Анализ результатов локального мониторинга загрязнений атмосферы

Содержание
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛОКАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ
ВВЕДЕНИЕ
1. ДИСТАНЦИОННЫЙ И ЛОКАЛЬНЫЙ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ
1.1. ЛОКАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ.
Основные характеристики системы УКВ
Приборы системы УКВ
Загрязнение атмосферы в Санкт-Петербурге по данным системы УКВ
1.2. ДИСТАНЦИОННЫЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ АТМОСФЕРЫ. СПУТНИКИ, ПРИБОРЫ, РЕЗУЛЬТАТЫ
1.3. ПРОБЛЕМА СОПОСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛОКАЛЬНОГО И ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА
2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛОКАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРЫ С ПОМОЩЬЮ МОДУЛЯ CALC ПАКЕТА OPENOFFICE
2.1. МОДУЛЬ CALC ПАКЕТА OPENOFFICE
Основные возможности модуля Calc
2.2. ФОРМИРОВАНИЯ БАЗЫ ДАННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛОКАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
2.3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛОКАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МОДУЛЯ CALC
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

Для решения нелинейных задач оптимизации есть дополнительно разработанное расширение.
В составе OpenCalc присутствует большое количество статистических и финансовых функций.
Пользователи Openoffice.org Calc могут использовать визуальный язык программирования OpenOffice.org Basic. Этот язык программирования, позволяет создавать программы для решения сложных задач, которые возникают в практической деятельности. Русскоязычные руководства OpenOffice.org Basic доступны по адресу http://authors.i-rs.ru/Basic.
Использование электронных таблиц для графического представления данных для построения диаграмм и графиков несколько меньше чем в MS Excel 2007, но в модуле их достаточно при решении инженерных или научных задач.
2.2. Формирования базы данных результатов локальных измерений
Формат данных системы УКВ
Преобразование данных системы УКВ в формат модуля Calc
Структура базы данных
Базой данных называют совместно используемый набор логически связанных данных. Концепция баз данных менялась на протяжении всего времени создания программного обеспечения. Сначала использовали иерархические модели. Но эта модель оказалась приемлема только в случае, если данные имеют ярко выраженную древовидную структуру.
Сетевые модели баз данных являются сложными структурами, состоящими из «наборов» так называемых двухуровневых деревьев. Такие «Наборы» соединяются с помощью «записей-связок» и образуют цепочки и т.д.
Реляционная база данных – это база данных, в которой все данные, доступные пользователю, организованы в виде таблиц, а все операции над данными сводятся к операциям над этими таблицами.
Таблицы разделены на строки, которые называют записями и столбцы, на пересечении которых содержатся значения данных.
Само такое пересечение называют ячейкой или полем.
У каждой таблицы базы данных должно быть уникальное имя таблицы.
Первичным ключом в реляционной базе данных называется столбец или группа столбцов таблицы, значения которых уникальным образом идентифицируют каждую строку таблицы.
У таблицы может быть только один первичный ключ. Необходимость применения первичного ключа вызвана тем, что две или более строки в таблице могут быть абсолютно идентичны с точностью до символа, но при этом мы должны отличать одну строку от другой или других, в общем случае. Первичный ключ позволяет дифференцировать такие идентичные строки.
Система управления базами данных (СУБД) – это программное обеспечение, с помощью которого пользователи могут определять, создавать и поддерживать базу данных, а также получать к ней контролируемый доступ.
База данных (БД) в пакете OpenOffice.org также как и в любой другой базе данных является логически связанной таблицей с данными, сведенными в таблицы, где данные внутри таблицы хранятся на пересечении строк и столбцов; а само пересечение называется полем или ячейкой. Каждая таблица в рамках отдельной БД должна иметь уникальное имя, для различения любых двух строк (даже полностью идентичных) привлекают конструкцию, называемую первичным ключом, – специально выделенный для целей идентификации столбец или группа столбцов.
