Метеорологические наблюдения при отборе проб воздуха

В связи с тем, что метеорологические факторы предопределяют перенос и рассеяние вредных веществ в атмосферном воздухе, отбор проб воздуха должен сопровождаться наблюдениями за дымовыми факелами источников выбросов и такими метеорологическими параметрами, как скорость и направление ветра, температура и влажность воздуха, атмосферные явления, состояние погоды и подстилающей поверхности. Результаты наблюдений записывают в рабочий журнал гидрометеонаблюдателя, а обработанные результаты – в книгу записи наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими элементами (КЗА-1).

Наблюдение за дымовым факелом и состоянием погоды. Их осуществляют, взяв под контроль более мощный источник. При этом фиксируют цвет и форму факела в месте выхода из источника. Форму факела фиксируют визуально и записывают его шифр (1, 2, 3) согласно табл. 4.

Таблица 4

Шифр и характеристика факела

Шифр	Характеристика факела.
	Факел имеет неустойчивые контуры, клубы дыма то высоко поднимаются, то резко опускаются; наблюдается днем при положительном градиенте температуры и умеренной скорости ветра
	Факел поднимается вверх и равномерно растекается во все стороны; чаще наблюдается в летний период; в дневное время может наблюдаться при слабой скорости ветра
	Г-Подобная форма факела: дым при выходе из трубы двигается в горизонтальном направлении или сначала поднимается вертикально при нулевом или отрицательном градиенте температуры и при штиле

Состояние погоды оценивают визуально по характерным признакам, указанным в табл. 5. В КЗА-1 вносят соответствующие записи и шифры.

Таблица 5

Характерные признаки состояния погоды

Сероватый	Состояние погоды, атмосферные явления	Характерные признаки
	Ясно	Нет туч или отдельные тучи закрывают не более 2/10 неба; солнце не закрыто
	Сменная облачность	Тучи закрывают менее 8/10 неба; солнце время от времени закрывается тучами
	Мгла	Помутнение воздуха за счет взвешенных частиц пыли, дыма, гари. Воздух имеет синеватый оттенок
	Дымка	Слабое помутнение атмосферы за счет перенасыщения воздуха влагой. Воздух имеет сероватый оттенок; горизонтальная видимость больше чем 1 км
	Дождь Туман	Осадки в виде мелких капель; их падение на землю незаметно для глаз
	Пылевая буря	Ухудшение видимости на большой территории из-за пыль, поднятой сильным ветром
	Снег	Осадки в виде ледяных кристаллов
	Туман	Помутнение атмосферы при горизонтальной видимости меньше 1 км
	Мрачно	Небо покрыто тучами на 8/10 и более. Солнце не просвечивает

Подстилающую поверхность в радиусе до 100 м от места наблюдения определяют как сухая запыленная, сухая не запыленная, влажная, мокрая, зеленая трава, пожелтевшая трава, снег.

Измерение скорости и направления ветра. Воздушные массы в атмосфере все время находятся в движении, создавая ветер – движение потока воздуха в горизонтальном направлении. Возникает он вследствие неравномерного распределения температуры и давления на земной поверхности. Ветер характеризуется скоростью и направлением, которые колеблются. Эти колебания называют порывистостью ветра. При скоростях 5-8 м/с ветер считают умеренным, свыше 14 м/с – сильным; 20 – 30 м/с – штормом, свыше 30 м/с – ураганом; резкое кратковременное усиление ветра до 20 м/с – шквалом, полное безветрие – штилем.

Изменения скорости и направления ветра фиксируют с помощью метеорологической станции М-49 (рис. 3.) (например, в лаборатории типа «ПОСТ»), специальных метеорологических приборов (ветромеров, анемометров, флюгеров, вымпелов и др.). Наиболее просто метеорологические параметры измерять на станции М-49, которая дает возможность определять также температуру и влажность воздуха.

1 – выносной датчик температуры и влажности; 2 – датчики направления и скорости ветра; 3 – блок питания; 4 – показатель метеорологических параметров.

Рис. 3. Основные узлы станции М-49

Показатель метеорологических параметров является настольным прибором, на передней панели которого размещены: указатель относительной влажности и направления ветра, указатель скорости ветра и температуры; ручки управления (питание (6 В, 220 В), скорость ветра (υ), установка напряжения контроля, направление ветра (φ), влажность (%), контроль (К) температуры (ТВ и ТН)).

