Диагноз и прогноз уровня загрязнения атмосферы

Дьяков, Сергей Александрович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Диагноз и прогноз уровня загрязнения атмосферы
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Диагноз и прогноз уровня загрязнения атмосферы"

На правдйрукописи

ДЬЯКОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ДИАГНОЗ И ПРОГНОЗ УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ (на примере г. Воронежа)

25.00.36 - Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Воронеж 2004

Работа выполнена в Воронежском военном авиационном инженерном институте

Научный руководитель: кандидат географических наук, доцент

Назаренко Александр Васильевич

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Смольянинов Владимир Митрофанович

доктор геолого-минералогических наук, профессор Косинова Ирина Ивановна

Ведущая организация: Воронежский государственный технический

университет, кафедра «Промышленной экологии и обеспечения безопасности жизнедеятельности»

Защита состоится «1» июля 2004 г. в 11 ч. на заседании диссертационного совета К 215.007,01 при Воронежском военном авиационном инженерном институте по адресу: 394064 г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54 «а»

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Воронежского военного авиационного инженерного института.

Автореферат разослан чЗ$л -м-<=г~е. 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат географических наук,

доцент СИ^я " В.П. Закусилов

/7622

Актуальность работы. Одной из важных задач по охране окружающей среды является защита воздушного бассейна от чрезмерного загрязнения в результате хозяйственной деятельности человека. По сравнению с другими составляющими среды обитания человека, атмосфера обладает большей пространственной мобильностью и загрязняется наиболее быстро.

В проведённых ранее работах большое внимание уделялось диагнозу уровня загрязнения атмосферы, а именно, районированию территорий городов, регионов по степени экологической напряжённости на воздушный бассейн. Прогнозу же уровня загрязнения атмосферы уделялось мало внимания. Вместе с тем, прогноз позволяет предвидеть изменения уровня загрязнения атмосферы и дать время для принятия мер по предотвращению неблагоприятных последствий.

Актуальность исследования определяется тем, что при оценке предстоящего уровня загрязнения воздушного бассейна необходимо знать значение концентрации загрязняющего вещества в воздухе, для того чтобы принимать меры по уменьшению или увеличению выбросов данной примеси в атмосферу. В связи, с чем в работе разработана методика прогноза уровня загрязнения атмосферы с учётом физико-географических условий, классов синоптических ситуаций, сезонов года, локальных особенностей, которая позволяет повысить качество оценки геоэкологического состояния воздушного бассейна и разработать эффективные мероприятия по охране чистоты атмосферы.

Целью работы является исследование влияния аэросиноптических и метеорологических условий на накопление и рассеяние антропогенных примесей в атмосфере и разработка методики прогноза концентраций загрязняющих веществ.

Данная цель достигается решением следующих задач:

- выявлением закономерностей пространственно-временного распределения антропогенных примесей в связи с работой основных источников загрязнения воздушного бассейна района г. Воронежа;

- анализом физико-географических, метеорологических и синоптических условий способствующих загрязнению и самоочищению атмосферы;

- установлением метеорологических и синоптических условий способствующих высокому уровню загрязнения атмосферы;

- разработкой классификации синоптических ситуаций, определяющих процессы накопления и рассеяния антропогенных примесей в атмосфере;

- выявлением взаимосвязей между значениями концентраций антропогенных примесей и параметрами атмосферы;

- разработкой прогноза концентраций антропогенных примесей при различных классах синоптических ситуаций в тёплый, переходный и холодный периоды;

- формированием методических рекомендаций по оценке и прогнозированию уровня загрязнения атмосферы применительно к исследуемой территории.

Объектом исследования является экологическое состояние воздушной среды г. Воронежа.

Предметом исследования являются аэросиноптические и метеорологические условия загрязнения воздуха, определяющие концентрацию загрязняющих атмосферу веществ.

В качестве исходных данных использовались аэросиноптические материалы, дневники погоды за 1990-1999 г.г., данные по загрязнению атмосферного воздуха города Воронежа за 1990-1999 г.г. постов наблюдения № 1, 7, 8, 9, 10, данные о выбросах, выработки и расхода электроэнергии предприятий города Воронежа (1989-2001 гг.). Рассматривалось около 42000 случаев замеров на определение антропогенных примесей в атмосфере. В каждый случай вошли данные наблюдений концентраций по 10 антропогенным примесям (пыли (РЬ), сажи (вА), угарного газа (СО), оксида азота (N0), двуокиси азота (ЫОг), сернистого ангидрида (БОг), аэрозоля серной кислоты (Н2803), аммиака (МН3), формальдегида (БО), фенола (РЕ)) и значения метеорологических величин (температуры воздуха (7), относительной влажности (/), направления и скорости ветра (у) у земли) за 7, 13, 19 часов. Дополнительно привлечены данные о параметрах задерживающих слоёв (инверсий температуры) в эти дни.

Основным методом исследования выбран физико-статистический метод. Научная новизна работы заключается в том, что впервые для г. Воронежа:

- выявлены закономерности пространственно-временного распределения концентраций отдельных примесей в воздушном бассейне г. Воронежа;

- выявлены метеорологические условия, благоприятные для рассеивания и накопления антропогенных примесей на территории г. Воронежа;

- проведена типизация синоптических ситуаций, определяющих уровень загрязнения атмосферы;

- определены процессы формирования повышенных концентраций антропогенных примесей в различные сезоны года;

- предложены прогностические уравнения регрессии для определения концентраций отдельных примесей в различные сезоны года по классам синоптических ситуаций;

- разработаны практические рекомендации по оценке и прогнозированию уровня загрязнения атмосферы.

Теоретическая значимость.

В работе разработан способ прогнозирования уровня загрязнения атмосферы, позволяющий определить значения концентраций конкретных загрязняющих веществ, в зависимости от времени года, суток, аэросиноптических условий и параметров атмосферы.

Практическая ценность.

Выполненная работа направлена на повышение качества оценки экологического состояния урбанизированных территорий на основе использования предложенной методики прогноза уровня загрязнения атмосферы в целях повышения эффективности охраны чистоты воздушного бассейна, на примере г. Воронежа.

оценки успешности прогностических зависимостей, удовлетворительным согласованием в частных случаях полученных результатов с данными, рассчитанными по известным методикам, и достаточно высокими значениями критериев успешности для количественных прогнозов (г = 0,45-5- 0,95) и альтернативных прогнозов ¡7 = 70*91 %, при оценке разработанной методики на независимом материале.

На защиту выносятся:

- особенности пространственно-временного распределения концентраций антропогенных примесей в воздушном бассейне города Воронежа;

- выявленные для каждой примеси метеорологические и аэросиноптические условия, способствующие загрязнению воздушного бассейна;

- классификация синоптических ситуаций, определяющих условия накопления и рассеяния антропогенных примесей в атмосфере;

- методические рекомендации по оценке и прогнозированию уровня загрязнения атмосферы урбанизированных территорий;

Материалы диссертации используются при преподавании дисциплин: «Экология», «Безопасность жизнедеятельности» в Воронежском военном авиационном инженерном институте; «Региональная экология», «Прикладная экология», «Экологическое картографирование» в Воронежском государственном педагогическом университете, а также в деятельности «Управления по охране природы по Воронежской области». По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 4 работы без соавторов; материалы исследования отражены в четырёх научно-исследовательских работах II и III категорий Воронежского военного авиационного инженерного института.

Личный вклад автора заключается в сборе и статистической обработке исходных данных, в проведении исследований по теме диссертационной работы, анализе результатов, формулировании выводов и разработке практических рекомендаций по оценке и прогнозу уровня загрязнения атмосферы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 7 -приложений. Объем работы составляет 180 страниц машинописного текста, включает 35 таблицы и 170 рисунков. Список литературы, использованной в работе, состоит из 120 наименований на русском и иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, цель и содержание поставленных задач, определены объект и предмет исследования, положения, выносимые на защиту, указан метод исследования.

В первой главе дан обзор исследований по изучению и оценке уровня загрязнения атмосферы. Проведён анализ методов прогноза уровня загрязнения атмосферы, использованных на практике подразделениями Росгидромета, определены проблемы, намечены пути их решения.

Интенсивное развитие промышленности, транспорта, энергетики и других отраслей народного хозяйства приводит к повышению загрязнения воздуха в городах. Определённые погодные условия (наличие штилей, слабых ветров, приземных и приподнятых инверсий, туманов) также способствуют накоплению вредных примесей в воздухе.

Проблема чистого воздуха является одной из самых острых и сложных задач на современном этапе. В настоящее время разработаны и апробированы методы оценки метеорологического потенциала загрязнения атмосферы, прогноза уровня её загрязнения над городами, районами и регионами. В их основе лежат синоптико-статистические, физико-статистические и в отдельных случаях гидродинамические методы.

Уровень загрязнения атмосферы определяется двумя главными факторами: содержанием и количеством антропогенных выбросов и аэросиноптическими, метеорологическими условиями, способствующими их накоплению и рассеиванию.

В данной главе представлен анализ ранее проводимых исследований по оценке влияния климатических, аэросиноптических и метеорологических условий на уровень загрязнения атмосферы, который характеризуется интегральным показателем Р, определяющим общее состояние загрязнения воздуха в городе. Этой проблемой активно занимались Э.Ю. Безуглая, М.Е. Берлянд, Л.И. Елекоева, Л. Р. Сонькин и др.

Параметр Р оценивает отношение количества существенно повышенных концентраций примесей к общему числу измерений в течение дня [РД 52.04.306-92], но не указывает значения концентраций загрязняющих веществ в атмосфере. Загрязняющие вещества имеют различную природу происхождения и химические свойства. Под влиянием аэросиноптических и метеорологических условий происходит перераспределение их концентрации в воздушном бассейне.

Обоснована необходимость проведения исследования по следующим положениям:

- оценке влияния двух главных факторов, определяющих уровень загрязнения

атмосферы;

- разработки краткосрочного прогноза концентраций загрязняющих веществ.

Во второй главе представлена характеристика выбросов антропогенных

веществ и проведён анализ их влияния на уровень загрязнения воздуха города Воронежа.

На примере города Воронежа показана связь физико-географических условий и структуры промышленных районов города Воронежа с локальным уровнем загрязнения атмосферы.

шшш

О - АО «Воронежшина» О -ТЭЦ-1 О - АО «Воронежсинтезкаучук» • -ТЭЦ-2 | № X | - пост наблюдения за загрязнением воздуха (ПНЗ)

Рис. 1. Зоны влияния выбросов по основным предприятиям г. Воронежа.

ВЫБРОСЫ ВЕЩЕСТВ за 2001 г.

40,000

^ 71

. 35,000 и 30.000£ 25,000 3 20,000 15,000 3 10,000 И 5,000

0,000

Твердые Бог СО N02

[М Выброшенных в атмосферу □ Уловленные и обезвреженные |

Рис. 2. Валовые выбросы основных загрязняющих веществ по г. Воронежу за 2001 год.

