авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Атмосферного воздухаприволжского федерального округа

-- [ Страница 2 ] --

При составлении картызагрязнения атмосферного воздухаПриволжского Федерального округанеобходимо использовать следующуюинформацию:

  1. данные о масштабахнегативного воздействия на атмосферныйвоздух территории ПФО и прилегающихрегионов;
  2. климатическиеданные о характере атмосферных процессов,влияющих на условия рассеяния;
  3. картографическаяоснова.

В качестве основногоисточника информации о масштабахнегативного воздействия в населенныхпунктах были использованы Государственные(региональные и федеральные) доклады осостоянии окружающей природной среды.Поингредиентное обобщениепредоставляемой информации, как правило,заключается в характеристике выбросовосновных групп ЗВ: взвешенные вещества,диоксид серы, оксиды азота, оксидыуглерода, предельные и непредельныеуглеводороды. В качестве основноговещества в группе «оксиды азота» взятдиоксид азота, в группе «оксиды углерода»– монооксидуглерода, в группе «предельныеуглеводороды» - метан, в группе«непредельные углеводороды» - бензол.Необходимо отметить, что спецификаисточников выделения взвешенных веществ ватмосферу (в основном неорганизованныеплощадные) делает невозможным объективныйучет выбросов данных ЗВ, и как следствиепостроение карты полей концентраций.Опасность данных ЗВ определяется нестолько особенностями производственнойспециализации территории, сколькораспаханностью и залесенностью.

Согласно моделирассеяния примеси в атмосфере В.А.Петрухина и В.А. Вишенского концентрациязагрязняющего вещества в заданной точкеопределяется при учете источников егоэмиссии на расстоянии до 1000 км. Такимобразом, для определения уровнязагрязнения атмосферы на территории ПФОдолжны быть учтены выбросы от населенныхпунктов, расположенных на его территории, атак же от крупных источников выбросов,расположенных на территории Южного,Северо-Кавказского, Центрального,Северо-Западного федеральных округов,Свердловской и Челябинской области,северо-западной части Казахстана(Западно-Казахстанская, Атырауская,Актюбинская области). Отказ от учетаисточников выбросов, расположенных натерритории Западно-Сибирской равнины,основан на принятом автором допущении онезначительности их вклада в загрязнениеатмосферы ПФО в связи с барьерной функциейУральских гор в сочетании с преобладаниемзападного переноса воздушных масс.

Вся собраннаяинформация о выбросах загрязняющихвеществ и степени атмосферногозагрязнения относится к периоду с 1999 по 2006гг. В связи с тем, что расчетсреднемноголетних значений выбросов заданный период был невозможен из-занедостаточного объема информации, забазовый год, на основании данных которогобыла построена карта, был взят 2002 г.Необходимо отметить, что существеннойпроблемой применения Государственныхдокладов, как источника информации,является отсутствие единой системы сбора,обработки и предоставления информации, чтовлечет за собой существенные различия вобъемах и качестве предоставляемых данныхгод от года и от региона к региону.

Многолетние данные охарактере атмосферных процессов (высотаслоя перемешивания и преобладающиенаправления ветра) были определены припомощи научно-справочные издания,публикуемые подчиненными, либо тесносотрудничающими с Росгидрометом научнымиучреждениями. При этом недостающие данныео высоте слоя перемешивания были полученыпосредством интерполяции имеющихсязначений для 23 населенных пунктов спостроением карты высоты слояперемешивания.

В качествекартографической основы была взятасистема границадминистративно-территориального деленияи гидрографическая сеть (реки 1 и 2 порядка)карты Приволжского федерального округамасштаба 1:1250000. Данная картографическаяоснова была получена посредством переводаизображения из растрового в цифровой вид сиспользованием программного продукта MapInfoProfessional.

