100F3

استقر الاتجاه نحو تركيزات منخفضة لبعض المواد السامة الثابتة في الأسماك والحياة البرية والرواسب بحلول منتصف الثمانينيات (انظر الميركس في بيض نورس الرنجة في الشكل 1980). خلص العلماء إلى أن:

  1. في حين أن برامج التحكم في تلوث المياه والملوثات الموجودة كانت مفيدة ، إلا أنها لم تكن كافية لتحقيق مزيد من التخفيضات في تركيزات الملوثات.
  2. ويلزم اتخاذ تدابير إضافية للمصادر غير المحددة للسموم الثابتة بما في ذلك الرواسب الملوثة ، والمدخلات الجوية بعيدة المدى من الملوثات ، ومواقع الإغراق المهجورة وما إلى ذلك.
  3. يمكن أن تستمر بعض الملوثات في النظام البيئي بتركيزات دقيقة ويمكن أن تتراكم بيولوجيًا في السلسلة الغذائية لفترة طويلة.
  4. النهج الأكثر كفاءة وفعالية للتعامل مع المواد السامة الثابتة هو منع أو القضاء على تولدها في المصدر بدلاً من القضاء على إطلاقها فعليًا.

 

تم الاتفاق بشكل عام على أن تحقيق القضاء الفعلي في البيئة من خلال تطبيق فلسفة عدم التصريف على المصادر ونهج النظام الإيكولوجي في إدارة جودة مياه البحيرات الكبرى يحتاج إلى مزيد من التعزيز والترويج.

لإعادة تأكيد التزامهما بهدف القضاء الفعلي على المواد السامة الثابتة ، عدلت كندا والولايات المتحدة اتفاقية عام 1978 من خلال بروتوكول في تشرين الثاني / نوفمبر 1987 (الولايات المتحدة وكندا 1987). حدد البروتوكول مجالات الاهتمام حيث تم إضعاف الاستخدامات المفيدة حول منطقة البحيرات العظمى ، وتطلبت تطوير وتنفيذ خطط عمل علاجية (RAPs) لكل من المصادر الثابتة وغير الثابتة في المناطق المحددة. كما نص البروتوكول على استخدام خطط إدارة البحيرة (LAMPs) كإطار رئيسي لحل مشكلة ضعف البحيرة بأكملها للاستخدامات المفيدة ولتنسيق التحكم في المواد السامة الثابتة التي تؤثر على كل من البحيرات العظمى. علاوة على ذلك ، تضمن البروتوكول ملاحق جديدة لإنشاء برامج وتدابير للمصادر المحمولة جواً ، والرواسب الملوثة ومواقع الطمر ، والانسكابات ، والتحكم في الأنواع الغريبة.

1990s

بعد التوقيع على بروتوكول عام 1987 ، تم تعزيز هدف القضاء الفعلي بقوة من قبل مجموعات المصالح البيئية على جانبي منطقة البحيرات العظمى مع تزايد المخاوف بشأن تهديد المواد السامة الثابتة. كما دعت اللجنة الدولية المشتركة (IJC) ، وهي هيئة استشارية ثنائية القومية تم إنشاؤها بموجب معاهدة المياه الحدودية لعام 1909 ، بقوة إلى نهج الإزالة الافتراضية. أوصت فرقة عمل ثنائية القومية IJC بإستراتيجية القضاء الافتراضي في عام 1993 (انظر الشكل 4). بحلول منتصف تسعينيات القرن الماضي ، تحاول المحكمة الجنائية الدولية والأطراف تحديد عملية لتنفيذ هذه الاستراتيجية ، بما في ذلك اعتبارات الآثار الاجتماعية والاقتصادية.

الشكل 4 - عملية اتخاذ القرار من أجل القضاء الفعلي على المواد السامة الثابتة من منطقة البحيرات الكبرى

EPC100F4

استجابت حكومتا كندا وأونتاريو بعدد من الطرق للسيطرة على إطلاق السموم الثابتة أو الحد منه. فيما يلي ملخص موجز للبرامج والمبادرات المهمة.