На основании полученных данных о содержании загрязняющих веществ с приборов атоматизированной системы контроля и управления качеством атмосферного воздуха города Санкт-Петербурга (система УКВ) формируем таблицу базы данных для последующей обработки.
Концентрация компонентов приводится в виде осредненные за 20 минут измерений. За сутки снимают не более 72-х значений концентрации для каждого из компонентов.
Приборы передают информацию об измеренном значении загрязняющего компонента на компьютер в виде файла, который содержит данные за 1 сутки наблюдений.
Имя файла организовано следующим образом: YYYYMMDD.dat, где YYYY-год, MM-месяц, DD-день.
Записи в файлах отделены последовательностью байтов 0x0d 0x0a.
Поля в записях разделены одним или более пробельными символами (пробелы, табуляции).
Первое поле - это дата в формате YYYY/MM/DD.
Второе поле - отметка времени, соответствующая концу периода осреднения в формате HH:MM.
Последующие поля сгруппированы в триады. Количество триад соответствует количеству компонентов. Порядок полей внутри каждой триады следующий:
поле 1: значение концентрации компонента (среднее за 20 мин)
поле 2: количество единичных измерений, вошедших в интервал осреднения (в те же 20 мин)
поле 3: код достоверности, который определяется конструкторами используемых приборов системц УКВ. Код «14» соответствует качественным, с точки зрения системы, данным.
Порядок следования содержания загрязняющих компонентов и единицы измерения концентрации для каждого компонента следующий:
CO    мг/м3
NO    мкг/м3
NO2  мкг/м3
SO2   мкг/м3
Приборы, используемые в системе, позволяют определять содержание загрязняющих веществ со следующей точностью (количество значащих цифр после десятичной запятой):
CO    1
NO    0
NO2  0
SO2   0.
Данные, полученные с приборов, можно свести в таблицу по типу таблицы 1. В соответствии с правилом каждой таблице присваивается имя, соответствующее дате проведения измерений.
Разработка порядка действий с базой данных, составленных по первичным измерениям приборов.
Для обработки полученной базы данных можно использовать несколько команд: СОРТИРОВКА, ФИЛЬТРАЦИЯ, ДОБАВЛЕНИЕ ИТОГОВ В БАЗУ ДАННЫХ, СВОДНАЯ ТАБЛИЦА.
Команда Сортировка имеет две закладки. Закладка «Условия сортировки» позволяет нам установить параметр сортировки и очередность сортировки указателем в списке. При этом сортировку можно проводить как «По возрастанию», так и «По убыванию».
Однако, из приведенных в качестве примера данных (Табл.1, 2, рис. 1) простой сортировкой измеренных значений увидеть систему в изменении содержания загрязняющих веществ не удается.
Запись в базу данных измеренных значений позволяет произвести расчет средних значений загрязняющих веществ, например, за сутки (рис. 2).
Однако, для дальнейшего анализа простого расчета средних значений загрязняющих веществ за сутки недостаточно.
Для того, чтобы провести более полный анализ данных, необходимо разработать расширенную базу данных. Пример такой таблицы приведен на рис. 3. Составлена база данных, в которую вносятся средние значения по измерению содержания загрязняющих компонентов за месяц. Эти данные могут быть получены с использованием функций базы данных, которую называют «Сводная таблица».
Сводные таблицы являются наиболее полезной функцией для анализа и обобщения информации, хранящейся в базе. Для получения сводной таблицы необходимо запустить команду «Сводная таблица», выделить в первом диалоговом окне источник и установить положение «Текущее выделение». Затем указать диапазон, на основании которого строим сводную таблицу.
В сводную таблицу можно перетащить столбы базы данных и создать нужную структуру сводной таблицы. В сводной таблице также есть возможность выбрать расчетные функции и произвести расчет таких показателей как среднее значение, Сумма, определить максимальное и минимальное значения. А также произвести отдельно расчеты по всем загрязнителям воздуха.