Левобережный район города Воронежа с экологической точки зрения считается наиболее неблагоприятным. Большинство крупных предприятий, таких как ТЭЦ-1, АО "ВАСО", "Воронежсинтезкаучук", "Воронежшина", "Рудгормаш" построены без учета розы ветров, что создает напряженную обстановку в ряде жилых массивов. Рельеф левобережной части города, высота которого ниже правобережной, плохая проветриваемость, непосредственная близость водохранилища усиливают неблагоприятное воздействие выбросов загрязняющих веществ на качество атмосферного воздуха. Так, например, зона влияния выбросов диоксида азота от ТЭЦ-1 распространяется за пределы городской черты в радиусе 23 км, что характерно для трансграничного переноса загрязняющих веществ в атмосфере (рис, Л). Влияние завода по производству синтетического каучука (АО «Воронежсинтезкаучук») ощущается в центральной части города и распространяется на 19 км. Выбросы сажи от источников загрязнения на АО "Воронежшина" достигают территории в радиусе 5 км от предприятия.

Анализ выбросов по отраслям промышленности и основным загрязняющим веществам в атмосферу г. Воронежа позволяет сделать следующие выводы:

• максимальные выбросы среди отраслей промышленности по всем загрязняющим вещества приходятся на электроэнергетику и машиностроение, причём при сравнении электроэнергетики с общим суммарным выбросом всех остальных отраслей, она лидирует и превышает суммарный выброс в среднем по БОг, N02 и твёрдым веществам на 60-80 %;

в улавливаются и обезвреживаются в большей степени твёрдые вещества (90%), меньше всего 802, СО (2-11%) (рис. 2.);

• больше всего за год выбрасывается твёрдых веществ, 802, N02, СО, являющихся основными загрязняющими веществами;

• большая часть валовых выбросов пыли и N02 в атмосферу города среди предприятий города приходится на ТЭЦ-1 ОАО «Воронежэнерго»: по пыли -80 %, по N02 -10 % (49 % от доли промышленности);

• валовой выброс загрязняющих веществ в атмосферу г. Воронежа за год

постепенно растет, начиная с 1998 года.

В целях нахождения зависимости концентраций примесей от влияния промышленного комплекса города Воронежа была проанализирована работа около 40 основных предприятий г. Воронежа в период с 1989 по 2001 год. В качестве характеристики работы предприятий использовались месячные и годовые значения потребляемости и выработки электроэнергии, а также значения выбросов в атмосферу.

В результате было установлено, что концентрации основных примесей, наблюдаемых на ПНЗ, наиболее зависимы, по сравнению с остальными рассматриваемыми предприятиями, от работы ТЭД-1, ТЭЦ-2, "Воронежсинтезкаучук", "Воронежшина". Так, например, при рассмотрении годовых изменений выработки электроэнергии на ТЭЦ-1 и годовых распределений концентраций пыли, двуокиси азота и сернистого ангидрида (измеренных на ПНЗ) при различных осреднённых периодах времени прослеживались определённые зависимости, подтверждающие данный факт следующими закономерностями:

- концентрации пыли после 1993 года в тёплое полугодие ниже, чем до 1993 года, т. к. выработка электроэнергии на ТЭЦ-1 в это время значительно уменьшилась;

- распределение концентрации N02 в холодное полугодие согласуется с распределением выработки электроэнергии, в теплое полугодие выбросы ИОг, в основном, связаны с интенсивностью автотранспорта и не согласуются с ТЭЦ-1;

- годовой ход концентрации БОг согласуется с выработкой электроэнергии от ТЭЦ-1 в течение всего года, имея максимальные значения в холодное полугодие и минимальные - в тёплое.

При рассмотрении межгодовых изменений между концентрациями примесей и работой основных предприятий прослеживается достаточно тесная связь, объясняющая максимальные и минимальные среднегодовые значения концентраций загрязняющих веществ. Так, например, резкий спад в выработке электроэнергии и суммарных выбросов ТЭЦ-1 согласуется с минимальными значениями концентраций в 1993 году (рис. 3.).

Рост с 1994 года выбросов автотранспорта и уменьшение темпа падения выбросов, а также выработки или потребляемости электроэнергии, на большинстве предприятий согласуется с увеличением концентраций примесей, измеренных на ПНЗ. Так, например, увеличение концентрации СО на 1999 г. пор сравнению с 1994 г. составил 30 %, N02 -18 %, 802 - 30 %, сажи - 60 %, аммиака - 30 %.

В третьей главе проведён анализ пространственно-временного распределения концентраций загрязняющих веществ в различных районах города Воронежа за десять лет; выявлены метеорологические условия, влияющие на концентрацию отдельных антропогенных примесей; исследована зависимость концентраций загрязняющих веществ от синоптических ситуаций и предложена классификация синоптических ситуаций благоприятных для накопления и рассеяния примесей; выявлены метеорологические и синоптические условия, определяющие высокий уровень загрязнения атмосферы.

а)

-электроэнергия

-выбросы в атмосферуру, т

О,

„

1 О.

3* о,

о,

25 20 15

^ \ _......._ / Г _ '

> Д XV / Г •

У -

—,—1—|—|—|—|—|—|—|—|—|—

10 500 ■10 000 у

9 500 9 000

о £

8 000 7 500 7 000 6 500 6 000

б)

-N02 —«—электроэнергия -а—выбросы в атмосферуру, т

Т 10 500

-■ 10 000 1

■9 500 £

■ 9 000 * о

■ 8 500 $

■ 8 000 & X

■7 500

••7 000 У

■ 6 500 ¡5

-■6 000

в)

-вог —»—электроэнергия —*— выбросы в атмосферуру, т

о?4 # с# <# <Ф <#

Рис.3. Зависимость среднегодовых концентраций загрязняющих веществ от годовых значений выработки электроэнергии и суммарных выбросов в атмосферу ТЭЦ-1. а) - пыль; б) - двуокись азота; в) - сернистый ангидрид

а) N02

^-пмтв. 1 -»— Пост 1а 7 -+-Псст1а8 -и-ПостК! 9 -»—ПастКз 101 Я, иг/и 3

б) _БОа_

р-»—Пост№1 -*~ПостМа7 —^ПостЫзВ -*-Пост№9 -НИ— ПостКаЮ) Я, мг/м 3

в) пыль

|-<—Пост№ 1 -»—Пост №7 Пост№8 -и—Пост№9 —ж—ПостИз 10 | Я, МГ/М3

0.60 т-

Рис. 4. Годовой ход концентраций загрязняющих веществ (ч) на различных ПНЗ а) - двуокись азота б) - сернистый ангидрид; в) - пыль.

В различных районах города по данным за десять лет были составлены графики годового и суточного хода концентраций примесей в атмосфере.

В течение всего года повышенные концентрации практически по всем примесям, за исключением концентрации формальдегида в тёплый период года, отмечаются в южной части города (ПНЗ-1, 7). В годовом ходе СО, N0, Ш2 и формальдегида прослеживается два основных максимума: весенний (апрель-май) и осенний (август-октябрь) (рис. 4 а). Содержание в воздухе БОг, аэрозоля Н2803 имеет наибольшие значения в холодный период года с максимумом в феврале (рис. 4 6). Концентрации сажи, ЫН3, фенола имеют повышенные значения в тёплое время с максимумами в сентябре-октябре. Повышенные концентрации пыли отмечаются в тёплый период года (май - октябрь), с резким увеличением в начале весны (рис. 4 в).

Суточный ход представлен средней разницей между концентрациями иримеси во вторую и первую половины дня для каждого района города и месяца.

Концентрации пыли, угарного газа, аммиака, фенола практически во все месяцы и по всем постам во второй половине дня выше, чем в первой, с наибольшим превышением в середине лета и начале осени. Концентрация сажи имеет максимумы в первой половине дня, однако в июле, сентябре, октябре отмечаются также максимумы во второй половине дня. Дневной ход концентрации N0, Ж)2 и БОг, из-за смещения днём выбросов к центру города, связан с максимальными значениями в первой половине дня в южной части г. Воронежа (ПНЗ-1, 7, 8), во второй половине дня с максимальными значениями концентраций данных веществ в центральной и северной части города (ПНЗ-9, 10). При этом максимальные концентрации N0, К02 и вОг по всем постам во второй половине дня наблюдаются в мае, июне и сентябре. Концентрации аэрозоля Н2§03 и формальдегида в течение дня практически не изменяются.

Изучение синоптических условий загрязнения атмосферы имеет большое значение для проведения работ по обеспечению чистоты воздушного бассейна в период неблагоприятных метеоусловий на территориях промышленных центров. Синоптическая ситуация в определенной степени отражает сложное совместное влияние ряда метеорологических факторов на уровень загрязнения атмосферы.

В представленной работе проведён анализ различных уровней загрязнения атмосферы в зависимости от синоптических ситуаций. Синоптические ситуации разделены на 5 классов (табл. 1).

Разделение синоптических ситуаций на классы позволило выявить синоптические и метеорологические условия, благоприятные для накопления и рассеяния антропогенных примесей. Было установлено, что по большинству примесей в тёплый период: максимальные при 1, 2, а также 5 классах, минимальные - при 4 классе (рис. 5 а); в холодный период максимальные концентрации отмечаются при 1 и 2 классах, минимальные - при 4 и 5 классе (рис. 5 6); в переходный период: максимальные - при 1 классе, минимальные при 3 и 5 классах (рис. 5 в). В течение всего года повышенные концентрации отмечаются при 1 и 2 классах, пониженные - при 3 и 4 классах, однако по отдельным примесям (пыль, фенол, аммиак) наблюдались максимальные концентрации при классах синоптических ситуаций, благоприятных рассеянию примесей, из-за совместного

Таблица 1.

Классификация синоптических ситуаций по условиям, благоприятным для накопления и рассеяния антропогенных примесей в атмосфере

1 КЛАСС 2 КЛАСС 3КЛАСС 4 КЛАСС 5КЛАСС

- СИНОПТИЧЕСКИЕ" СИТУАЦИИ

-центр - западная - восточная - центр - волновая

антициклона; периферия ^периферия циклона; деятельность на

- гребень стационарного антициклона; - зона тёплого холодном

антициклона; антициклона; - тыловая часть фронта; фронте;

- малоградиентное - тёплый сектор циклона или - зона - зона фронта

поле циклона; ложбины. холодного окклюзии по

повышенного - зона фронта фронта типу

или окклюзии по холодного;

пониженного типу тёплого; - стационарный

давления; заполняющийся

- многоцентровая циклон;

полоса - многоцентровая

повышенного барическая

давления; депрессия.

- барическая Л '

седловина.

1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Условия, Условия, Условия, Условия Условия

способствующие способствующие способствующие наиболее благоприятные

накоплению накоплению рассеиванию благоприятные как рассеиванию,

примесей в примесей в примесей. для так и накопления

атмосфере. атмосфере и их Адвекция рассеивания примесей. Связан

Стационарные увеличение за холода. примесей. с неактивными

условия. счёт Отсутствие Смена процессами.

Однородная трансграничного инверсий. воздушных Слабая адвекция

воздушная масса. переноса. Наличие масс. тепла или холода.