Скорость (м/с) и направление (градусы, румбы) ветра измеряют в начале, в середине и в конце срока наблюдений. Каждый раз регистрируют по десять значений показателей прибора через 10 с, затратив на каждый отсчет измеряемого параметра 100 с. Потом определяется среднее значение отсчета (10 измерений каждого отсчета суммируют и делят на 10). После этого суммируют средние значения трех отсчетов и делят на 3. Полученный показатель определяет среднюю скорость ветра и его среднее направление в период проведения наблюдений (продолжительностью 20 мин.).

При отсутствии ветра в журнале наблюдений в графе «направление» пишут «штиль», а «скорость» - «0».

Скорость ветра измеряют ветромером или ручным анемометром. Их и другие метеорологические и пробоотборные приборы, устройства закрепляют на треноге на высоте 2 м от земли. Для определения скорости ветра анемометры включают на 10 мин. Начальные и конечные значения записывают в журнал наблюдений КЗА-1. Разность отсчетов делят на 600 и по графику или таблице, которая прилагается к прибору, определяют скорость ветра с точностью до 0,1 м/с (при использовании таблиц такая точность достигается с помощью метода интерполяции). Направление ветра определяют на протяжении 2 мин. по 16 румбам - направлениях к точкам видимого горизонта.

Результаты измерений, полученные с помощью станции М-49, вносят в журнал КЗА-1 с точностью относительно скорости ветра 0,5 м/с, а относительно направления — 1°.

Измерение влажности и температуры воздуха. Влажность воздуха (содержание в воздухе водяного пара) является важной характеристикой погоды и климата. Ее измеряют гигрометрами и психрометрами, температуру – термометрами.

Влажность и температуру воздуха определяют в лабораториях типа «ПОСТ» с использованием метеостанции М-49. Для этого за 10 мин. к началу наблюдений датчики температуры и влажности с помощью выдвижной штанги выводят из павильона «ПОСТ» на расстояние 1,5 м (рукоятка штанги отводится полностью). Для измерения температуры переключатель переводят в положение «К» (контроль). С помощью переключателя стрелка амперметра плавно устанавливается на правую крайнюю черточку шкалы, потом переключатель переводят в положение «ТН» или «ТВ» соответственно для плюсовых или минусовых температур, которые измеряются, и записывают показатели верхней шкалы с точностью до 0,5°С.

Для измерения влажности переключатель переводят в положение «%» (влажность). По показателям внутренней шкалы указателя записывают данные с точностью до 1 %.

Измерение влажности и температуры в лаборатории типа «ПОСТ», которая оборудована станцией М-49, проводят трижды в конце наблюдений. Сумму трех измерений делят на три и вносят поправку на температуру, взятую с паспорта станции. Результаты измерений записывают в журнал наблюдений КЗА-1.

При отсутствии станции М-49 или неисправности блока температуры и влажности можно использовать аспирационный психрометр. Перед проведением измерений его горизонтально подвешивают на треногу на высоте 1,5 м от земли подальше от любых поверхностей (стена, дерево, изгородь и т.п.). Подготовленный к наблюдениям психрометр нужно вынести из помещения зимой за 30 мин., а летом – за 15 мин. до начала наблюдений.

Измерение психрометром проводят на протяжении 20 мин. трижды: на 10-й, на 12-й и на 14-й минутах. За 4 мин. до первого измерения включают вентилятор психрометра. После первого измерения необходимо снова включить вентилятор. Перед тем (зимой за 30 мин., летом за 4 мин. до начала наблюдений) правый резервуар термометра, обернутый батистом, смачивают дистиллированной водой. Для этого берут резиновую грушу с пипеткой, заранее наполненную дистиллированной водой, легким ее сжиманием устанавливают уровень воды в пипетке не выше чем 1 см от ее кончика, и удерживают его, закрепив зажим на трубочке между пипеткой и грушей. После этого кончик пипетки вводят полностью во внутреннюю трубку защиты правого термометра и смачивают батист в его резервуаре. Через некоторое время снимают зажим и убирают излишки воды с внутренней трубки. После этого пипетку убирают. К значениям температуры, которые показаны сухим (левым) и смоченным (правым) термометрами, вносят поправки с прилагаемого к каждому термометру проверочного свидетельства, находят средние значения и записывают в книгу наблюдений. По показателям сухого термометра определяют температуру воздуха. По данным психрометрических таблиц рассчитывают значение абсолютной и относительной влажности воздуха. Для определения относительной влажности воздуха по показателям психрометра можно использовать психрометрический график, особенно если значение абсолютной влажности не нужно. Во время наблюдений, зимой необходимо учитывать наличие на батисте переохлажденной воды или льда.