Таблица 1. Данные о содержании загрязняющих веществ
Дата измерения Время измерения Содержание СО, мг/м3 Содержание NО, мг/м3 Содержание NО2, мг/м3 Содержание SО2, мг/м3 Начало измерения Конец измерения среднее значение за 20 мин. Количество измерений среднее значение за 20 мин. Количество измерений среднее значение за 20 мин. Количество измерений среднее значение за 20 мин. Количество измерений 2009/06/19
19.06.2009 16-40 17-00 0,23 397 0 4 41,7 15 20,25 8 2009/06/19
19.06.2009 14-40 15-00 0,67 405 21,3 15 57,4 15 14,6 8 2009/06/19
19.06.2009 20-00 20-20 0,187 405 1,93 15 25 15 2 8 2009/06/19
19.06.2009 23-20 23-40 0,307 399 10,2 15 37,8 15 1,375 8
Рис.10. Пример таблицы базы данных по данным, измеренным 23 июня 2009 года
Таблица 2 Содержание загрязняющих веществ на 23 июня 2009 года
Дата начало измерения окончание
измерения СО, среднее за 20мин, мг/м3 кол-во измерений в 20 мин NO среднее за 20мин, мкг/м3 кол-во измерений в 20 мин NO2 среднее за 20мин, мкг/м3 кол-во измерений в 20 мин SO2 среднее за 20мин, мкг/м3 кол-во измерений в 20 мин 23.06.2009 0-00 0-20 1,1 408 48,47 15 108,13 15 4,625 8 23.06.2009 0-20 0-40 0,7 404 33,14 14 104,7 14 6,55 9 23.06.2009   01-00 0,6 408 5,13 15 99,9 15 4,4 8 23.06.2009   01-20 0,6 399 9,70 15 103 15 7,3 9 23.06.2009   01-40 0,5 417 9,10 15 101 15 6,5 8 23.06.2009   02-00 0,4 408 4,73 15 97 15 6,4 9 23.06.2009   02-20 0,4 407 13,50 15 100,5 15 6 8 23.06.2009   02-40 0,4 407 4,90 15 99,2 15 6,4 9 23.06.2009   03-00 0,4 407 4,90 15 99,5 15 6 8 23.06.2009   03-20 0,2 411 0,26 15 93,5 15 10,3 9 23.06.2009   03-40 0,2 407 - 14 90 14 11,2 8 23.06.2009   04-00 0,2 399 - 15 97,2 15 5,9 8 23.06.2009   04-20 0,2 416 9,07 15 99,5 15 5 9 23.06.2009   04-40 0,5 404 37,30 15 97 15 5,4 8 23.06.2009   05-00 0,4 388 28,20 15 95 15 6 8 23.06.2009   05-20 0,6 224 36,00 14 94 15 5,9 9 23.06.2009   05-40 0,6 406 19,70 15 92 15 8,9 9 23.06.2009   6-00 0,5 414 10,20 15 89 15 10,1 9 23.06.2009   06-20 0,4 412 9,10 15 86 15 10,4 8 23.06.2009   06-40 0,4 414 3,40 15 86 15 10 9 23.06.2009   07-00 0,6 385 19,80 14 85 15 10 9 23.06.2009   07-40 1,0 407 47,20 15 93 15 7,4 9 23.06.2009   8-00 1,4 405 58,00 15 94 15 7,5 8 23.06.2009   8-20 1,8 406 118,00 15 94 15 7,8 8 23.06.2009   08-40 1,5 407 74,70 14 96 14 7,6 8 23.06.2009   09-00 1,5 415 71,70 14 96 16 8 9 23.06.2009   10-00 1,3 404 92,00 15 94 15 8 8 23.06.2009   11-00 0,9 403 49,00 15 34,7 15 13,4 8 23.06.2009   12-00 1,7 408 70,70 15 42,3 15 9,9 9  

Рис. 11 Пример таблицы с расчетом средних значений загрязняющих веществ за период измерений
Рис. 12. Пример сводной таблицы
2.3. Анализ результатов локальных измерений с помощью модуля Calc
На основании полученных с приборов УКВ данных о содержании загрязняющих веществ в атмосферном воздухе составляем базу данных.