Наличие слабого Адвекция тепла. умеренного Наличие *' Наличие условий,

ветра, приземных Наличие, порывистого умеренных и как первого, так и

или низких адвективных ретра у земли и сильных четвёртого

приподнятых приземных или на . -высоте, осадков, класса.

инверсий. приподнятых умеренных сильного Наблюдается как

Устойчивая инверсий, густых кратковременных порывистого устойчивая, так и

стратификация дымок, туманов, осадков. ветра. не устойчивая

атмосферы слабых осадков, слабый или умеренный ветер. Устойчивая стратификация атмосферы. Неустойчивая стратификация атмосферы. стратификация.

Рис. 5. Распределение концентрации пыли (1-10мг/м3), 302 (МО "2 мг/м3), N02 (МО "2 мг/м3) по классам синоптических ситуаций в сезоны года. а) - тёплый период года; б) - холодный период года; в) - переходный период года

я. мг/м® 5 а) 4.5

5*10 10*15 15+20 20*25 25*30 30+35 у <>с

Рис. б. Графики зависимости концентраций (я) пыли (МО'1 мг/м3), вОг (МО -г мг/м3), ЫОг (МО "2 мг/м3) от метеовеличин измеренных у земли в тёплый период года: а) - от температуры воздуха (7); б) - от относительной влажности воздуха (/); в) - от скорости ветра (у).

Р. % 25-/"'

20-

10-

о4—

С СВ В ЮВ Ю ЮЗ 3 сз

румбы

Рис. 7. Графики зависимости максимальных концентраций загрязняющих веществ от направления ветра (<И)

влияния низких и высоких источников, а также проявления различных химических свойств данных примесей.

Так в холодный период года максимальные концентрации пыли отмечаются при третьем классе, т. к. частицы пыли, вовлекаемые снегом в результате метели или порывистого ветра у земли и на высоте, находятся в основном в приземном слое атмосферы (рис. 5 в).

В теплый период года для большинства загрязняющих веществ наблюдаются повышенные концентрации при температурах > 20 °С (рис. б а). Увеличение концентраций веществ с ростом температуры воздуха на рис. 6 а связано с влиянием центральных частей антициклонов и малоградиентных полей повышенного давления (стационарными процессами в атмосфере), при которых воздух прогревается и накапливает загрязняющие вещества у земли, т.к. уменьшается разность температур между перегретыми выбрасываемыми примесями и окружающем воздухом. Второй причиной повышения концентраций является, как доказывалось многими исследователями, адвекция тепла в нижней тропосфере и образование гребня тепла в поле ОТ^. Данные факты подтверждались в работах проведённых ранее в Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Красноярске и во многих других городах.

С увеличением относительной влажности концентрации пыли, двуокиси серы, аэрозоля КУЗОз и сажи уменьшаются, имея максимальные значения при относительной влажности менее 70 %, т. к. данные примеси летом хорошо вымываются из атмосферы интенсивными осадками. Концентрации же угарного газа, окиси и двуокиси азота, формальдегида и аммиака при увеличении относительной влажности увеличиваются, имея максимальные значения при / > 85 % (рис. 6 б), т. к. эти загрязняющие вещества вымываются значительно хуже и находятся во взвешенном состоянии в воздухе. Концентрации данных веществ резко увеличиваются при туманах (/" = 100 %). Капли тумана аккумулируют вредные примеси из атмосферного воздуха, причем захватывают их и из более высоких слоев,

увеличивая, тем самым, концентрации загрязняющих веществ. Такой эффект подтвержден данными многих работ.

С увеличением скорости ветра у земли концентрации пыли, угарного газа, фенола и формальдегида увеличиваются, достигая максимального значения, после которого уменьшаются. Увеличение концентраций примесей связано с влиянием высоких источников загрязнения, выбросы которых опускаются и способствуют росту концентраций этих примесей. Однако концентрация пыли также увеличивается в результате подъёма с земной поверхности уже осевших частичек, а концентрация СО возможно в результате переноса вещества на стационарные посты находятся на некотором расстоянии от линии движения автомобилей. Данное максимальное значение концентрации для пыли и угарного газа соответствует 4+6 м/с, для фенола и формальдегида - 2+6 м/с, для двуокиси серы - 2+3 м/с (рис. 6 в). В отличие от вышеназванных примесей, концентрации сажи, аэрозоля Н280з, >Ю2) N0, >1Нз имеют максимальные значения при 0+1 м/с, с увеличение же скорости > 2 м/с уменьшаются. Повышенные значения концентраций при 0+1 м/с в основном связаны с влиянием низких источников за счет скопления примесей в приземном слое, увеличение же скорости ветра приводит к рассеянию примесей.

В холодный и переходный периоды года метеорологические условия обладают большей изменчивостью и разнообразием явлений погоды, вследствие чего, наблюдается более сложные зависимости с концентрациями примесей, которые представлены в работе.

В течение всего года максимальные концентрации практически по всем примесям отмечаются при направлениях ветра имеющих южную составляющую, т. к. концентрации примесей города Воронежа имеют максимальные значения в южной части города, обусловленные рядом факторов (рис. 7). Были выделены синоптические и метеорологические условия формирования высокого уровня загрязнения (выше ПДКсе). Формирование высокого уровня загрязнения наблюдается: при влиянии с ЮЗ, 3, СЗ фронта окклюзии по типу тёплого заполняющегося циклона, особенно в тёмное время суток, из-за адвекции тепла в приземном слое, постепенного увеличения относительной влажности, при слабых осадках, образования приземных и приподнятых инверсий, густых дымок, адвективных туманов и туманов испарения; а также при влиянии малоградиентной области повышенного давления, оси гребней Ах, центров кг, отсутствии днем резкого прогрева воздуха у земли и уменьшения относительной влажности, ночью и утром, наоборот - высокой относительной влажности и низкой температуры при наличии приземных радиационных инверсий, густых дымок, туманов, приподнятых инверсий оседания.

В четвёртой главе представлены методика прогноза концентраций загрязняющих веществ на сутки и практические рекомендации потребителю по её применению. Проведён корреляционный анализ взаимосвязи концентраций примесей с метеовеличинами и параметрами атмосферы в различные сезоны года по классам синоптических ситуаций. На основе метода множественной регрессии составлены прогностические уравнения для тёплого, холодного и переходного периодов года по классам синоптических ситуаций.

В качестве предиктанта рассматривались средние концентрации загрязняющих веществ по пяти постам г. Воронежа, которые находились по формуле 1,

- J J я а

О)

п т i ¡

где, qb - средняя за k-ый день по всем постам концентрация v - го вещества; qv -концентрация вещества, измеренная на i-ом посту за J-ый замер в течение дня; и -число постов в городе; т - число замеров в течение дня.

В качестве предикторов были использованы следующие метеовеличины и параметры:

q' — средняя концентрация данного вещества за предшествующий день.

v3 - средняя за k-ый день скорость ветра у земли (м/с);

Т - средняя за k-ый день температура воздуха у земли (°С);

f - средняя за k-ый день относительная влажность воздуха у земли (%);

V925 - скорость ветра на высоте 925 гПа за 03-04 ч. k-ых суток при определённом классе синоптических ситуаций (м/с);

vCp - средняя скорость ветра в слое 100*600 м за 03-04 ч. k-ых суток при определённом классе синоптических ситуаций (м/с);

ДТадв - суточное изменение температуры между Т за k-ый день и предшествующий день (к-1) и равное: ДТадв= Тк - Ты (°С);

(Т-Т925) - разность температуры измеренной у земли и на высоте 925 гПа за 0304 ч. k-ых суток при определённом классе синоптических ситуаций;

Нтд - высота слоя термодинамического перемешивания на k-ый день (м);

НШ|В - высота слоя инверсии за 03-04 ч. k-ых суток при определённом классе синоптических ситуаций (м);

ДН - мощность инверсии за 03-04 ч. k-ых суток при определённом классе синоптических ситуаций (м);

Д t - интенсивность инверсии за 03-04 ч. k-ых суток при определённом классе синоптических ситуаций (°С);

Э - коэффициент эффективности инверсии за 03-04 ч. k-ых суток при определённом классе синоптических ситуаций, равный в упрощённом

виде: Э = ^ДЯ -Ai;

В результате корреляционного анализа было установлено, что наибольшие корреляционные зависимости между концентрацией антропогенных примесей и метеовеличинами, параметрами атмосферы прослеживаются во все сезоны года при 4 и 5 классах (особенно в тёплый период года, таблица 2), а также при 2 и 3 классе в тёплый и холодный периоды года.

Наиболее коррелируемыми метеовеличинами в течение года являются: относительная влажность, скорость ветра и температура воздуха у земли, а также разность температур воздуха в слое от земли до высоты 925-ой изобарической поверхности. Помимо вышеназванных метеовеличин, в холодный период наблюдаются максимальные коэффициенты с адвективным изменением за сутки температуры воздуха у земли.

Таблица 2

Коэффициенты корреляции между концентрациями загрязняющих веществ и метеопараметрами в теплый период года при 4 классе синоптических

ситуаций

V, Т ДТад,, Г НТД (Т-Т925) Нщш ДН Д1 Э Ч'

пыль -0,17 0,13 0,13 0,45 0,15 -0,35 0,51 -0,18 -0,26 0,11 0,11 0,07 0,79

80г 0,10 -0,12 -0,13 -0,22 0,16 -0,30 0,06 0,06 0,04 -0,03 -0,16 -0,22 0,61

СО -0,04 0,06 0,14 0,13 0,06 -0,26 0,15 -0,26 0,12 0,10 0,57 0,47 0,29

Ш2 0,01 0,01 -0,12 0,41 0,09 -0,47 0,42 -0,10 -0,12 0,36 0,23 0,33 0,13

N0 0,32 0,11 0,15 0,23 -0,46 -0,20 0,00 0,27 0,48 0,09 0,16 0,15 0,85

фенол -0,35 -0,42 -0,32 -0,20 0,12 0,33 0,11 0,28 -0,02 -0,38 -0,26 -0,28 0,88

-0,01 -0,01 -0,02 0.03 -0,34 0.39 0.09 0.37 0.44 -0,44 0,06 -0,01 0,48

форм-гид -0,01 0,06 -0,01 0,04 -0,21 -0,08 0,34 -0,25 -0,31 0,26 -0,09 -0,05 0,21

сажа 0,28 0,70 0,72 0,63 0,15 -0,35 0,16 -0,08 0,07 0,51 0,19 0,30 0,20

аэрозоль 0,18 0,35 0,46 0,43 0,09 0,00 -0,34 0,13 0,18 0,02 -0,15 -0,08 0,15

Наибольшие значения коэффициентов корреляции между среднесуточными концентрациями примесей отмечаются при 1 и 5 классах.