قانون حماية البيئة الكندي (CEPA)

في عام 1989 ، قامت وزارة البيئة الكندية بتوحيد وتبسيط ولاياتها القانونية في قانون واحد. يوفر قانون حماية البيئة الكندية (CEPA) للحكومة الفيدرالية سلطات شاملة (على سبيل المثال ، جمع المعلومات ، ووضع اللوائح ، والإنفاذ) طوال دورة الحياة الكاملة للمواد الكيميائية. بموجب قانون حماية البيئة الكندية (CEPA) ، تحدد لوائح الإخطار بالمواد الجديدة إجراءات فحص للمواد الكيميائية الجديدة بحيث يتم حظر استيراد المواد السامة الثابتة التي لا يمكن التحكم فيها بشكل كافٍ أو تصنيعها أو استخدامها في كندا. اكتملت المرحلة الأولى من برنامج تقييم قائمة المواد ذات الأولوية (PSL I) في عام 1994 ؛ وُجد أن 25 مادة من أصل 44 مادة تم تقييمها سامة بموجب تعريف CEPA ، وقد بدأ تطوير استراتيجيات إدارة لهذه المواد الكيميائية السامة في إطار عملية الخيارات الاستراتيجية (SOP) ؛ سيتم ترشيح 56 مادة ذات أولوية إضافية وتقييمها في المرحلة الثانية من برنامج PSL بحلول عام 2000. تم تنفيذ قائمة الجرد الوطنية لإطلاق الملوثات (NPRI) في عام 1994 لتكليف المرافق الصناعية وغيرها من المرافق التي تفي بمعايير الإبلاغ بتقديم تقارير سنوية عن إطلاقها في الهواء والماء والأرض ، ونقلها في النفايات ، من 178 مادة محددة. يوفر الجرد ، الذي تم تصميمه على غرار قائمة جرد الإطلاق السام (TRI) في الولايات المتحدة ، قاعدة بيانات مهمة لتحديد أولويات برامج منع التلوث والحد منه.

اتفاقية كندا-أونتاريو (COA)

في عام 1994 ، وضعت كندا وأونتاريو إطارًا استراتيجيًا للعمل المنسق لاستعادة النظام البيئي للبحيرات الكبرى وحمايته وصونه مع التركيز بشكل رئيسي على الحد من استخدام أو توليد أو إطلاق 13 مادة سامة ثابتة من المستوى الأول بحلول عام 2000 (كندا و أونتاريو 1994). تستهدف COA أيضًا قائمة إضافية من 26 مادة سامة ذات أولوية (المستوى الثاني) من أجل تخفيضات كبيرة. وعلى وجه التحديد بالنسبة لمواد المستوى الأول ، فإن شهادة الزراعة: (1) تؤكد عدم صرف خمسة مبيدات آفات محظورة (ألدرين ، دي دي تي ، كلوردان ، ميركس ، توكسافين) ؛ (2) السعي لإخراج 90٪ من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية المستوى ، وتدمير 50٪ المخزنة الآن ، وتسريع تدمير مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور منخفضة المستوى في المخازن ؛ (3) السعي إلى تحقيق خفض بنسبة 90٪ في إطلاق المواد السبع المتبقية من المستوى الأول (بنزو (أ) بيرين ، سداسي كلور البنزين ، ألكيل الرصاص ، ثماني كلوروستيرين ، PCDD (الديوكسينات) PCDF (فيوران) والزئبق).

يتمثل نهج COA في السعي وراء التخفيضات الكمية حيثما كان ذلك ممكنًا ، ويتم تحدي المصادر لتطبيق منع التلوث والوسائل الأخرى لتحقيق أهداف COA. تم بالفعل إطلاق أربعة عشر مشروعًا من قبل موظفي أونتاريو الفيدراليين لتحقيق خفض / إزالة مواد المستويين الأول والثاني.