Приборы системы УКВ позволяют получить результаты измерений содержания загрязняющих веществ в виде данных по времени измерения в формате: день, месяц, год.
Согласно положению о системе УКВ ежесуточная отчетная форма по качеству атмосферного воздуха обычно имеет вид Таблицы, в которой указаны станция, ее адрес, координаты станции и дата проведения измерений. Также данные, характеризующие загрязнения воздуха за сутки на станции с указанием температуры, влажности и направления ветра в период измерений.
Ежесуточный отчет включает усредненные за сутки данные по температуре, влажности, направлению ветра и концентрации примесей.
Кроме того в ежесуточном отчете приводят данные по числу измерений, максимальным и минимальным значениям измерений содержания загрязняющих веществ с указанием времени фиксации этих значений. Также указывают значения ПЛК мр, ПДКсс, периоды, в которые наблюдается превышение этих значений. Пример формы ежесуточного отчета приведен в виде табл. 1.
Далее эти данные используют для моделирования карт распределения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Пример карты по результатам мониторинга содержания диоксида азота приведен на рис.13.
Рис. 13 Содержание диоксида азота в СПб
Таблица 3. Пример отчетной таблицы по содержанию загрязняющих примесей в атмосферном воздухе
------------------T-----T-----------T-----T---------------------------
¦ Характеристика ¦Темп.¦ Ветер ¦Влаж-¦ Концентрация примесей ¦
¦ +-----T-----+ность¦ ¦
¦ ¦ ¦напр.¦скор.¦ ¦ ¦
¦ +-----+-----+-----+-----+------T------T------T------+
¦ ¦град.¦град.¦ м/с ¦ % ¦ мг/ ¦ мг/ ¦ мг/ ¦ мг/ ¦
¦ ¦ С ¦ ¦ ¦ ¦куб. м¦куб. м¦куб. м¦куб. м¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Число измерений ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Максимум ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Время ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Минимум ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Время ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦ПДКмр ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Кол-во > ПДКмр ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Кол-во > 5 ПДКмр ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Период > ПДКмр ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Среднее ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦ПДКсс ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+------+
¦Кратность > ПДКсс¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L-----------------+-----+-----+-----+-----+------+------+------+-------
Кроме того система УКВ предполагает формирование сообщений о высоком загрязнении атмосферного воздуха.
Сообщения о высоком загрязнении атмосферного воздуха согласно программе, разработанной для Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга, передаются в виде таблицы о высоком содержании загрязняющих веществ в воздухе города (см. табл. 4).
Таблица 4. Отчет – сообщение о высоком загрязнении воздуха
--------------------------------------T----------------------------------------
¦ Санкт-Петербургское государственное ¦В Комитет по природопользованию, охра-¦
¦ геологическое предприятие ¦не окружающей среды и обеспечению эколо-¦
¦ "Специализированная фирма "Минерал" ¦гической безопасности Санкт-Петербурга ¦
+-------------------------------------+----------------------------------------+
¦ Сообщение о высоком загрязнении атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге ¦
¦ N ____ от __.__.__ ¦
+------------T-----------T------------T------------T---------------------------+
¦Наименование¦Адрес стан-¦Дата и время¦Загрязняющее¦Концентрация загрязняющего ¦
¦ станции ¦ции, район¦наблюдения ¦ вещество ¦вещества, ¦
¦ ¦города ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦мг/куб. м ед. ПДК м.р. ¦
+------------+-----------+------------+------------+-----------T---------------+ ¦

В работе использованы данные с газоанализаторов фирмы Оптэк, которые позволяют получать данные в виде файлов ASCII. Файлы содержат данные, полученные непосредственно на газоаналитическом оборудовании производства фирмы «Оптэк» на приборах Каскад-511.2, Р-310 и С-310.