В качествеинтегрального показателя загрязненияатмосферы был использован комплексныйиндекс загрязнения атмосферы. Дляхарактеристики среднегодовогозагрязнения была использована модель,предложенная В.А. Петрухиным и В.А.Вишенским. Несложная формула позволиларассчитывать средние значенияконцентраций по слою перемешивания, исходяиз допущения об их равномерномраспределении в пределах этого слоя(1):

8

С=(4QiPi/RiUH)*((U/Ri)+1)(1)

i=1

где:

С - средняя концентрациявещества (мг/м3)в слое перемешивания H; Pi - повторяемостьнаправления переноса в i-ом секторе (в доляхединицы); Qi -мощность источника загрязнения (тыс. т/год);Ri - расстояниеот источника до контрольной точки (км); U -скорость ветра в слое перемешивания(км/сут.); H - высота слоя перемешивания (км); - времяприсутствия примеси в атмосфере,определяющееся интенсивностью процессовхимической трансформации и осаждения(сут.).

Авторами даннойметодики применительно к условиямумеренного пояса Евразии были предложеныследующие константы по времениприсутствия примеси в атмосфере: = 120 суток для оксидауглерода, 5 суток для углеводородов ивзвешенных частиц, 2 суток для диоксидасеры и 0,7 суток для диоксида азота; U = 400км/сут.

Опытным путем (переборвариантов) определено, чтоудовлетворительная сходимость расчетныхрезультатов с данными мониторингаполучается при исключении участковтерриторий, удаленных от учтенныхисточников выбросов на расстояния более5км. Исходя из имеющихся данных о выбросах,был выполнен расчет по 5 загрязняющимвеществам: оксид углерода, диоксид азота,диоксид серы, метан, бензол.

Повсеместноераспространение источников, значительныеобъемы выбросов и продолжительное времяприсутствия в атмосфере сформировалипредпосылки для равномерно повышенного повсей территории уровня загрязненияоксидом углерода.

Специфика образованияоксидов азота (окисление атмосферногоазота при высоких температурах) привела кформированию пяти основных ареаловзагрязнения данной примесью: Нижнекамский,Самарский, Центрально-Башкирскийнефтеперерабатывающие, Нижегородскиймногофункциональный и Орско-Новотроицкийметаллургический.

Вследствиенеоднородного распространения впространстве источников выбросов диоксидасеры, а также относительнонепродолжительного времени присутствия ватмосфере (2 суток), сформироваласьхарактерные ареалы загрязнения:Нижегородский, Центрально-Поволжский,Нижнекамский и Уфимско-Орский.

Около 37% выбросовнелетучих углеводородов приходится наПермский край. Особенностью ихрасположения является привязанность кгазокомпрессорным станциям, пунктамнефтедобычи и нефтепереработки. Длябольшей части территории расчет рассеяниявыбросов летучих органических соединений(в перерасчете на бензол) показалотсутствие превышений ПДК уже нарасстоянии 5 км от источника выбросов понаправлению преобладающегопереноса.

На основании данных оконцентрациях ЗВ в атмосферном воздухе, вдальнейшем были определены значения КИЗА взаданных точках.

Полученные результатыможно комментировать следующимобразом:

  • в малонаселенныхрайонах, удаленных от значимых источниковвыбросов, в данном масштабе карты индексызагрязнения не превышают 2 и практическисоответствуют природному фону.
  • несколько болеевысокий фон (КИЗА от 2 до 5) формируется впределах заселенной, экономическиосвоенной территории ПФО, в т.ч. близ такихгородов, как: Оренбург, Саранск, Пенза,Ульяновск, Сызрань, Чебоксары, Чайковский,Чернушка, Куеда, Чусовой (Пермский край).
  • Повышенный уровеньзагрязнения (КИЗА до 10) характерен длявосточно-башкирского, уфимского,орско-новотроицкого ареалов загрязнения иокрестностей гг.Казань, Ижевск, Киров иКирово-Чепецк, Пермь, Балаково.
  • Высокий уровеньзагрязнения (в центре ареала КИЗА более 10)имеет место на территории Нижнекамской,Самарской и Нижегородской промышленныхзон, а так же близ г.Саратова.