Было получено 150 прогностических уравнений. В формулах 2-11 представлены лучшие уравнения для прогноза концентраций загрязняющих веществ в тёплый период года:

Р1 = 5,24+0,4<х7' + 0ДбДГод< -0,034/++0,0004Ят<) +0,012(7,-7'9„) (2)

где, Я = 0,96, а = 0,5, г| = 0,3 (4 класс син. сит.);

502 =1,39+0,35?'+0,02уф -0,04740,05^-0,006/-0,000#/„,1) (3)

где, Я = 0,79, ст = 0,2, г) = 0,2 (4 класс син. сит.);

СО = -0,005 + 0,6 Ц' + 0,03Г - 0,08ДГ^ + 0,02(7' - )- 0.0009Э (4)

где, Я = 0,75, ст = 0,4, г| = 0,3 (3 класс син. сит.);

N0, = 5,64+ 0,53д' - 0,9у, - 0ДДГЛ - 0,05/ + 0,002Я„, - 0,005Я„М (5)

где, Я = 0,88, ст = 1,7, Г| = 1,4, (2 класс син. сит.);

N0 = 4,76 + 0,4?' + 0,1 V, + 0,047--0,18Д7^ -0,06/ + 0,0002Э (6)

где, Я = 0,97, ст = 0,3, Г) = 0,2, (4 класс син. сит.);

Ж=4,24+0,96?'+0Д8ус;)-0,09Г-0,03/+0,02(Г-7,И5)-0,005ДЯ (7)

где, Я = 0,93, с = 0,3, Т1 = 0,2, (4 класс син. сит.);

ЛГЯ, = -13,71 + 0,45?' + ОД 5/ + 0,004Ят, + 0,002Яи„ + 0.0008ДЯ (8)

где, Я = 0,95, ст = 0,6, г) = 0,4, (4 класс син. сит.);

ГО=-4032-Я1ДГ^+0,4/-0,02Яя,-0,9Х7'-7;2!)-0,00^<+0,02У/ (9)

где, Я = 0,95, а = 2,1, Г| = 1,6, (4 класс син. сит.);

&4 = 0ДЗ + 0,5д' + ОД 9ДГс„ + 0,0008Я„а + ОД 8(7,-7',г5)+0,0002ДЯ (10)

где, Я = 0,89, ст = 0,5, Т] = 0,4, (5 класс син. сит.);

НЩ^О, 32+0,14£/+0,05^+0, ООЖГ^-0,0004/^+0,000<Ниш-0,Ш (11)

где, Я = 0,94, а = 0,1, Г| = 0,1, (4 класс син. сит.).

Разработанные уравнения оценивались на независимом материале с помощью основных критериев оценки количественных прогнозов (г - коэффициент корреляции между прогностическим и фактическим значениями концентрации, а -среднеквадратическая ошибка прогноза, т] - средняя абсолютная ошибка прогноза) и качественного критерия и(общая оправдываемость прогноза (%)).

Оценка методики прогноза концентраций загрязняющих веществ дала следующие результаты. Прогностические уравнения, полученные для 3, 4 и 5 классов синоптических ситуаций имеют лучшие оценочные критерии (г = 0,70*0,95), чем для 1 и 2 классов (0,45-ь0,80). В целом же прогностические уравнения достаточно эффективны.

Оправдываемость разработанных уравнений для прогноза концентрации загрязняющих веществ колеблется от 70 до 91 %, имея максимальные значения по большинству примесей в тёплый период года, минимальные - в переходный период года. При этом в тёплый период года наибольшую успешность имеют уравнения для прогноза пыли (РЬ), оксида азота (N0), сажи (БА), угарного газа (СО), формальдегида (БО), двуокиси азота (ИОг), и аммиака (ИНз); в холодный период года - фенола (РЕ) и сажи (БА); в переходный период - диоксид серы (БОг) и аэрозоль серной кислоты (Н2803).

Проведен сравнительный анализ разработанной методики с методиками прогноза на сутки параметра Р с учётом допустимых градаций и без учёта. При этом рассматривались прогностические уравнения для г. Москвы, представленные в РД 52.04.306-92, и прогностические правила, разработанные УГМС ЦЧО для г. Воронежа. Сравнительный анализ показал, что для г. Воронежа разработанный метод прогноза концентраций имеет общую оправдываемость больше на 8 12 %, чем прогнозы параметра Р без допустимых градаций указанных выше способов.

В заключение работы разработаны практические рекомендации по применению разработанной методики, представленные в виде блок-схемы на рис. 8.

Б заключении подведены итоги и сформулированы основные выводы проведённых исследований. Наиболее существенные результаты исследования сводятся к следующему:

1. На примере города Воронежа исследованы пространственно-временные характеристики застойных условий в пограничном слое атмосферы, выраженные в повторяемости приземных и приподнятых инверсий, а также слабых ветров в различных районах города, при которых концентрация примесей в среднем больше на 10-60%. Максимум приземных инверсий приходится на август (66%) и май (64%),минимум-на январь(18%) и декабрь(19%). Максимальные значения повторяемости приподнятых инверсий отмечаются в основном в холодное время года с максимумом в январе (64 %); минимумом - с мая по сентябрь (14 - 23 %). Максимум (35-54 %) повторяемости скорости ветра 0-1 м/с наблюдается летом и осенью, минимум (8-19 %) - зимой и весной. Наиболее часто слабые ветры наблюдаются в южной, пониженной части города (1, 7, 8 Посты), в центре и в северной его части (10,9 Посты), как правило, слабые ветры появляются реже.

2. Установлены отрасли промышленности, наиболее загрязняющие атмосферу г. Воронежа (электроэнергетика - 60-80 %., машиностроение и металлообработка). Определены основные выбрасываемые примеси в атмосферу (твёрдые

Рис.8. Алгоритм прогноза уровня загрязнения атмосферы на сутки.

вещества, БОг, М02, СО) и степень эффективности улавливания и обезвреживания выбросов загрязняющих веществ (твёрдые вещества - 90 %; БОг, N02 и СО - 2-11 %,). В различных районах города Воронежа выявлены особенности влияния основных предприятий города (ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, "Воронежсинтезкау-чук", "Воронежшина") на годовой ход измеренных на ПНЗ концентраций антропогенных веществ, выбрасываемых в результате работы производства. Описаны особенности спада производства на основных предприятиях города Воронежа и изменения концентраций примесей в атмосфере в период 19891999 гг.

3. Выявлены закономерности пространственно-временного распределения антропогенных примесей. В течение всего года повышенные концентрации практически по всем примесям отмечаются на ПНЗ-1, 7, за исключением концентрации формальдегида в тёплый период года. В годовом ходе концентраций загрязняющих веществ прослеживается два основных максимума: весенний (апрель-май) и осенний (август-октябрь). Суточный ход большинства примесей имеет максимальные значения во второй половине дня, однако в южной части города - в первой половине дня.

4. Систематизированы классы синоптических ситуаций, благоприятные для накопления и рассеяния антропогенных примесей в приземном слое атмосферы и установлены закономерности между концентрациями загрязняющих веществ и данными классами в различные периоды года, что позволило более качественно оценить причины увеличения концентраций примесей.

5. Для каждой примеси определены метеорологические условия накопления и рассеяния в атмосфере в тёплый, холодный и переходный периоды года. В теплый период года для большинства загрязняющих веществ наблюдаются повышенные концентрации при температурах у земли > 20 °С. В холодный период года при значениях температуры -20+-10 °С. А также при низких температурах < -20 °С, в результате образования мощных приземных радиационных инверсий и при оттепелях (около 0 °С) из-за адвекции тепла. В переходный период распределение концентрации примесей неоднозначно и имеет тенденцию к увеличению концентрации при значениях температуры -10+0 °С, а также при 15+20 С. Зависимость от относительной влажности в течение года имеет сложный характер, с одной стороны при увеличении относительной влажности концентрации примесей уменьшаются (пыли, сажи, аммиака, аэрозоля Н2803), с другой стороны - увеличиваются (N02, N0, 302, СО, фенола и формальдегида). Большинство загрязняющих веществ имеют максимальные концентрации в приземном слое атмосферы при скорости ветра у земли 0-1 м/с, однако для некоторых примесей в холодный и переходный периоды года также характерен максимум при 4-6 м/с (пыль, фенол, БОг). Максимальные концентрации практически по всем примесям отмечаются при направлениях ветра у земли имеющих южную составляющую.

6. Формирование высокого уровня загрязнения наблюдается: при влиянии с ЮЗ, 3, СЗ фронта окклюзии по типу тёплого заполняющегося Хп, а также при влиянии малоградиентной области повышенного давления, гребней кг, центра малоподвижного кг, особенно если происходит последовательное чередование данных ситуаций в течение продолжительного времени.

7. Разработаны уравнения для прогноза концентраций примесей на сутки для различного класса синоптических ситуаций в тёплый, холодный и переходный периоды года. Множественные коэффициенты корреляции в уравнениях изменяются в интервале 0,47 + 0,97.

8. Произведена оценка оправдываемое™ разработанной методики прогноза с использованием количественных критериев успешности, где коэффициенты корреляции (г) между предсказанным и осуществившимся значениями предиктанта изменяется в интервале 0,45+ 0,95.

9. Проведён сравнительный анализ разработанной методики прогноза с действующими методиками в МосЦГМС и УГМС ЦЧО г. Воронежа, который показывает что разработанный метод прогноза концентраций имеет общую оправдываемость на 8 + 12 % выше, чем метод прогноза

параметра Р без допустимых градаций в МосЦГМС и прогностические правила для г. Воронежа.

Ю.На основании полученных результатов разработаны практические рекомендации по применению разработанной методики прогноза, представленные в виде блок-схемы (рис. &). Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Маслобойщиков А.Н. К вопросу учёта региональных особенностей при использовании метеорологической информации / А.Н. Маслобойщиков, С.А. Дьяков Н Современные методы подготовки специалистов и совершенствование систем и средств наземного обеспечения авиации: Тезисы Всероссийской научной конференции. -Воронеж: ВВВАИУ, 1997. -С. 191.

2. Дьяков С.А., Постановка задачи исследования уровня загрязнения атмосферы в городе Воронеже / С.А, Дьяков, A.B. Назаренко // Сборник научно-методических трудов. - Воронеж: ВВАИИ, 2002. - С. 63-66.

3. Дьяков С.А. Анализ пространственно-временной изменчивости концентрации антропогенных веществ в атмосфере г. Воронежа / С.А. Дьяков // Совершенствование наземного обеспечения авиации: Межвузовский сборник научно-методических трудов. - Ч. II - Воронеж: ВВАИИ, 2002. - С. 60-65.

4. Дьяков С.А. Анализ зависимости концентраций антропогенных примесей в атмосфере г. Воронежа от синоптических ситуаций / С.А. Дьяков, A.M. Гавриленко, A.B. Крюков // Совершенствование наземного обеспечения авиации: Межвузовский сборник научно-методических трудов. - Ч. II -Воронеж: ВВАИИ, 2002. - С. 66-74.

5. Дьяков С.А. Пространственно-временное распределение концентрации антропогенных веществ и метеорологических параметров при высоком уровне загрязнения атмосферы города Воронежа / С.А. Дьяков // Сборник рефератов депонированных рукописей. - Вып. 63. - Москва: ЦНТИ, 2003. - С. 35-45.

6. Дьяков С.А. Корреляционный анализ зависимости концентрации примесей выше ПДК с параметрами атмосферы города Воронежа в системе STATISTICA 6.0. / С.А. Дьяков // Современные информационные технологии: Труды Международной научно-технической конференции. - Пенза: ПТИ, 2003.-С. 55-59.