Для изменения батиста (не реже одного раза в 10 суток) откручивают трубку защиты правого резервуара термометра, вынимают металлический экран, снимают из резервуара термометра старый батист, обмывают резервуар термометра дистиллированной водой. Смачивают новый кусочек батиста и плотно, без складок, обертывают им резервуар термометра, но так, чтобы выше резервуара было 3-4 мм батиста, а двойной его слой покрывал не более 1/4 поверхности резервуара. Батист привязывают нитью сначала вверху, а потом внизу. Внизу батист обрезают, чтобы он был ниже резервуара термометра не более чем на 2-3 мм.

Измерение атмосферного давления. Измеряют атмосферное гидростатическое давление (давление, которое действует на предметы, которые находятся в атмосфере, и на земную поверхность) с помощью барометра в паскалях (Па). Нормальное атмосферное давление принято считать 1013,25 гПа (760 мм рт.ст.). Приземное атмосферное давление изменяется в пространстве и во времени. Особенно сильные изменения наблюдаются при возникновении антициклонов – образование и разрушение малоподвижных областей высокого давления и циклонов – относительно огромных вихрей с пониженным давлением, которые быстро перемещаются. Сезонное и суточное изменения атмосферного давления связаны с суточными изменениями температуры.

Давление атмосферного воздуха на сети наблюдений и контроля загрязнения атмосферного воздуха измеряют с помощью специального барометра модели МД-49-А. Для избегания ошибок вследствие трения перед каждым отсчетом по шкале необходимо включать вибратор на 5-10 мин.; а вследствие параллакса (видимого изменения положения предмета в результате перемещения глаза наблюдателя) – отсчет осуществлять в момент полного объединения в одной плоскости показателя стрелки и его отображение на зеркальной поверхности к кольцу шкалы. Точность отсчета представляет до ±270гпа. В каждое измерение по барометру должны быть введены дополнительно (шкаловая и температурная) поправки из паспорта прибора.

Данные о давлении на момент наблюдений можно получить также на ближайшей метеостанции.

Последовательность основных операций, рекомендованных при отборе разовых проб воздуха, приведена в табл. 6.

Таблица 6

Последовательность операций при отборе разовых проб воздуха

Последовательность операций	Планируемое время и сроки, мин.
До начала отбора проб, мин.	Во время отбора проб, мин.	После отбора проб, мин.
Установить штатив с необходимыми приборами (для метеорологических наблюдений и отбора проб воздуха вне лаборатории типа «ПОСТ»)	За 30-15
Вытянуть штангу с приборами для определения влажности и температуры воздуха за границы «ПОСТа»	За 10
Оценить состояние погоды и дать характеристику факела	За 5-10
Провести предварительное определение скорости и направления ветра	За 5
Выбрать насадку к трубе; установить фильтры, другие поглотительные приборы	За 1-5
Проверить и включить пылесосы, аспираторы	За 1
Провести отбор проб воздуха		1-20
Измерить температуру воздуха перед аспиратором	За 1-2	На 10-й	Через 1-2
Провести измерение:
скорости и направления ветра		На 1-2-й На 11-й На 18-й
влажности и температуры		На 10-й
по М-49		На 12-й На 14-й
по психрометру		На 18-20-й
давления		На 5-й
Выключить пылесос и аспираторы			На 1-й
Выключить поглотительные приборы, загерметизировать их, перенести в ящик для транспортировки в химлабораторию			На 5-й
Закрыть штуцеры гребенок заглушками			На 2-й
Убрать все приборы и подготовиться к следующим наблюдениям			На 5-40-й
Оформить записи наблюдений и заполнить книгу КЗА-1			На 40-70-й

Результаты наблюдений записывают в рабочий журнал гидрометеонаблюдателя, в котором должны фиксироваться все отклонения от нормативных и инструктивных требований (не включается подогревание воздуха в зимнее время, неустойчивая работа ротаметра (сильно дрожит поплавок) и др.). О неисправностях сообщают руководству, но до их устранения записи ведут при каждом наблюдении. В рабочем журнале гидрометеонаблюдателя перед каждым новым наблюдением делают отметки «отвезены» или «не отвезены» относительно поглощающих приборов (в лабораторию для химического анализа).

Записи в рабочих журналах гидрометеонаблюдателя дают возможность повысить эффективность контроля качества результатов наблюдений состояния атмосферного воздуха через отбраковку сомнительных результатов из ряда данных; оказывают содействие повышению ответственности служб эксплуатации и ремонта оборудования, имеющегося на постах наблюдений.

Дата добавления: 2014-01-15