Таким образом, можноотметить, что довольно разнообразнаяпроизводственная специализациятерритории ПФО привела к формированиюразличных для каждого ЗВ ареаловзагрязнения. В некоторых случаях имеломесто наложение их друг на друга, и какследствие выделение территорий сповышенным уровнем КИЗА. Тем не менее,каждая территория с повышенным КИЗА будетхарактеризоваться специфическимкачественным составом загрязнения.

3. Расчет икартографическое представлениезагрязнения атмосферного воздухатерритории ПФО от междугороднегоавтотранспорта. Дляопределения масштабов эмиссии ЗВ и уровнейзагрязнения, формирующихся вдольмеждугородних автотрасс, былииспользованы методы математическогомоделирования.

Используемые прирасчете выбросов значения интенсивноститранспортного потока, определялись наоснове натурных обследований, проведениекоторых осуществлялось по схеме, согласносуществующим методикам и стандартам впериод с мая по август 2004года. Схемарасположения пунктов наблюдения приведенана рис. 2.

 Схемарасположения точек наблюдения заинтенсивностью -1

Рис.2. Схемарасположения точек наблюдения заинтенсивностью транспортного потока намеждугородних автодорогах Приволжскогофедерального округа

Для характеристикидорог, на которых натурные замеры непроводились, был использован методаналогов. Согласно СНиП 2.05.02-85 «Автодороги»при помощи коэффициента приведениявыбросы от всех категорий автотранспортабыли сведены к одному типу (легковойавтомобиль). Необходимые для расчетарассеяния автотранспортных выбросов,характеристики скорости и преобладающегонаправления ветра были определены поближайшим метеостанциям, согласнопубликуемым научно-справочнымизданиям.

Для расчета объемовэмиссии ЗВ от междугороднихавтотранспортных потоков была применена«Методика определения выбросовавтотранспорта для проведения сводныхрасчетов загрязнения атмосферы городов».Согласно данной методики, выброс i-гозагрязняющего вещества Мli определялся поформуле (2):

q =(Nkn*mlik*a)/ln(2)

где:

q -мощность эмиссии ввоздушную среду ЗВ на конкретном участкедороги, г/км*час.

m’lik – пробеговый выбросi-го загрязняющего вещества автомобилем k-йрасчетной группы, г/км;

ln – длинаn-го перегона входного или выходногонаправления, км;

Nkn –интенсивность движения автомобилей k-йрасчетной группы на n-ом перегоне входногои выходного направления, авт/час;

- коэффициент выбросов ЗВ взависимости от скорости движения.

Средняя скоростьдвижения транспортного потока былапринята равной 90 км/час. Выброс ЗВопределялся для расчетного участка дорогидлиной 1 км.

В дальнейшем, наосновании полученных значений выбросов ЗВот междугородних автодорог был произведенрасчет рассеяния примеси. Расчетконцентраций ЗВ был проведен длятерриторий, расположенных на удалении откромки дорожного полотна на расстоянии 100метров. В основу расчета была положенамодель Гауссового распределения ватмосфере ЗВ, поступающих в атмосферу отавтотранспорта, приведенная в«Рекомендациях по учету требований поохране окружающей среды припроектировании автодорог и мостовыхпереходов» (3):

C=(2q/(2**V*sin))+F(3)

где:

-концентрация данноговида загрязнения в приземной частиатмосферы, г/м3;

q -мощность эмиссии ввоздушную среду ЗВ на конкретном участкедороги, г/м.с.;

-стандартное отклонение Гауссовогорассеивания в вертикальном направлении,м;

V-скорость ветра,преобладающего в расчетные месяцы летнегопериода,м/с;

-угол,составляемый направлением ветра к трасседороги. При угле от 90 до 30 градусов скоростьветра следует умножать на синус угла, при угле менее 30градусов - коэффициент 0,5;

F -фоновая концентрациязагрязнения воздуха, г/м3.