سياسة إدارة المواد السامة

اعترافًا بالحاجة إلى نهج وقائي ووقائي ، أعلنت وزارة البيئة الكندية في يونيو 1995 عن سياسة وطنية لإدارة المواد السامة كإطار للإدارة الفعالة للمواد السامة في كندا (وزارة البيئة الكندية 1995 أ). تتبنى السياسة نهجًا ذا مسارين (انظر الشكل 5) يقر بأن إجراءات الإدارة يجب أن تكون مصممة وفقًا لخصائص المواد الكيميائية ؛ هذا هو:

  • للتخلص فعليًا من المواد البيئية التي تكون في الغالب بشرية المنشأ وثابتة ومتراكمة بيولوجيًا وسامة (المسار الأول)
  • لتنفيذ إدارة دورة الحياة الكاملة (المهد إلى اللحد) لجميع المواد الأخرى ذات الأهمية (المسار الثاني).

 

الشكل 5. اختيار أهداف الإدارة بموجب سياسة إدارة المواد السامة

EPC100F5

سيتم استخدام مجموعة من المعايير ذات الأساس العلمي (Environment Canada 1995b) (انظر الجدول 1) لتصنيف المواد ذات الأهمية في المسارين. إذا لم يتم التحكم بشكل كافٍ في مادة محددة لأي من المسارين في إطار البرامج الحالية ، فسيتم تحديد تدابير إضافية في إطار عملية الخيارات الاستراتيجية لأصحاب المصلحة المتعددين. تتوافق هذه السياسة مع اتفاقية جودة مياه البحيرات العظمى وستوجه وتؤطر عددًا من البرامج المحلية من خلال تحديد هدفها البيئي النهائي ، ولكن وسائل ووتيرة تحقيق الهدف النهائي ستختلف حسب المادة الكيميائية والمصدر. علاوة على ذلك ، سيتم تأطير موقف كندا بشأن المواد السامة الثابتة من خلال هذه السياسة في المناقشات الدولية.

الجدول 1. معايير اختيار المواد لسياسة إدارة المواد السامة للمسار الأول

إصرار

 

التراكم البيولوجي

سمية

في الغالب من صنع الإنسان


متوسط

نصف الحياة

     

هواء
مياه
رواسب
تربة

≥ 2 يومًا
≥ 182 يومًا
≥ 365 يومًا
≥ 182 يومًا

5,000 فرنك بلجيكي
or
بي سي بي 5,000
or
تسجيل Kow ≥5.0

سامة CEPA
or
سامة CEPA
معادل

التّركيز
في البيئة إلى حد كبير
الناتجة عن النشاط البشري

 

خطة عمل الكلور

تم الإعلان عن نهج شامل لإدارة المواد المكلورة في سياق سياسة إدارة المواد السامة في أكتوبر 1994 من قبل وزارة البيئة الكندية (وزارة البيئة الكندية 1994). سيكون النهج هو تقليم شجرة استخدام الكلور بخطة عمل من خمسة أجزاء من شأنها (1) استهداف العمل بشأن الاستخدامات والمنتجات الحرجة ، (2) تحسين الفهم العلمي للكلور وتأثيره على الصحة والبيئة ، (3) ) تفاصيل الآثار الاجتماعية والاقتصادية ، (4) تحسين وصول الجمهور إلى المعلومات و (5) تعزيز الإجراءات الدولية بشأن المواد المكلورة. انخفض استخدام الكلور بالفعل في كندا في السنوات الأخيرة ، على سبيل المثال بنسبة 45٪ في قطاع اللب والورق منذ عام 1988. وسوف يؤدي تنفيذ خطة عمل الكلور إلى تسريع اتجاه التخفيض هذا.

