Пробы воздуха для определения концентраций примесей отбираются в сорбционные трубки с соответствующми хемосорбентом. Затем отобранные пробы отправляют в лабораторию для проведения химического анализа и определения концентраций примесей. Основные сведения о методах определения концентраций приведены в Руководстве [1991]. Использование единых программ измерений и методов опреедления концнтраций обеспечивает единство измерений на всей Государственной сети мониторинга. Ниже кратко описаны методы определения концентраций основных веществ.

Концентрации диоксида серы (SO₂) определяют фотометрическим методом, основанным на использовании реакции диоксида серы с парарозанилином: ТХМ-методом. Отбор проб производится в трубки с пленочным хемосорбентом, в некоторых городах – ФАП-методом (с отбором проб воздуха в слабый раствор формальдегида).

Концентрации диоксида азота (NO₂) определяются методом, основанным на реакции Грисса.

Метод определения концентрации оксида азота (NO) основан на окислении его до диоксида азота.

Метод определения концентрации суммы взвешенных веществ основан на определении массы суммы взвешенных веществ, задержанных фильтром из ткани ФПП при прохождении через него непрерывно заданного объема воздуха в течение 20 минут.

Результатаы измерений концентраций РМ-10 несут в себе существенно большую информацию, чем измерения суммы взвешенных веществ. В дальнейшем предполагается, что организация измерений РМ-10 на сети мониторинга, что будет первым шагом гармонизации Российской сети мониторинга с европейской. Этот этап предполагается осуществить, постепенно заменяя морально и технически устаревшее оборудование для определения суммы взвешенных веществ на приборы для измерения концентраций РМ-10.

Концентрации оксида углерода определяются оптико-акустическими газоананлизаторами “Палладий”. Принцип действия газоанализатора основан на методе потенциостатической ампирометрии, измнрении тока при электрохимическом окислении оксида углерода на рабочем электроде 3-электродной электрохимической ячейки при постоянном потенциале.

Для определения концентрации бенз(а)пирена отбор проб взвешенных веществ осуществляется на аэрозольные фильтры. Фильтры, собранные за месяц, анализируются для определения концентрации бенз(а)пирена. Метод основан на извлечении бенз(а)пирена из фильтров Н-гексаном при комнатной температуре, концентрировании или разбавлении экстрактов до концентрации бенз(а)пирена меньше 10^-6 г/см³ и определении концентрации бенз(а)пирена измерением интенсивности его линии 402,4 нм в спектре флуоресценции исследуемого экстракта при температуре кипения жидкого азота (77 К), возбуждении 365 нм и сравнении ее с интенсивностью 10^-10 – 10^-8 г/см³ при той же длине (365 нм).

Концентрации металлов определяются путем анализа аэрозольных фильтров, собранных за месяц при отборе проб воздуха в течение нескольких сроков. Используется атомно-абсорбционный или рентгено-флуоресцентный метод.

Контроль точности измерений предусматривает оценку показателей точности химического анализа отобранных проб воздуха без учета погрешности отбора проб. Средствами контроля являются стандартные образцы или контрольные растворы, которые направляются в лаборатории городов из Главной геофизической обсерватории (ГГО) им. А.И.Воейкова в Санкт-Петербурге.

Точность используемых в ГГО методов оценена при проведении сравнений в лабораториях EPA США и Европейского Центра управления качеством воздуха и контроля загрязнения.

Анализ качества воздуха и тенденции его измерения в крупнейших городах России выполняется в ГГО. Для этого используются материалы сети мониторинга загрязнения атмосферы, представляемые ежегодно территориальными Управлениями по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Росгидромета [Ежегодники, 1989-1998].

Оценка качества воздуха в России производится обычно с учетом принятых Минздравом стандартов – предельно допустимых концентраций (ПДК). Установлены ПДК для более чем 400 веществ. ПДК подразделяются на максимальные разовые (осредненные за 20 минут) и среднесуточные. Значения ПДК (мкг/м3) для некоторых веществ даны в таблице.

Основные статистические показатели для характеристики загрязнения атмосферы - средние за месяц и за год концентрации вредных примесей (q_ср, мкг/м³), максимальные разовые концентрации, измеренные за 20 минут (q_м, мкг/м³), число случаев с концентрациями примесей выше 10 ПДК и более.

Средние за месяц и за год концентрации обычно сравнивают со среднесуточными ПДК. Концентрации, измеренные аз 20 минут, сравнивают с максимальными разовыми ПДК.

Для выявления причин и особенностей загрязнения воздуха в городах постоянно используется информация о климатических условиях, определяющих перенос и рассеивание примесей в атмосфере, а также о количестве выбросов вредных веществ промышленными источниками и автотранспортом.

Статистические данные о выбросах вредных веществ от предприятий промышленности, энергетики и автомобилей содержатся в Ежегодниках ,том “Выбросы вредных веществ” (1991-1996), составляемых совместно специалистами ГГО Росгидромета и НИИ Атмосферы Госкомэкологии.

В данных о выбросах под термином “твердые вещества” скрывается широкий спектр химических веществ от высокотоксичных отходов цветной металлургии (сажа, дым, зола, бенз(а)пирен) до относительно безвредной древесной пыли. Данные о выбросах окислов азота включают все окислы в пересчете на NO₂.

Для оценки степени суммарного загрязнения атмосферы рядом веществ в городах России используется комплексный показатель – индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Правила его расчета приведены в Руководстве [1991]. Комплексный индекс загрязнения атмосферы I(m), учитывающий m загрязняющих веществ, рассчитывается следующим образом:

Где X_i – среднегодовая концентрация i-го вещества, ПДК_i – его среднесуточная предельно допустимая концентрация, C_i – безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень загрязнения воздуха i-м веществом к степени загрязнения воздуха диоксидом серы.

Значения C_i равны 0,85; 1,0; 1,3 и 1,5 соответственно для 4, 3, 2 и 1 классов опасности вещества.

ИЗА показывает, какому уровню загрязнения атмосферы (в единицах ПДК диоксида серы) соответствуют фактическинаблюдаемые концентрации m веществ в городской атмосфере, т.е. показывает, во сколько раз суммарный уровень загрязнения воздуха превышает допустимое значение по рассматриваемой совокупности примесей в целом.

Чтобы значения I(m) были сравнимы для разных городов или за разные интервалы времени в одном городе, необходимо рассчитывать их для одинакового количества (m) веществ. Для этого предусматривается особый подход к расчету ИЗА. По парциальным значениям I_i для отдельных примесей вначале составляется вариационный ряд, в котором I₁>I₂>…>I_m. Далее рассчитывается I(m) для заданного и одинакового числа m. Из анализа данных наблюдений за загрязнением атмосферы получено, что в атмосфере городов России имеется 4-5 веществ, которые определяют основной вклад в создание высокого уровня загрязнения. Поэтому обычно принимается m=5.

В соответствии с существующими методами оценки среднегодового уровня, загрязнение считается низким, если ИЗА ниже 5, повышенным при ИЗА от 5 до 6, высоким при ИЗА от 7 до 13 и очень высоким при ИЗА равном или больше 14.

Для разовых концентраций примесей имеется еще два критерия качества воздуха: НП – наибольшая повторяемость превышения ПДК разовой из данных для всех веществ, измеряемых в городе.; СИ – стандартный индекс, наибольшая измеренная за короткий период (20 минут) концентраация вещества, деленная на ПДК. При СИ больше 10 (ПДК превышено более чем в 10 раз) загрязнение характеризуется, как очень высокое.

Критерии оценки воздуха