Прибор Р-310 относится к хемилюминисцентному анализатору содержания оксидов азота, прибор С-310 относится к хемилюминисцентному анализатору содержания диоксида серы в атмосферном воздухе. Приборы Р-310 и С-310 используют для определения оксидов азота диоксида серы в диапазоне от 0 до 1,0 и от 0 до 2,0 соответственно. Прибор Каскад-511.1 это многокомпонентный прибор и предназначен для измерения содержания диоксида серы, оксидов азота, оксида углерода. Прибор Каскад-511.2 определяет содержание диоксида серы в интервале от 0 до 100 мг/м3, оксидов азота от 0 до 30 мг/м3, оксида углерода от 0 до 200 мг/м3.
.Результаты измерений были получены в виде данных по времени измерения в формате: день, месяц, год.
Каждый файл содержит данные за 1 сутки наблюдений. Имя файла: YYYYMMDD.dat ,где YYYY-год, MM-месяц, DD-день
Записи в файлах отделены последовательностью байтов 0x0d 0x0a. Поля в записях разделены одним или более пробельными символами (пробелы, табуляции).
Первое поле - это дата в формате YYYY/MM/DD.
Второе поле - отметка времени, соответствующая концу периода осреднения в формате HH:MM.
Данные - это значения концентраций компонентов, осредненные за 20 минут. За сутки проводится не более 72-х значений концентрации для каждого из компонентов. Осреднение проводят по 20-ти минутному интервалу, никаких других манипуляций с данными, полученными на приборах, оснащенных программами Calc, не проводят.
Поля с данными по содержанию загрязняющих веществ сгруппированы в триады. Количество триад соответствует количеству компонентов. Порядок полей внутри каждой триады таков:
поле 1: значение концентрации компонента (среднее за 20 мин)
поле 2: количество единичных измерений, вошедших в интервал осреднения (в те же 20 мин)
поле 3: некий код достоверности. "14" - соответствует качественным, с точки зрения системы, данным
Порядок следования компонентов(триад) и единицы измерения концентрации для каждого из них:
CO    мг/куб.м
NO    мкг/куб.м
NO2    мкг/куб.м
SO2    мкг/куб.м
Количество значащих цифр после десятичной запятой в значениях концентраций: CO  -  1; NO  -  0; NO2 -   0; SO2  -  0.
Анализу подвергнут период 18 месяцев от января 2008 года включительно по июнь 2009 года.
Измерения содержания загрязняющих веществ проводились в течение суток с перерывом в 20 минут.
Такой объем измерений позволил нам провести обработку результатов измерений и получить зависимости содержания загрязняющих веществ от времени года, времени суток.
Для обработки результатов по мониторингу содержания загрязнений был использован пакет Excell Для анализа результатов локальных измерений, полученных на приборах, все данные сведены в базу данных. В базе данных включены даты проведения анализа, время проведения анализа, среднее значение локального измерения, содержание оксида углерода, оксида азота, двуокиси азота, диоксида серы.
Данные локальных измерений усредняли. Сначала было проведено усреднение данных по измерению в течение одного часа. На рис. 15-17 приведена характерная зависимость изменения концентрации измеряемых оксидов в течение суток.
Рис. 15 Содержание оксида углерода
Рис. 16. Содержание оксидов азота
Рис. 17. Содержание диоксида серы.
Сопоставление результатов измерения в течение суток для 10 случайно выбранных дат позволило придти к заключению, что логично проследить изменение содержания загрязняющих веществ по определенным периодам суток, условно утро, день, вечер, ночь.
Таблица 5 Содержание загрязняющих веществ по периоду суток в будние дни
Время суток Содержание загрязняющих веществ в дневное время Оксид углерода
CO мг/м3 Оксид азота NO мг/м3 Диоксид азота NO2 мг/м3 Диоксид серы SO2 мг/м3   от 23 до 6 часов утра от от 6 до 12 часов 0,5-0,9 75-20 100-75 2-12 от 12 до 19 часов от 19 до 23 часов
Далее были выделены выходные, праздничные и рабочие дни. Отдельно обработаны результаты праздничных дней, приходящихся на зиму и на весну.