مبادرة منع تلوث البحيرات العظمى

تم وضع برنامج قوي لمنع التلوث في حوض البحيرات العظمى. منذ مارس 1991 ، تعمل وزارة البيئة الكندية ووزارة البيئة والطاقة في أونتاريو مع الصناعات وأصحاب المصلحة الآخرين لتطوير وتنفيذ مشاريع منع التلوث ، على عكس معالجة النفايات أو تقليل التلوث بعد توليدها. في 1995/96 ، سيغطي أكثر من 50 مشروعًا المواد الكيميائية التجارية ، وإدارة النفايات الخطرة ، والمرافق الفيدرالية ، والصناعات ، والبلديات ، وحوض البحيرة الفائق. يقدم الشكل 6 لمحة عامة عن هذه المشاريع ، والتي تنقسم إلى فئتين رئيسيتين: تكامل البرامج أو الاتفاقات الطوعية. يوضح الشكل أيضًا روابط البرنامج مع البرامج الأخرى التي تمت مناقشتها سابقًا (NPRI و RAP و LAMP) وعدد من المؤسسات التي تعمل مع وزارة البيئة الكندية عن كثب بشأن التقنيات الخضراء والعمليات النظيفة ، فضلاً عن التدريب والمعلومات والاتصالات. يمكن أن تؤدي مشاريع منع التلوث إلى نتائج مبهرة ، كما يتضح من مصنعي السيارات ، الذين نفذوا 15 مشروعًا تجريبيًا مؤخرًا ، وبالتالي تقليل أو القضاء على 2.24 مليون كيلوغرام من المواد المستهدفة من تصنيع السيارات في مرافق أونتاريو في كرايسلر وفورد وجنرال موتورز.

الشكل 6. منع التلوث في منطقة البحيرات العظمى

EPC100F6

التخفيض السريع / القضاء على المواد السامة (ARET)

ARET هي مبادرة تعاونية لأصحاب المصلحة المتعددين تم إطلاقها في عام 1994 وتسعى إلى القضاء النهائي على 14 مادة سامة ذات أولوية مع هدف مؤقت (بحلول عام 2000) يتمثل في خفض / إزالة وخفض انبعاثات بنسبة 90 ٪ (50 ٪) من 87 مادة سامة أقل ضررًا (سكرتارية ARET 1995). اعتبارًا من عام 1995 ، تشارك أكثر من 200 شركة ووكالة حكومية في هذه المبادرة التطوعية. وقد قاموا معًا بتخفيض الانبعاثات بمقدار 10,300 طن مقارنة بسنة الأساس 1988 ويلتزمون بتخفيض إضافي بمقدار 8,500 طن بحلول عام 2000.

الاستراتيجيات الثنائية القومية والدولية

بالإضافة إلى المبادرات المحلية المذكورة أعلاه ، تعمل كندا والولايات المتحدة حاليًا على تطوير استراتيجية ثنائية القومية لتنسيق عمل الوكالة ووضع أهداف مشتركة للمواد السامة الثابتة في حوض البحيرات العظمى. سيتم تبني أهداف وغايات مشابهة لاتفاقية كندا-أونتاريو لمواد المستويين الأول والثاني وقائمة أمريكية مماثلة. سيتم تطوير وتنفيذ مشاريع مشتركة لتسهيل تبادل المعلومات وعمل الوكالات بشأن المواد الكيميائية ذات الأولوية مثل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور والزئبق. من خلال اتباع نهج صارم للتخلص الافتراضي على النحو المبين أعلاه ، ستكون كندا قادرة على الاضطلاع بدور قيادي في تعزيز العمل الدولي بشأن المواد السامة الثابتة. استضافت كندا مؤتمرا للأمم المتحدة في يونيو 1995 في فانكوفر لتركيز الحوار العالمي على الملوثات العضوية الثابتة (POP) واستكشاف مناهج منع التلوث للحد من انبعاثاتها في جميع أنحاء العالم. تشارك كندا أيضًا في رئاسة مجموعة العمل التابعة للجنة الاقتصادية لأوروبا التابعة للأمم المتحدة (UNECE) لتطوير بروتوكول للملوثات العضوية الثابتة بموجب اتفاقية تلوث الهواء بعيد المدى عبر الحدود.