В дальнейшем, наосновании полученных расчетным путемконцентраций, автором были определенызначения «добавочного» КИЗА, формируемоговыбросами междугороднего автотранспорта.При этом, для группы ЗВ «оксиды азота» ПДКбыла взята для диоксида азота (как болеестрогая), а для группы углеводородов – для бензина. Такимобразом, значения добавочного КИЗА,формируемого выбросами вблизимеждугородних автотрасс, были определены ипоказаны на рис.3 на основании учетаконцентраций 6 загрязняющих веществ:оксида углерода, диоксида азота, диоксидасеры, бензина, формальдегида ибенз(а)пирена.

 Рис. 3. Значениядобавочного КИЗА, сформированноговыбросами от-3

Рис. 3. Значениядобавочного КИЗА, сформированноговыбросами от автодорог.

Как видно из рис.3,наибольшие значения добавочного КИЗА(более 0,6) характерны для участковфедеральной автодороги М-7 «Волга»п.Красная Горка – г.Нижний Новгород – г.Чебоксары иг.Елабуга –г.Пермь, участка автодороги г.Цивильск– г.Ульяновск.Для участков дороги «Волга» п.КраснаяГорка –г.Нижний Новгород – г.Чебоксары и автодороги г.Цивильск– г.Ульяновскведущие роли в формировании добавочногоКИЗА более 0,6 приходится на высокуюинтенсивность дорожного движения и малыйугол между преобладающим направлениемветра к трассе. Необходимо отметить, чтосонаправленность вектора трассы ипреобладающего направления ветра взначительной степени ухудшает условиярассеяния.

Факторами формированиявысоких уровней загрязнения для участкаавтотрассы г.Пермь – г.Елабуга, наряду с высокойинтенсивностью транспортного потока исонаправленностью преобладающихнаправлений ветра с вектором трассы, сталинеблагоприятные метеорологическиеусловия рассеяния (преобладающая скоростьветра и интенсивность солнечнойрадиации).

Значения добавочногоКИЗА от 0,3 до 0,6 характеризуют: участкиавтотрассы М-7 «Волга» г.Чебоксары – г.Казань – г.Елабуга иавтотрассы М-5 «Урал» г. Бавлы – г.Уфа; участковфедеральных автодорог Р-175 г.Йошкар-Ола– г.Казань, Р-158г.Нижний Новгород – г.Арзамас, г.Пенза – г.Саратов, отрезкадорог соединяющих г.Чебоксары – г.Йошкар-Ола – г.Киров, г. Арзамас– г.Муром,г.Саратов –г.Уральск, г.Оренбург – г.Уральск,г.Ульяновск- г.Сызрань. В большинствеслучаев, данные участки дорогхарактеризуются относительно невысокойинтенсивностью транспортного потока, нонеблагоприятными для рассеяния условиями.

Участки автодорог созначениями добавочного КИЗА менее 0,3, вцелом характеризуются относительноневысокой интенсивностью дорожногодвижения и благоприятными условиями длярассеяния (скорость ветра, интенсивностьсолнечной радиации, угол междупреобладающим направлением ветра ивектором трассы около 80 градусов).Исключение составили участки дорогг.Елабуга –г.Уфа – г.Аша,г.Бавлы –г.Самара, Г.Волгоград – г.Сызрань – г.Пенза, г.Сызрань– г.Саратов,где относительно высокая интенсивностьдорожного движения компенсируетсяблагоприятными условиями для рассеянияЗВ.