7. Дьяков С.А. Исследование уровня загрязнения воздуха города Воронежа при использовании аэросиноптического материала / С.А. Дьяков, A.B. Назаренко // Высокие технологии в экологии: Сборник материалов VI Международной научно-практической конференции. - Воронеж: ВГАУ, 2003. - С. 41- 45.

8. Назаренко A.B. Анализ зависимости концентраций основных примесей в приземном слое от степени работы предприятий «грязной зоны» и суммарных выбросов автотранспорта в атмосферу города Воронежа в период экономического кризиса / A.B. Назаренко, С.А. Дьяков // Совершенствование наземного обеспечения авиации: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Воронеж: ВВАИИ, 2003. - С. 69.

9. Дьяков С.А. Синоптические и метеорологические условия высокого уровня загрязнения приземного слоя атмосферы пылью и двуокисью азота / С.А. Дьяков // Экология и безопасность жизнедеятельности: Сборник материалов III Международной научной практической конференции. - Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2003. - С. 68-70.

Ю.Дьяков С.А. Синоптические и метеорологические условия формирования по всем примесям высокого уровня за1рязнения воздуха / С.А. Дьяков // Экология и безопасность жизнедеятельности: Сборник материалов Ш Международной научной практической конференции. - Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2003.-С. 70-72.

П.Дьяков С.А. Типизация синоптических ситуаций по условиям, влияющим на накопление или рассеивание антропогенных веществ в атмосфере / С.А. Дьяков, A.B. Назаренко // Экология человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2004.-С. 39-41.

12.Дьяков С.А. Использование регрессионного анализа при разработке прогноза уровня загрязнения атмосферы / С.А. Дьяков, A.B. Назаренко // Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза: МНИЦ ПГСХА, 2004. - С. 41-43.

С. Дьяков

Подписано к печати2£0£*2ОО4г. Заказ Тираж 100 экз.

Издательство Воронежского В АИИ 394064, г. Воронеж, ул. Ст. Большевиков, 54 «а»

РНБ Русский фонд

2007-4 17622

f-v

1 з í-üc;í 2úoí-¿

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Дьяков, Сергей Александрович

Введение

1. УСЛОВИЯ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УРОВЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

АТМОСФЕРЫ.

1.1. Обзор исследований по изучению оценки и методов прогноза уровня загрязнения атмосферы.

1.2. Климатические условия, формирующие уровень загрязнения атмосферы.

1.3. Метеорологические и синоптические условия загрязнения атмосферы.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ВЫБРОСОВ АНТРОПОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ И

ИХ ВЛИЯНИЯ НА УРОВЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУХА В РАЙОНЕ

ВОРОНЕЖА.

2.1. Связь физико-географических условий и структуры промышленных районов города Воронежа с локальным уровнем загрязнения атмосферы.

2.2. Характеристика и динамика суммарных выбросов в атмосферу загрязняющих веществ.

2.3. Анализ работы основных источников загрязнения атмосферы в период экономического кризиса.

3. АНАЛИЗ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ И АЭРОСИНОПТИЧЕСКИХ

УСЛОВИЙ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ НАКОПЛЕНИЕ И РАССЕЯНИЕ

АНТРОПОГЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ В ВОЗДУШНОМ БАССЕЙНЕ.

3.1. Закономерности пространственно-временного распределения антропогенных примесей.

3.2. Исследование влияния аэросиноптических условий на концентрацию антропогенных примесей.

3.3. Исследование влияния метеорологических условий на концентрацию антропогенных примесей.

3.4. Исследование аэросиноптических и метеорологических условий, благоприятных для формирования высокого уровня загрязнения атмосферы.

4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗА УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

АТМОСФЕРЫ.

4.1. Характеристика исходных данных для составления краткосрочного прогноза концентрации загрязняющих веществ.

4.2. Корреляционные связи между концентрациями загрязняющих веществ и метеопараметрами при различных классах синоптических ситуаций.

4.3. Использование множественной линейной регрессии при разработке прогноза концентрации загрязняющих веществ на сутки.

4.4. Оценка успешности разработанных прогностических уравнений.

4.5. Сравнительный анализ успешности методов прогноза уровня загрязнения атмосферы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Диагноз и прогноз уровня загрязнения атмосферы"

Современная экологическая обстановка характеризуется масштабностью загрязнения окружающей среды и высоким уровнем антропогенной нагрузки на природные объекты. Одной из важных задач по охране окружающей среды является защита воздушного бассейна от чрезмерного загрязнения в результате хозяйственной деятельности человека.

В проведённых ранее работах большое внимание уделялось диагнозу уровня загрязнения атмосферы, а именно, районированию территорий городов, регионов по степени экологической напряжённости на воздушный бассейн. Прогнозу же уровня загрязнения атмосферы уделялось мало внимания. В то время как прогноз позволяет предвидеть изменения уровня загрязнения атмосферы и дать время для принятия мер по предотвращению неблагоприятных последствий.

Теоретическая значимость

Объектом исследования является экологическое состояние воздушной среды г. Воронежа.

Достижение данной цели включает решение следующих задач:

- выявлением закономерностей пространственно-временного распределения антропогенных примесей в связи с работой основных источников загрязнения воздушного бассейна;

- анализом физико-географических, метеорологических и синоптиче-щ ских условий формирования уровня загрязнения атмосферы;

- установлением метеорологических и синоптических условий формирования высокого уровня загрязнения атмосферы;

- выявление взаимосвязей между значениями концентраций антропогенных примесей и параметрами атмосферы;

Основным методом исследования выбран физико-статистический метод.

В качестве исходных данных использовались аэросиноптические материалы, дневники погоды за 1990-1999 г.г., данные по загрязнению атмосфер-It ного воздуха города Воронежа за 1990-1999 г.г. постов наблюдения № 1,7, 8,

9, 10, данные о выбросах, выработки и расхода электроэнергии предприятий города Воронежа (1989-2001 гг.). Рассматривалось около 42000 случаев замеров на определение антропогенных примесей в атмосфере.

В каждый случай вошли данные наблюдений концентраций по 10 антропогенным примесям (пыли (PL), сажи (SA), угарного газа (СО), оксида азота (NO), двуокиси азота (NO2), сернистого ангидрида (SO2), аэрозоля серной кислоты (H2SO3), аммиака (NH3), формальдегида (FO), фенола (FE)) и значения метеорологических величин (температуры воздуха (7), относительной влажности (/), направления (dd) и скорости ветра (v) у земли) за 7, 13, 19 часов. Дополнительно привлечены данные о параметрах задерживающих слоев (инверсий температуры) в эти дни. ^ Научная новизна работы заключается в том, что впервые для г. Воронежа:

- выявлены метеорологические условия благоприятные рассеиванию и накоплению антропогенных примесей на территории г. Воронежа;

- проведена типизация синоптических ситуаций, определяющих уровень * загрязнения атмосферы;

- определены процессы формирования максимальных концентраций антропогенных примесей в сезоны года;

- разработаны практические рекомендации по оценке и прогнозированию уровня загрязнения атмосферы.

На защиту выносятся:

- метеорологические условия загрязнения воздушного бассейна определённые для каждой примеси;

- методические рекомендации по прогнозированию и оценке уровня загрязнения атмосферы;

Практическая ценность.

Выполненная работа направлена на повышение качества оценки экологического состояния территорий на основе использования новой методики прогноза уровня загрязнения атмосферы в целях повышения эффективности охраны чистоты воздушного бассейна г. Воронежа.

Достоверность полученных результатов обоснована использованием большого объёма исходных данных (1989-2001 гг.), полученных в комплексной лаборатории Воронежского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу природной среды, Управлении по охране окружающей среды при администрации города Воронежа, ОАО энергетики и электрификации «ВОРОНЕЖЭНЕРГО», ВАСО и аэропорта г. Воронежа; применением апробированных методов исследования, использованием стандартных критериев оценки успешности прогностических зависимостей, удовлетворительным согласованием в частных случаях полученных результатов с данными, рассчитанными по известным методикам, и достаточно высокими значениями критериев успешности для количественных прогнозов (г = 0,45 -s- 0,95) и альтернативных прогнозов U = 70-г 91 %, при оценке разработанной методики на независимом материале.

Апробация работы. Основные положения, научные и экспериментальные результаты докладывались и обсуждались на конференциях, семинарах и совещаниях: Всероссийской научной конференции «Современные методы подготовки специалистов и совершенствование систем и средств наземного обеспечения авиации» (Воронеж, 1997); Всероссийской научной конференции «Совершенствование наземного обеспечения авиации» (Воронеж, 2002, 2003); Международной научно-технической конференции «Современные информационные технологии» (Пенза, 2003); VI-Международной научно-практической конференции «Высокие технологии в экологии» (Воронеж, 2003); Ill-Международной научной практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2003). Материалы диссертации используются при преподавании дисциплин: «Экология», «Безопасность жизнедеятельности» в Воронежском военном авиационном инженерном институте; «Региональная экология», «Прикладная экология», «Экологическое картографирование» в Воронежском государственном педагогическом университете, а также в деятельности «Управления по охране природы по Воронежской области». По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из них 4 работы без соавторов; материалы исследования отражены в четырёх научно-исследовательских работах II и III категорий Воронежского военного авиационного инженерного института.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 7 приложений. Объем работы составляет 181 страницы машинописного текста, включает 35 таблицы и 170 рисунков. Список литературы, использованной в работе, состоит из 120 наименований на русском и иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Дьяков, Сергей Александрович

Результаты работы сформулированы в следующих выводах:

1. При приземных инверсиях концентрация примеси в городе Воронеже также как и в других городах России в среднем на 10-60 % выше, чем при их отсутствии. Максимум приземных инверсий приходится та август (66 %), май (64 %), сентябрь (59 %) и февраль (55 %); минимум же на январь (18 %), декабрь (19 %) и ноябрь (21 %). Повторяемость приподнятых инверсий имеет несколько отличный характер, при котором максимальные значения отмечаются в основном в холодное время года (январь (64 %), ноябрь (55 %), декабрь (54 %), октябрь (53 %), февраль (50 %)); минимум же с мая по сентябрь (14 - 23 %).

2. Для города Воронежа анализ повторяемости слабых ветров (0-1 м/с) показывает, что максимум наблюдается летом, минимум - зимой и весной. Причём в разных районах города повторяемость слабого ветра имеет разные значения, что объясняется влиянием городской застройки. Наиболее часто слабые ветры наблюдаются в юго-восточной, низменной части города (1,7, 8 посты). В центре города и в северной его части (10, 9 Посты), как правило, слабые ветры появляются реже.

3. Максимальные выбросы среди отраслей промышленности по всем загрязняющим вещества приходятся на электроэнергетику и машиностроение, причём при сравнении электроэнергетики с суммарным выбросом всех остальных отраслей, она лидирует и превышает суммарный выброс в среднем по SO2, NO2 и твёрдым веществам на 60-80 %.