مثال - الديوكسينات والفيورانات

لأكثر من عقد من الزمان ، تم التعرف على ثنائي بنزو ديوكسين وفيوران متعدد الكلور كمجموعة من المواد السامة الثابتة التي تهم البيئة الكندية والبحيرات الكبرى. يلخص الجدول 2 الإجراءات الفيدرالية والتخفيضات في الإطلاقات التي تحققت حتى الآن ، ويوضح مزيج البرامج والمبادرات التي أدت إلى تخفيضات كبيرة في هذه المواد السامة. على الرغم من هذه النتائج الرائعة ، ستظل الديوكسينات والفيورانات من الأولويات بموجب سياسة إدارة المواد السامة ، وخطة عمل الكلور ، واتفاقية أونتاريو الكندية ، والاستراتيجية الثنائية الوطنية الموضحة أعلاه ، لأن الإزالة الافتراضية تتطلب مزيدًا من التخفيضات.

الجدول 2. ملخص التخفيضات في إطلاقات الديوكسين والفيوران في كندا

مصادر الانبعاثات

التخفيضات

فترة التقرير

مبادرات الحكومة الكندية

نفايات سائلة لمطاحن اللب المبيضة بطريقة كرافت

82%

1989-94

مزيل الرغوة CEPA ورقاقة الخشب و
لوائح الديوكسين / الفيوران

2,4,5،XNUMX،XNUMX-T- مبيدات الآفات

100%

1985

محظور من الاستخدام بموجب PCPA

2,4،XNUMX-D- مبيدات الآفات

100%

1987-90

محتوى الديوكسين واستخدامه بكثافة
مقيد بموجب PCPA

خماسي
- حفظ الأخشاب

- واقي الخشب


6.7%

100%


1987-90

1987-90


اللوائح بموجب PCPA

محظور من الاستخدام بموجب PCPA

ثنائي الفينيل متعدد الكلور

23%

1984-93

خطة عمل CCME PCB

حرق
- النفايات البلدية الصلبة
- خطير +
نفايات طبية حيوية


80%

80%


1989-93

1990-95


CCME التشغيل /
إرشادات الانبعاثات
CCME التشغيل /
إرشادات الانبعاثات

CCME: المجلس الكندي لوزراء البيئة ؛ CEPA: قانون حماية البيئة الكندي ؛ PCPA: قانون منتجات مكافحة الآفات.

نبذة عامة

كان هناك تحسن كبير في جودة المياه في منطقة البحيرات العظمى نتيجة لإجراءات مكافحة التلوث التي اتخذتها الحكومات وأصحاب المصلحة في كندا والولايات المتحدة منذ أوائل السبعينيات. يقدم تقرير دراسة الحالة هذا ملخصًا للجهود الكندية والنجاحات في التعامل مع التلوث الإجمالي والملوثات التقليدية. كما يوضح تطور نهج جديد (سياسة إدارة المواد السامة ، وخطة عمل الكلور ، ومنع التلوث ، والعمل التطوعي ، ومشاورات أصحاب المصلحة ، وما إلى ذلك) للتعامل مع المشكلات الأكثر صعوبة المتعلقة بالمواد السامة الثابتة في منطقة البحيرات العظمى. البرامج الشاملة (COA و NPRI و SOP و PSL وما إلى ذلك) التي يتم وضعها بهدف تحقيق هدف القضاء الافتراضي موصوفة بإيجاز. ترد تفاصيل النهج الكندي في المراجع المدرجة.

 

الرجوع

"إخلاء المسؤولية: لا تتحمل منظمة العمل الدولية المسؤولية عن المحتوى المعروض على بوابة الويب هذه والذي يتم تقديمه بأي لغة أخرى غير الإنجليزية ، وهي اللغة المستخدمة للإنتاج الأولي ومراجعة الأقران للمحتوى الأصلي. لم يتم تحديث بعض الإحصائيات منذ ذلك الحين. إنتاج الطبعة الرابعة من الموسوعة (4). "

المحتويات