Таблица 6. Содержание загрязняющих веществ по периоду суток в праздничные дни
Время суток Содержание загрязняющих веществ в дневное время Оксид углерода
CO мг/м3 Оксид азота NO мг/м3 Диоксид азота NO2 мг/м3 Диоксид серы SO2 мг/м3   от 23 до 6 часов утра 0,4 12 8 10 от от 6 до 12 часов 0,3 5 1 10 от 12 до 19 часов 0,4 7 6 19 от 19 до 23 часов 0,4 8 6 10 от 23 до 6 часов утра 0,5 5 103 10 от от 6 до 12 часов 0 0,35 3 40 20 от 12 до 19 часов 0,15 0 50 18 от 19 до 23 часов 0,2 1 35 23 В результате все полученные данные были сгруппированы по группам, различающихся сезоном времени года, по рабочим и нерабочим дням, по времени суток.
Сначала сопоставлены данные по изменению содержания загрязняющих оксидов в зависимости от времени суток. Условно сутки подразделили на 4 временных промежутка:
- от 23 до 6 часов утра
- от от 6 до 12 часов
- от 12 до 19 часов
- от 19 до 23 часов
Дальнейшая обработка данных,, полученых с приборов системы УКВ, по содержанию загрязняющих веществ проведена с целью определения изменения содержания загрязняющих веществ в зависимости от сезона года. На рис. 18 представлена зависимость содержания оксида углерода.
Рис. 18 Изменение содержания оксида углерода в разные периоды суток зимой и летом
Следующим этапом анализа данных было получение средних значений по содержанию загрязняющих веществ в различные периоды суток. Полученные результаты приведены в таблице 7 и на рис. 19.
Таблица 7. Содержание загрязняющих веществ.
Время суток Содержание загрязняющих веществ в дневное время 20-22.01.2008
25 суббота Оксид углерода
CO мг/м3 Оксид азота NO мг/м3 Диоксид азота NO2 мг/м3 Диоксид серы SO2 мг/м3   от 23 до 6 часов утра 0,02-0,3 3 7-10 3,75
4-12 от от 6 до 12 часов 0,3-0,9
0,3-1,1 0-22
3-50 7-14
8-12 3,75-4,7
15 от 12 до 19 часов 0,8-1,2 50-80 14-15 7-5 от 19 до 23 часов 0,8-0,3 70-8 14-12 6-4 от 23 до 6 часов утра 0,45-0,35 0-1 11-10 4-6 от от 6 до 12 часов 0 0,35-1 50-80 11-16 11-26 от 12 до 19 часов 1-1,4 40-50 16 31-10 от 19 до 23 часов до 1 40-30 17 22-10
Рис. 19 Изменение содержания в среднем за ночь (1), утро (2), день (3), вечер (4).
Анализ результатов
Задача дипломной работы состояла в анализе результатов  мониторинга загрязнений атмосферного воздуха на базе данных результатов определения содержания загрязняющих веществ и анализ динамики изменения концентраций    
В работе анализировали результаты измерения содержания в пробах воздуха четырех загрязняющих веществ: оксида углерода CO, оксида и диоксида азота NO, NO2, диоксида серы SO2.
Полученные данные показали, что в 2008 году средняя концентрация оксида углерода в целом по году составила 0,42 мг/м3, т.е. ниже ПДК, содержание оксида азота доходило до 40 мг/м3, что превышает предельно допустимое содержание в несколько раз. Содержание диоксида серы колебалось в среднем от 1,4 до 20 мг/м3 (в конце рабочего дня). Превышение ПДК диоксида серы могло превышать 1,5-2 раз, но в среднем по годы содержание диоксида серы укладывалось в нормативы.
В первой половине 2009 года содержание загрязняющих веществ было на том же уровне.