4. Улавливаются и обезвреживаются при выбросах в атмосферу в большей степени твёрдые вещества (90%), меньше всего SO2, N02, СО (2-11%). Больше всего за год выбрасывается твёрдых веществ, SO2, NO2, СО, являющихся основными загрязняющими веществами;

5. Большая часть валовых выбросов пыли и NO2 в атмосферу города среди предприятий города приходится на ТЭЦ-1 ОАО «Воронежэнерго»: по пыли - 80 %, по NO2 -10 % (49 % от доли промышленности);

6. В период 1989-1999 гг. было установлено,. что спад производства на основных предприятий имеет неравномерный характер и, как правило, прослеживается два резких спада в 1993-1994 гг. и 1997-1998 гг. Спады производства согласуется с резким понижением концентраций основных примесей (пыль, СО, NO2, SO2, NH3, сажа), измеренных на ПНЗ. Рост с 1994 года выбросов автотранспорта, предприятий и выработки, потребляемости электроэнергии предприятий согласуется по большинству примесей с ростом концентраций этих примесей на ПНЗ. Так по СО этот рост составил 30 %, N02 - 18 %, S02 - 30 %, сажа - 60 %, аммиак - 30 %.

7. Концентрации основных примесей наблюдаемых на ПНЗ наиболее зависимы от работы ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, "Воронежсинтезкаучук", "Воронежшина" по сравнению с остальными рассматриваемыми предприятиями.

8. При рассмотрении годового хода основных загрязняющих веществ в атмосфере города Воронежа, с учётом интенсивности источников загрязнения в году, их можно разделить на два класса: полученные в результате деятельности предприятий и автотранспорта. К первому классу относятся: SO2, аэрозоль H2SO3, NH3, фенол, сажа; ко второму - СО, NO и NO2, формальдегид. Содержание в приземном слое суммарной пыли, измеряемой на ПНЗ, зависит от комплексного влияния, как предприятий, автотранспорта, так и погодных условий (в основном ветра).

9. В течение всего года повышенные концентрации практически по всем примесям отмечаются на ПНЗ-1, 7, за исключением концентрации формальдегида в тёплый период года. В годовом ходе СО, NO, NO2 и формальдегида прослеживается два основных максимума: весенний (апрель-май) и осенний (август-октябрь). Примеси первого класса (SO2, аэрозоль H2SO3) имеют максимальные значения в холодный период года с максимумом в феврале. Концентрации сажи, NH3, фенола имеют повышенные значения в тёплое время с максимумами в сентябре-октябре. Повышенные концентрации пыли отмечаются в тёплый период года (май — октябрь), с резким увеличением в начале весны.

Ю.Концентрации пыли, угарного газа, аммиака, фенола практически во все месяцы и по всем постам во второй половине дня выше, чем в первой, с наибольшим Превышением в середине лета и начала осени. Концентрация сажи имеет максимумы в первой половине дня, но отмечаются также максимумы во второй половине дня, в июле, сентябре — октябре. Из-за смещения днём выбросов к центру города, дневной ход концентрации NO, NO2 и SO2 связан с максимальными значениями в первой половине дня в южной части г. Воронежа (ПНЗ-1, 7, 8), во второй половине дня с максимальными значениями концентраций данных веществ в центральной и северной части города (ПНЗ-9, 10). При этом максимальные концентрации NO, NO2 и SO2 по всем постам во второй половине дня наблюдаются в мае, июне и сентябре. Концентрации аэрозоля H2SO3 и формальдегида в течение дня практически не изменяются.

11.В теплый период года для большинства загрязняющих веществ наблюдаются повышенные концентрации при температурах > 20 °С. С увеличением относительной влажности концентрации пыли, двуокиси серы, аэрозоля H2SO3 и сажи уменьшаются, имея максимальные значения при относительной влажности менее 70 %. Концентрации же угарного газа, окиси и двуокиси азота, формальдегида и аммиака при увеличении относительной влажности увеличиваются, имея максимальные значения при относительной влажности > 85 %. С увеличением скорости ветра у земли концентрации пыли, угарного газа, фенола и формальдегида увеличиваются, достигая максимального значения, после которого уменьшаются. Данное максимальное значение концентрации для пыли и угарного газа соответствует 4+6 м/с, для фенола и формальдегида - 2+6 м/с, для двуокиси серы - 2+3 м/с. В отличие от вышеназванных примесей, концентрации сажи, аэрозоля H2SO3, NO2, NO, NH3 имеют , максимальные значения при 0+1 м/с, с увеличение же скорости > 2 м/с уменьшаются.

12.В холодный период года максимальные концентрации практически по всем примесям наблюдаются при значениях температуры —20+-10 °С. При оттепелях зимой (около 0 °С) также наблюдается повышение концентраций окиси азота, аэрозоля H2SO3, фенола и формальдегида. При низких температурах < -20 °С наблюдается повышение концентраций пыли и двуокиси серы, так как в утренние часы образуются мощные приземные и приподнятые инверсии, которые могут наблюдаться в течение всего дня. Максимальное содержание большинства примесей (SO2, СО, NO2, фенола и формальдегида) отмечается при увеличении относительной влажности более 85 %. Концентрации сажи, N0, аммиака и аэрозоля H2SO3 наоборот, имеют максимальные значения при относительной влажности менее 85 % и при увеличении её в большинстве случаев уменьшаются. В холодный период кроме максимальных концентраций, наблюдаемых практически по всем примесям при скоростях ветра 0+1 м/с, отмечается увеличение концентраций сажи, аэрозоля H2SO3, NO и NH3 при скоростях ветра 7+10 м/с, из-за влияния высоких источников загрязнения. В основном же по всем остальным примесям с увеличением скорости ветра наблюдается понижение концентраций, имея небольшой максимум концентрации пыли, фенола и S02 при 4+6 м/с.

13.В переходный период распределение концентрации примесей неоднозначно и имеет тенденцию к увеличению концентрации при значениях температуры -10+0 °С, а также при 15+20 °С. Концентрации пыли, сажи, СО, NH3 и аэрозоля H2SO3 с увеличением относительной влажности уменьшаются, имея максимальные значения при относительной влажности < 85 %. Содержание же фенола, SO2, NO2 и NO в приземном слое увеличивается при насыщении воздуха водяным паром, имея максимальное значение при относительной влажности > 85 %. Как и в холодный период большинство загрязняющих веществ имеют максимальные значения при скоростях ветра 0+1 м/с и с увеличением скорости концентрации уменьшаются, однако максимальное содержание S02, N02 и NO в атмосфере наблюдается ещё и при скоростях 4+6 м/с. Концентрации фенола, формальдегида и NH3, имеют максимальные концентрации при 2+3 м/с.

14.В течение всего года максимальные концентрации практически по всем примесям отмечаются при направлениях ветра имеющих южную составляющую, т. к. концентрации примесей города Воронежа имеют максимальные значения в южной части города, обусловленные рядом факторов.

15.Разделение на классы синоптических ситуаций позволило определить синоптические и метеорологические условия, благоприятные для накопления и рассеяния антропогенных примесей. Было установлено, что по большинству примесей в холодный период максимальные концентрации отмечаются при 1 и 2 классах, минимальные — при 4 и 5 классе; в переходный период: максимальные — при 1 классе, минимальные при 3 и 5 классах; в тёплый период: максимальные при 1, 2, а также 5 классах, минимальные - при 4 классе. В течение всего года повышенные концентрации отмечаются при 1 и 2 классах, пониженные - при 3 и 4 классах. По отдельным примесям (пыль, фенол, аммиак) наблюдались максимальные концентрации ЗВ при классах синоптических ситуаций, благоприятных рассеянию примесей, из-за совместного влияния низких и высоких источников, а также проявлению различных химических свойств данных примесей.

16.Формирование высокого уровня загрязнения наблюдается: при влиянии с ЮЗ, 3, СЗ тёплого фронта окклюзии заполняющегося Zn, особенно в тёмное время суток, из-за адвекции тепла в приземном слое, постепенного увеличения влажности при неинтенсивных кратковременных осадках, образования приземных и приподнятых инверсий, густых дымок, адвективных туманов и туманов испарения; при влиянии малоградиентной области повышенного давления, оси гребней Az, центров Az днём наблюдаются повышенные концентрации пыли, NO2, СО при отсутствии резкого прогрева воздуха у земли и уменьшения относительной влажности, ночью и утром, наоборот, при наличии приземных, радиационных инверсий и приподнятых инверсий оседания.

17. Наибольшие коррищые зависимости между концентрацией антропогенных примесей и метеовеличинами, параметрами атмосферы прослеживаются во все сезоны года при 4 и 5 классах, а также при 2 и 3 классе в тёплый и холодный периоды года. Наиболее коррелируемыми метеовеличинами в течение года являются: относительная влажность, скорость ветра и температура воздуха у земли, а также разность температур воздуха в слое от земли до высоты 925-ой изобарической поверхностью. Помимо вышеназванных метеовеличин, в холодный период наблюдаются максимальные коэффициенты с адвективным изменением за сутки температуры воздуха у земли. Наибольшие значения коэффициентов корреляции между среднесуточными концентрациями примесей отмечаются при 1 и 5 классах.

18.В результате оценки методики прогноза концентраций загрязняющих веществ, разработанной с использованием множественной линейной регрессии, можно утверждать, что для большинства прогностических уравнений, полученных для 3, 4 и 5 классов синоптических ситуаций, оценочные критерии имеют наилучшие значения, чем для 1 и 2 классов. В целом же прогностические уравнения достаточно эффективны.

19.При оценке разработанных уравнений для прогноза концентраций загрязняющих веществ оправдываемость их в основном колеблется от 70 до 91 %, имея максимальные значения по большинству примесей в тёплый период года, минимальные — в переходный период года. При этом в тёплый период года наибольшую успешность имеют уравнения для прогноза пыли (PL), оксида азота (NO), сажи (SA), угарного газа (СО), формальдегида (FO), двуокиси азота (NO2), и аммиака (NH3); в холодный период года — фенола (FE) и сажи (SA); в переходный период — диоксид серы (SO2) и аэрозоль серной кислоты (H2SO3).

20. Сравнительная оценка уравнений МосЦГМС и прогностических правил УГМС ЦЧО без учёта допустимых градаций, дают оправдываемость ниже разработанной методики прогноза на 8 ч- 12 %.

21. Для потребителя фараны алгоритм прогноза и практические рекомендации для оценки уровня загрязнения атмосферы в исходный день и на сутки, а также предложены меры по уменьшению высокого уровня загрязнения атмосферы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данной работы были выявлены закономерности, влияющие на уровень загрязнения атмосферы и разработана методика прогноза уровня загрязнения атмосферы, позволяющая оценить, на примере города Воронежа, будущие значения концентраций загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Дьяков, Сергей Александрович, Воронеж

1. Алексеичев Н.А. Методика прогноза метеорологических величин / Н.А. Алексеичев, А.И. Башмаков, В.А. Бучнев, И.А. Скирда. — Воронеж: ВВВАИУ, 1988.-75 с.