4. Составление,верификация и анализ содержания картзагрязнения атмосферного воздухатерритории ПФО. Анализдинамики объемов выбросов, как фактороватмосферного загрязнения показал, что запериод с 1997 по 2007 гг. выбросы загрязняющихвеществ от стационарных источниковснизились в 1,2 раза. Средние значениявыбросов за данный период наиболее близкик значениям выбросов в 2002г. Распределениеобъемов выбросов внутри региона выглядитследующим образом: почти треть валовыхвыбросов загрязняющих веществ отстационарных источников приходится наОренбургскую область, еще до 45% – суммарно наПермский край, Республику Башкортостан,Республику Татарстан и Самарскую область.Однако при анализе удельных выбросов(тонн/км2 итонн/чел) соотношение несколькоизменяется. Так, к упомянутому выше спискуприсоединяется Удмуртская республика судельными выбросами почти равными позначению выбросам на территорииОренбургской области (4,5 и 4,7 тонн/км2,соответственно).

Неоднородностьэкономического развития, различнаяпроизводственная специализация привела кформированию разных по структуре выбросов.В процессе анализа были выделены следующиетипы структуры выбросов: многокомпонентныйтранспортно-промышленный,нефтехимический, газотранспортный,металлургический. Каждый типструктуры выбросов характеризуетсяопределенными соотношениями междупреобладающими веществами и, какследствие, специфическими особенностямиуровня и структуры загрязнения.

При картографическомсложении характеристик состоянияатмосферного воздуха, сформированныхвыбросами от стационарных и передвижныхисточников, преследовалась цельувеличения информативности карты за счетобъединения характеристик в одномизображении. В качестве метода верификациии дополнения полученных расчетным путемзначений КИЗА, на карту способом значковбыла нанесена имеющаяся информация обобъемах выбросов и значениях КИЗА поданным мониторинга на территории городов.Для характеристики условий рассеяния ипоказа значений поингредиентныхпоказателей загрязненности воздуха былиприменены карты-врезки с изолиниями изначками. Условия рассеяния примеси ватмосфере отражены через потенциалзагрязнения атмосферы (ПЗА). На территорииПриволжского федерального округа,согласно Э.Ю. Безуглой, выделено 3 зоны ПЗА:умеренного (2,4-2,7), повышенного (2,7-3,0) ивысокого (3,0-3,3). Таким образом, на рис.4 водном картографической изображении былиобъединены характеристики состоянияатмосферного воздуха, факторы загрязненияи рассеяния:

В ходе анализаполученного картографическогоизображения появляется ряд актуальныхвопросов: объективность использованиямодели рассеяния, роль природных факторовв формировании ареалов загрязненияатмосферы, возможность дальнейшегопрактического применения полученнойинформации.

Анализ карты (рис. 4)показал, что полученные путеммоделирования значения КИЗА в большинствеслучаев совпадают с данными мониторинга.Для 12 из 33 анализируемых населенныхпунктов значения КИЗА, полученныерасчетным путем совпадают с таковымисогласно данным мониторинга спогрешностью до 0,5. Еще для 5 городоврасчетные значения КИЗА характеризуютсянезначительными отклонениями (в пределах1,5). 8 населенных пунктов характеризуютсярасхождением расчетных значений КИЗА сКИЗА по данным мониторинга до 3.Значительные расхождения в значениях КИЗАотмечаются для гг. Киров, Кирово-Чепецк,Балаково, Чапаевск (до 5) и Арзамас,Краснокамск, Нижнекамск, Салават (до 14). Этообъясняется тем, что основная доля взагрязнении атмосферы данных городовприходится на специфические ЗВ.

Для статистическогоподтверждения достоверности полученныхрезультатов были использованы критерий2 и определен ранговый коэффициенткорреляции. При степени свободы 32 2 полученный расчетным путем во многораз превышает 2 критический, чтосвидетельствует о достоверностиполученных результатов. В свою очередь,коэффициент ранговой корреляции СпирменаRs получился равным 0,55, что свидетельствуето средней тесноте связи. Данное значениепревышает критическое значениекоэффициента ранговой корреляции пристепени надежности 0,999. Таким образом,данная связь характеризуется как высокаязначимая корреляция.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.