По сравнению с первым кварталом 2008 года уровень загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода не изменился. По сравнению со средней концентрацией в 2008 году отмечено, что в летние месяцы содержание загрязняющих веществ выше, чем в весенние и осенние месяцы. Также повышенное содержание загрязняющих веществ наблюдается в зимние месяцы, что связано зимой с загрязнением атмосферного воздуха из-за работы ТЭЦ, а летом повышение количества загрязняющих веществ связано с увеличившимся количеством автомобильного транспорта.
Изменение содержания загрязняющих веществ в течение суток также подтверждают влияние роста количества загрязняющих веществ в дневной период примерно от 12 до 15-16 часов. К ночи количество оксидов снижается и плавно возрастает примерно с 5 часов.
Зависимость содержания оксидов от того, был ли день праздничный либо рабочий не имеет постоянного вида. Но все-таки с уверенностью можно сказать, что содержание оксида азота всегда ниже содержания диоксида азота.
На следующем этапе полученные данные сопоставляли в зависимости от сезона года – зима, весна, лето, осень.
Проведенная обработка результатов измерения содержания ряда загрязняющих веществ с помощью стандартных пакетов типа Excell показало необходимость разработки программы по представлению результатов измерений не в виде простого набора значений, а в виде результатов расчета содержаний по согласованным с заказчиками схемам.
Наиболее важным для составления таких программ является правильная постановка задач, которые будут решать, опираясь на данные мониторинга.
Это означает необходимость активного развития расчетных методов оценки загрязнения, т.к. моделирование загрязнения атмосферного воздуха позволяет эффективно использовать данные инструментальных методов анализа для оценки и прогноза качества воздуха. Эти разработки позволят совершенствовать действующую в стране оценку по модели рассеивания, основанную на нормативной методике ОНД-86.
Однако расчетный модуль системы УКВ использует внутренний формат данных, усложняющий возможность импорта данных для совмещения с данными других систем мониторинга.
Анализ литературных данных о загрязнения атмосферы дистанционными и локальными методами анализа позволил сделать заключение о необходимости создания программных продуктов, позволяющих провести обработку результатов локальных и дистанционного мониторинга. Но это является достаточно затратные работы по созданию программ и моделированию эффектов, связанных с изменением содержания загрязняющих веществ. Кроме того необходимы модельные исследования по прогнозированию изменений, к которым может привести изменения состава атмосферного воздуха.
Заключение
Охрана воздушной среды является одним из приоритетных направлений политики нашей страны и руководства города Санкт-Петербурга в сфере экологии. Качество атмосферного воздуха в городе определяется выбросами загрязняющих веществ от предприятий, расположенных на его территории, и автомобильного транспорта – основного негативного фактора, определяющего возрастающее загрязнение всех сред и обеспокоенность горожан. Этот фактор остается доминирующим в оценке экологической ситуации в Санкт-Петербурге на ближайшее десятилетие.
Государственный мониторинг качества атмосферного воздуха, и система управления качеством атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге по нормативам требует дальнейшего совершенствования в плане создания программ по решению вопросов совместного анализа дистанционного и локальных методов контроля загрязнений атмосферы.
Это позволит разработать эффективные мероприятия с целью выработки планов мероприятий по снижению негативного воздействия, а также проведения природоохранных мероприятий, нацеленных на снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.
В ходе работы проведено изучение возможностей использования результатов локального мониторинга содержания загрязняющих атмосферу веществ.
Разработаны основные принципы формирования базы данных значений концентраций загрязняющих веществ. Показана возможность обработки результатов измерения концентраций для отслеживания динамики изменения содержания загрязняющих веществ. Проведен анализ ситуации с совместным анализом дистанционных и локальных методов контроля загрязнений атмосферы.
Использованная литература
1. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979.- 376 с.
2. Израэль Ю.А Глобальная система наблюдений. Прогноз и оценка окружающей природной среды. Основы мониторинга. - Метеорология и гидрология. 1974, № 7. -С.3-8.
3. Горшков М.В. Экологический мониторинг. Учеб. пособие. - Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2010.- 313 с.
4. Виноградов Б. В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. — М.: Наука, 1984. — 320 с.