2. Безуглая Э.Ю. Инверсии температуры над территорией СССР / Э.Ю. Безуглая, Л.И. Елекоева // Сб. трудов ГТО. 1977. - № 387. -С. 88-100.

3. Безуглая Э.Ю. Связь инверсий температуры со скоростью и направлением ветра / Э.Ю. Безуглая, Л.И. Елекоева // Сб. трудов ГТО. — 1977. № 387. -С. 101-109.

4. Безуглая Э.Ю. Климатические условия рассеивания примесей на территории СССР. / Э.Ю. Безуглая, Л.И. Елекоева, Е.А. Разбегаева // Сб. трудов ГГО. 1979. - № 436. - С. 44 - 52.

5. Безуглая Э.Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов / Э.Ю. Безуглая. — Л: ГМИ, 1980. -184 с.

6. Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния атмосферы в городах / Э.Ю. Безуглая. Л: ГМИ, 1986. - 99 с.

7. Безуглая Э.Ю. Влияние метеорологических условий на изменение содержания окислов азота в приземном слое атмосферы городов / Э.Ю. Безуглая, А.Б. Шуцкая // Сб. трудов ГТО. 1991. - № 543. - С. 44-52.

8. Безуглая Э.Ю. Чем дышит промышленный город / Э.Ю. Безуглая. — Л: ГМИ, 1991.-255 с.

9. Берлянд М.Е. О прогнозировании загрязнения воздуха / М.Е. Берлянд, И.И. Соломатина, Л.Р. Сонькин // Метеорология и гидрология. — 1972. -№9.-С. 11-18.

10. Ю.Берлянд М.Е. Климат города и проблема и проблема изменения глобального климата / М.Е. Берлянд, М.И. Будыко, К.Я. Кондратьев // Метеорология и гидрология. — 1973. № 1. - С. 3-14.

11. И.Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы / М.Е. Берлянд — JL: Гидрометеоиздат, 1975. — 447 с.

12. Берлянд М.Е. О расчете среднегодовых концентраций примеси в атмосфере от промышленных источников / М.Е. Берлянд // Сб. трудов ГГО. -1979.-№417.-С. 10-18.

13. Берлянд М.Е. О расчете интегральных характеристик загрязнения воздуха по территории города / М.Е. Берлянд // Сб. трудов ГТО. 1979. — № 436. — С. 17-29.

14. И.Берлянд М.Е. К теории антропогенного воздействия на локальные метеорологические процессы в городе / М.Е. Берлянд, М.Н. Зашихин // Метеорология и гидрология. 1982. — № 2 — С. 5—16.

15. Берлянд М.Е. Турбулентная диффузия и загрязнение воздуха / М.Е. Берлянд // Сб. трудов ГГО. 1982. - № 450. - С. 15-20.

16. Берлянд М.Е. К теоретической оценке годового и суточного хода загрязнения атмосферы при различных климатических условиях / М.Е. Берлянд, Я.С. Катан, Р.И Оникул, С.С. Чичерин // Сб. трудов ГТО. -1982. -№450-С. 22-40.

17. Берлянд М.Е. Состояние и пути совершенствования нормирования, контроля и прогноза загрязнения атмосферы / М.Е. Берлянд. АН СССР ОВМ, Препр. 59,1983. - 50 с.

18. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы / М.Е. Берлянд. JI: Гидрометеоиздат, 1985. - 272 с.

19. Берлянд М.Е. Учёт влияния застройки при расчётах загрязнения воздуха / М.Е. Берлянд, ЕЛ. Генихович // Сб. трудов ГТО. 1987. - № 511. — С. 20- 34.

20. Берлянд М.Е. Современные исследования Главной Геофизической Обсерватории / М.Е. Берлянд // — СПб: Гидрометеоиздат, 2001. 344 с.

21. Бондарев В.П. Экологическое состояние территории России /

22. B.П. Бондарев, Л.Д. Долгушин, Б.С. Залогин. — М: Изд-во центр «Академия», 2001. — 128 с.

23. Боровиков В.П. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере / Боровиков В.П. СПб.: «Питер», 2001. — 653 с.

24. Буренин Н.С. Загрязнение атмосферного воздуха выхлопными газами автотранспорта / Н.С. Буренин // Сб. трудов ГТО. 1975. - № 325.1. C. 46-55.

25. Буренин Н. С. К оценке метеорологического режима городов и его влияния на загрязнение воздуха выбросами автотранспорта / Н.С. Буренин // Сб. трудов ГГО. 1979. - № 436. - С. 34-42.

26. Буренин Н. С. Вертикальное распределение окиси углерода по экспериментальным данным / Н.С. Буренин, 1Б.И. Вдовин // Сб. трудов ГГО. 1982.- №450.-С. 56-61.

27. Буренин Н.С. К оценке воздействия автотранспорта на атмосферу г. Санкт-Питербурга / Н.С. Буренин, М.В. Волкодаева // Вопросы охраны атмосферы от загрязнения: Информационный сборник ГТО. 1998 - № 2 — С. 159—166.

28. Генихович Е. Л. О возможности прогноза загрязнения городского воздуха методом распознавания образов. / Е. Л. Генихович, В. А. Гущин, Л. Р. Сонькин // Сб. трудов ГТО. 1973. - № 293. - С. 90 - 96.

29. Генихович Е. Л. Двухпараметрическая модель рассеивания примеси от линейного источника при нормальных метеорологических условиях / Е. Л. Генихович, С.С. Чичерин // Сб. трудов ГГО- 1979. № 417. -С. 67-73.

30. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов / В.Е. Гмурман. 9-е изд., стер. - М: Высш. Шк., 2003. — 479 с.

31. Горелик Д.О. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. Аэроналитические измерения / Д.О. Горелик, JI.A. Конопелько — М.: Изд-во стандартов, 1992. — 432 с.

32. Гуния Г.С. Исследование физико-химических свойств пыли приземного слоя атмосферы и методов измерения её концентрации / Г.С. Гуния // Сб. трудов ГГО. 1973. -№ 293. - С. 66-78.

33. Доклад о состоянии окружающей среды города Воронежа. / Под ред. Н.В. Стороженко Воронеж: ВГУ, 1998. — 82 с.

34. Доклад о состоянии окружающей среды и природоохранной деятельности города Воронежа в 1999 году. / Под ред. Н.В. Стороженко Воронеж: ИПФ «Воронеж», 2000. - 44 с.

35. Доклад о состоянии окружающей среды и природоохранной деятельности города Воронежа в 2000 году. / Под ред. Н.В. Стороженко — Воронеж: Управление по охране окружающей среды, 2001. — 44 с.

36. Доклад о состоянии окружающей среды и природоохранной деятельности города Воронежа в 2002 году. / Под ред. В.В. Батищева Воронеж: Управление по охране окружающей среды, 2003. — 51 с.

37. Елекоева Л.И. Анализ поля концентрации сернистого газа методом разложения по естественным ортогональным функциям / Л.И. Елекоева, И.Е. Чувашина // Сб. трудов ГТО. 1979. - № 436. - С. 75 - 82.

38. Елекоева Л.И. Использование метода разложения полей по естественным ортогональным функциям для анализа и прогноза загрязнения атмосферы / Л.И. Елекоева // Сб. трудов ГТО. 1982. - № 450. - С. 100 - 106.

39. Елекоева Л.И. Объективная статистическая схема прогноза воздуха в городах. / Л.И. Елекоева, Т.П. Ивлева, В.Б. Киселев, Л.Р. Сонькин // Сб. трудов ГГО. 1987. - № 511- С. 45-53.

40. Зайцев А.С. Структура поля концентраций окиси углерода в городе /

41. A.С. Зайцев // Сб. трудов ГГО. 1973. - № 293. - С. 28-32.

42. Илькун Г.М. Загрязнение атмосферы и растений / Г.М. Илькун. — Киев: Наукова думка, 1978. 248 с.

43. Качество воздуха в городах России. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. - 22 с.

44. Качество воздуха в крупнейших городах России за десять лет (1988-1997). -СПб.: Гидрометеоиздат, 1999. — 144 с.

45. Косинова И.И. Эколого-геологическое районирование территории города Воронежа / И.И. Косинова, Н.В. Крутских // Вестник ВГУ. — 2001. — № 12. -С. 205-212.

46. Комарова Н.Г. Геоэкология и природопользование: Учеб. пособие для вузов / Н.Г. Комарова. — М: Изд-во центр «Академия», 2003. 192 с.

47. Красов В.И. Исследование поля концентрации окиси углерода в воздушном бассейне города / В.И. Красов, Е.А. Горбачева, К.В. Иванченко // Сб. трудов ГГО. 1987. - № 492. - С. 45-52.

48. Ландсберг Г.Е. Климат города / пер. с англ. Под ред. А.С. Дубова. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — 247 с.

49. Лебедева М.Г. Изменения атмосферной циркуляции и загрязнение воздуха в Центрально-Чернозёмном Регионе / М.Г.Лебедева, О.В. Крымская, Г.Н. Григорьев // Проблемы региональной экологии. — 1999. — № 1. С. 70-77.

50. Мамонтова Л.И. Особенности климатического режима большого города: Мироведение / Л.И. Мамонтова. — М.: Наука, 1982. — 320 с.51 .Максаковский В.П. Географическая картина мира / В.П. Максаковский.

51. Ярославль: Изд-во «Добро», 1993. Ч. I. — 304 с. 52. Максаковский В.П. Экономическая и социальная география мира /

52. B.П. Максаковский. М: Изд-во «Просвещение», 1994. — 144 с.

53. Максаковский В.П. Физическая и экономическая география мира / В.П. Максаковский, Н.Н. Петрова. М: Изд-во «Айрис-пресс», 1999. - 224 с.

54. Назаренко А.В. Инверсии в атмосфере / А.В. Назаренко Воронеж: ВВВАИУ, 1993.-98 с.

55. Назаренко А.В. Метеорологические условия накопления и рассеяния антропогенных примесей в атмосфере г. Воронежа / А.В. Назаренко, В.Н. Золоторёв, В.П. Прокопьев // Отчёт о НИР. — Воронеж: Изд-во ВВВАИУ, 1994.-42 с,

56. Назаренко А.В. О классификации инверсий температуры / А.В. Назаренко // Сб. статей ВВВАИУ. 1996.-Вып. 18.-С. 15-20.

57. Назаренко А.В. Прогноз уровня загрязнения атмосферного воздуха / А.В. Назаренко // Современная география и окружающая среда: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции. Казань: КГУ, 1996. — С. 23-26.

58. Назаренко А.В. Метеорологический потенциал загрязнения атмосферы в г. Воронеже / А.В. Назаренко, В.Ф. Авдеев // Тезисы докладов Всероссийской научной конференции. — Воронеж: ВВВАИУ, 1997. — С. 27-30.

59. Назаренко А.В. Разработка методики оценки влияния метеорологических факторов на самоочищение атмосферного воздуха от загрязнений над крупными гарнизонами и в местах интенсивной войсковой деятельности /

60. A.В. Назаренко, С.П. Бочкин, В.В. Дорофеев, И.П. Расторгуев,

61. B.П. Прокопьев // Отчёт о НИР. Воронеж: Изд-во ВВВАИУ, 1999. - 63 с.

62. Назаренко А.В. Влияние аэросиноптических условий на концентрацию антропогенных примесей в воздушном бассейне Воронежа / А.В. Назаренко, Е.И. Батурин // Тезисы Всероссийской научной конференции КГУ. 2000. - С. 135-136.