5. Моделирование и управление процессами регионального развития / А.В. Аргучинцева, В.К. Аргучинцев, В.А. Батурин и др.- М.: Наука, Физматлит, 2001. - 432 c.
6. Марчук Г.И., Кондратьев К.Я. Приоритеты глобальной экологии. - М.: Наука, 1992. - 263 с.Ионов Д.В., Ю.М. Тимофеев, В.В. Ионов, А.М. Шаламянский, О.М. Йоханнессен, Дж.П. Борроуз, 1998: Сопоставление измерений общего содержания озона спектрометром GOME (ERS-2) по данным российской озонометрической сети. Иссл. Земли из космоса, 4, 14-22.
7. Ионов Д.В., Тимофеев Ю.М., Шаламянский А.М. и др. Глобальный мониторинг атмосферных содержаний озона и NO2 по данным спутникового эксперимента GOME: анализ точности. Физическая Мысль России, 2002. - № 2. С. 158-165.
8. Ионов Д.В., Егорова Т.А., Зубов Е.В. и др. Глобальные поля общих содержаний озона и двуокиси азота по данным спутниковых измерений и результатам трехмерного моделирования. Известия РАН, 2003.-ФАО, 39, 5, С. 620-630.
9. URL: http://prostonauka.com по материалам NASAhttp://prostonauka.com/sputnikovye-karty-lesnyh-pozharov-v-Rossii
10. Ионов Д.В. Тимофеев Ю.М. Региональный космический мониторинг содержания двуокиси азота в тропосфере. Известия РАН Физика атмосферы и океана. 2009.-т.45. С. 467-476
11. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли. Основы и методы дистанционных исследований в геологии. - М.: Мир, 1998.
12. Перцова А.В. Аэрокосмические методы геологических исследований. - СПб.: ВСЕГЕИ, 2000. - 316 с.
13. Сухих В.И. Дистанционные методы в лесном хозяйстве и охране природы. «Лесное хозяйство», 1979, № 3, 41-45 c.
14. Сухинин А.И. Вероятность обнаружения лесных пожаров дистанционными методами. Лесные пожары и борьба с ними. - Красноярск: ВНИИПОМ, 1994 56-69 с.
15. Федеральный закон от 10.01.2002 №7-Ф3 (ред. от 27.12.2009) «Об охране окружающей среды»
16. Федеральный закон от 10.01.2002 №7-Ф3 (ред.от 18.07.2011) «Об охране окружающей среды»
17. Закон Санкт-Петербурга от 29.03.2006 N 155-21 «Об экологическом мониторинге на территории Санкт-Петербурга»
18. Положение о Комитете по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности, утвержденным постановлением Правительства Санкт-Петербурга от 06.04.2004 N 530
19. Постановление Правительства Санкт-Петербурга от 12.03.2007 N 246 «О специализированной организации, осуществляющей государственный экологический мониторинг на территории Санкт-Петербурга»
20. Постановление Правительства Санкт-Петербурга от 25.12.2007 N 1662 «Об экологической политике Санкт-Петербурга на 2008-2012 годы»
21. ГОСТ 17.2.3.07-86 «Правила контроля воздуха населенных пунктов»
22. Отчет по выполнению плана «Экология». URL: http://www.spbrc.nw.ru/?p=207
23. Аргучинцев В.К. Численные методы для решения диагностических и прогностических задач локального мониторинга в атмосфере и гидросфере // Фундаментальные исследования. – 2005. – № 8 – С. 51-52 URL: www.rae.ru/fs/?section=content&op=show_article&article_id=7780408
24. Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях. М.: Академия, 2004. - 406 с
25. Openoffice.org URL: http://authors.i-rs.ru/Basic.
5
52
46
52
62
Запись данных
в формате HDF на CD для архивного хранения
и в каталог ScanEX Catalog Manager
IMAPP
(распаковка и нарезка данных в формате PDS в формат HDF (MOD01) Level1A
ScanViewer
(просмотр, оценка качества принятой информации)
Данные в формате PDS