63. Назаренко А.В. О классификации синоптических ситуаций / А.В. Назаренко // Межвузовский сборник научно-методических трудов ВВАИИ. 2002. - С. 15-22.

64. Назаренко А.В. Современные направления в анализе и прогнозе погоды для авиации. 4.1. - Воронеж: Изд-во ВВАИИ, 2003. - 188 с.

65. Небел Б. Наука об окружающей среде / Б. Небел М.: Мир, 1993. - 182 с.

66. Першина Р. А. Возможности прогнозирования загрязнения воздуха в городе методом линейного регрессионного анализа. / Р.А. Першина, Л.Р. Сонькин // Сб. трудов ГТО 1977. - № 387. - С. 45 - 50.

67. Практикум по синоптической метеорологии / Под ред. В.И. Воробьёва. — JL: Гидрометеоиздат, 1983. 288 с.

68. Практикум по авиационным прогнозам погоды / Под ред. И.А. Скирды. — Воронеж: ВВАИИ, 1999. 180 с.

69. Приходько М.Г. Общая и синоптическая метеорология / М.Г. Приходько, B.C. Смирнов, М.Г. Эйдельман М.: Воениздат МО СССР, 1970. - 512 с.

70. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России /

71. B.Ф. Протасов. — М: Изд-во «Финансы и статистика», 2001. — 672 с.

72. Пьянцев Б.Н. Синоптические условия формирования высокого уровня загрязнения воздуха в группе городов промышленного района / Б.Н. Пьянцев, JI.P. Сонькин, P.P. Ус, И.И. Федяева, Н.А. Шапорева // Сб. трудов ГТО. 1984. -№ 479. - С. 13-18.

73. Ревель П. Загрязнения воды и воздуха / П. Ревель — М.: Мир, 1995. —1. C. 239-243.

74. Руководство по прогнозированию метеорологических условий для авиации. JI: Гидрометеоиздат, 1985. - 302 с.

75. Руководство по краткосрочным прогнозам погоды. — 4.1. — JI: Гидрометеоиздат, 1986. 702 с.

76. Руководство по практическим работам метеорологических подразделений авиации Вооружённых Сил. М: Воениздат, 1992. — 486 с.

77. Руководство по прогнозу загрязнения воздуха. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993.-104 с.

78. Семченко Б.А. Физическая метеорология / Б.А. Семченко М: Изд-во Аспект Прос, 2002. - 415 с.

79. Скирда И.А. Авиационные прогнозы погоды: Учебное пособие — Ч. Г. / И.А. Скирда //-Воронеж: ВВВАИУ, 1989. 125 с.

80. Скирда И.А. Авиационные прогнозы погоды / И.А. Скирда, В.И. Садковский, В.А. Мозиков II М.: Воениздат МО РФ, 1995. - 423 с.

81. Сонысин JI.Р. К вопросу о метеорологической обусловленности загрязнения воздуха над городами / Л.Р.Сонькин, Е.А. Разбегаева, К.М. Терехова // Сб. трудов ГГО 1966. - № 185. - С. 11-17.

82. Сонькин Л.Р., Об обработке и анализе наблюдений за загрязнением воздуха в городах / Л. Р. Сонькин, Д.В. Чаликов // Сб. трудов ГТО. 1968 - № 207. -С. 25-30.

83. Сонькин Л.Р. Содержание примесей в городском воздухе в зависимости от метеоусловий в летний сезон / Л.Р. Сонькин, В.А. Храпаченко // Сб. трудов ГТО. 1973. - №293.-С. 20-29.

84. Сонькин Л.Р. О влиянии метеорологических условий на загрязнение воздуха в различных городах / Л.Р. Сонькин, А.В. Липовка, В.А. Храпаченко, В.П. Христолюбов, Б.Б. Чебаненко // Сб. трудов ГТО-1975.-№325.-С. 56-64.

85. Сонькин Л.Р. Синоптические условия формирования периодов высокого загрязнения воздуха в различных районах СССР / Л.Р. Сонькин, А.Н. Багрецова, Е.И. Иванова, Т.П. Ивлева, Б.Н. Пьянцев // Сб. трудов ГТО-1979.-№ 436-С. 19-25.

86. Сонькин Л.Р. Вопросы прогнозирования загрязнения воздуха в городе отдельными примесями / Л.Р. Сонькин, Т.П. Ивлева // Сб. трудов ГТО — 1982.-№450.-С. 16-21.

87. Сонькин Л.Р.Синоптические условия формирования высокого уровня загрязнения воздуха в группе городов промышленного района / Л.Р. Сонькин, Б.Н. Пьянцев, P.P. Ус, И.И. Федяева, Н. А. Шапорева // Сб. трудов ГТО. 1984. - № 479 - С. 21-25.

88. Сонькин Л.Р. Синоптико-статистический анализ и прогноз загрязнения атмосферы / Л.Р. Сонькин. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 224 с.

89. Справочник по химии: Учебное пособие для учащихся. — М.: «Просвещение», 1984. 239 с.

90. Тютюник Ю.Г. Концепция городского ландшафта / Ю.Г. Тютюник // География и природные ресурсы. — 1990 — № 2. — С. 167-172.

91. Фёдорова А.И. Практикум по экологии и охране окружающей среды: Учебное пособие для высш. учеб. заведений / А.И. Фёдорова, А.Н. Никольская // М.: «Владос», 2001. — 288 с.

92. Харбрейкен Д. Изучи Microsoft Office ХР за 10 минут.: пер. с англ. / Д. Харбрейкен — М. «Вильяме», 2002. — 256 с.

93. Хоружая Т.Н. Оценка экологической опасности / Хоружая Т.Н. — М.: «Книга сервис», 2002. 208 с.

94. Хромов С.П. Метеорология и климатология / С.П. Хромов, М.А. Петросянц М: Изд-во МГУ Аспект Прос, 2001. - 528 с.

95. Царев М.А. К вопросу о загрязнении воздуха при туманах / М.А. Царев // Сб. трудов ГГО. 1975. - № 352. - С. 113 - 118.

96. Шевчук И.А. Аэросиноптические условия установления длительных периодов максимального загрязнения воздуха в г. Кемерово / И.А. Шевчук // Труды НИИАК. 1966. - № 42(2) - С. 34-38.

97. Шевчук И. А. Повторяемость метеорологических условий, способствующих увеличению загрязнения приземного слоя атмосферы / И. А. Шевчук, JI. И. Введенская, Т. Г. Володкевич // Труды Новосибирского регионального ГМЦ 1969. - № 2. - С. 23-29.

98. Швер Ц.А., Павлов С.А. Климат Воронежа / Ц.А. Швер, С.А. Павлов — JL: Гидрометеоиздат, 1986.— 104 с.

99. Экологическая обстановка в городе Воронеже. / Под ред. Н.В. Стороженко — Воронеж, 1994г. 48 с.

100. Berlyand М.Е. Forecasting of air pollution with emphasis on research in the USSR // WMO EPM a RP. N19. - 1983. 208 p.

101. Berlyand M.E. Prediction and regulation of air pollution. Kluwer A. P. Dordrecht, 1991.-312 p.

102. Calder K.L. Multiple-source plume models of urban air pollution. Their general structure. Atmos. Environ., 1977, vol. 11, N 6, p. 403-414.

103. Ellerman L., Wexler R., Chang D.T. Features of Tropospheric and

104. Stratospheric Dust. Appl. Opt. 1969, v. 8, No. 5.

105. Egan B.A., Mahoney J.R. Numerical modelling of advection and diffusion of urban area source pollutants. J. Appl. Meteorol., 1972, vol. 11, N 2, p. 371-396.

106. Hesek F. Maximum ground level pollutant calculations from elevated pointsource / Contrib. Geophys. Inst. Slov. Acad. Sci. 1997. - № 17. - S. 54-64.

107. Inhaber H. A set of suggested air quality indices for Canada / Atmos. Environ. 1975. - vol. 9. - № 3. - P. 353-364.

108. Kalina A. Measurements of nitrogen dioxide and sulphur dioxide concentrations in urban and rural areas of Poland using a passive sampling method / Krochmal Dariusz, Environ. Pollut. 1997. - 96. - № 3. - S. 401-407.

109. Landsberg H. E. Man-Made Climatic Changes. Science. 1970. v. 170, No.I3964.

110. Martin A., Barber F.R. Sulphur dioxide concentrations measured at various distances from a modern power station. Atmos. Environ., 1967, N 6, p. 655-678.

111. Martin A., Barber F.R. Futher measurements around modern power stations. -Atrnos. Environ., 1973, N 1, p. 17-38.

112. Meroney R. N. Dispersion in non-flat obstructed terrain and advancedmodeling techniques / Plant. Oper. Progr. 1992. — 11. - № 1. - S. 6-11.

113. Milford S. N., Aronowitz L., Scanlon J.H. Comparison of air pollution models with aerometric data for the air quality region centered on New York City. In: Proc. 2nd Intern. Clean Air Congr., Washington, D. C., 1970. N.-Y.; London, 1971, p. 1168-1176.

114. Miller D. Energy at the surface of the Earth. N. Y.: Ac. press, 1981. - 518 p.

115. Pollution causes climatic changes. Mines Mag. 1970, 60. No. 8.

116. Pollution, radiation, and climate. NCAR Quart. 1970, No. 27.

117. Shieh L. J., Davidson В., Friend J. P. A model of diffusion in urban atmosphere: S02 on greater New York, 1969. Presented at the Symp. on multiple-source urban diffusion models. Chappel Hall, North Carolina.

118. Shir C.C., Shieh L.J. A generalized urban air pollution model and its application to the study of S02 distribution in the St. Louis Metropolitan Area. -J. Appl. Meteorol., vol. 13, N 2.

119. Sladek J. Vztahy mezi rezimem znecisteni ovzdusi a pocasim v severozapadnich Cechach. Meteorologicke Zpravy XXVIII, N 4, 1975, C. 97-103.

120. Smith F.B. Prediction and regulation of air pollution by M.E. Berlyand // Meteorological Magazine. 1992. - N. 4.а) ВЫБРОСЫ ТВЁРДЫХ ВЕЩЕСТВ1. Другие отр-ли пром-тиь о лло О CLю л а>30,000 25,000 20,00015,000 | 10,000 | 5,000 IК0,0001. Электроэнергетика

121. Выброшенные в атмосферу О Уловленные и обезвреженныеб)1. ВЫБРОСЫ ТВЁРДЫХ ВЕЩЕСТВ

122. Выброшенные в атмосферу □ Уловленные и обезвреженные

Информация о работе

Дьяков, Сергей Александрович
кандидата географических наук
Воронеж, 2004
ВАК 25.00.36

Диссертация

Диагноз и прогноз уровня загрязнения атмосферы - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы