Формирование компонентов баланса свинца в атмосфере над территорией России

Гинзбург, Вероника Александровна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Формирование компонентов баланса свинца в атмосфере над территорией России
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Формирование компонентов баланса свинца в атмосфере над территорией России"

На правах рукописи

ГИНЗБУРГ Вероника Александровна

ФОРМИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ БАЛАНСА СВИНЦА В АТМОСФЕРЕ НАД ТЕРРИТОРИЕЙ РОССИИ

25.00.36 - Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Институте глобального климата и экологии Росгидромета и РАН

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор С. М. Семенов кандидат географических наук С. А. Громов

Официальные оппоненты:

Доктор географических наук, профессор Г. М. Черногаева Доктор физико-математических наук М. В. Гальперин

Ведущая организация: Гидрометцентр России

Защита состоится $ 2005 г. в ¿Г часов на заседании

Диссертационного совета Д.002.049.01 в Институте глобального климата и экологии Росгидромета и РАН по адресу:

РФ, 107258 Москва, ул. Глебовская, д. 20Б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН.

Автореферат разослан

2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

А. А. Минин

аоо7--4

,.>-гуальность темы. Антропогенное загрязнение атмосферы, как компонента природной среды, является важным вопросом взаимодействия человека и природы. Атмосферная эмиссия тяжелых металлов приводит к экологическим проблемам локального, регионального и глобального масштабов, поскольку загрязняющие вещества, попадая в атмосферу, не только осаждаются вблизи источника, но и переносятся в удаленные районы, где происходит их выпадение и осаждение на растительности, почве и водных объектах. Активные исследования в области изучения загрязнения природной среды тяжелыми металлами были начаты в России в 90-х годах XX столетия, что в значительной степени было связано с обязательствами, взятыми Российской Федерацией в соответствии с Протоколом по тяжелым металлам к Конвенции 1979 года о Трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. Однако, в этой области остается еще много нерешенных вопросов. Как российские, так и международные исследователи отмечают значительную неопределенность в оценках выбросов тяжелых металлов, в частности свинца, от антропогенных источников. Данные наблюдений за загрязнением атмосферы и осадков тяжелыми металлами, проводимые на постоянно действующих станциях мониторинга на территории России, в связи с недостаточным количеством станций, не позволяют репрезентативно оценить уровень загрязнения атмосферы свинцом, как для отельных регионов, так и для России в целом. В условиях недостатка информации особенно актуальным является использование комплексного подхода к оценке формирования компонентов баланса свинца в атмосфере, включающего в себя как обобщение и анализ данных мониторинга и статистических данных, так и моделирование распределения антропогенных потоков для оценки формирования региональных уровней загрязнения.

Цель работы состоит в оценке компонентов баланса свинца в атмосфере над территорией России с учетом региональных различий.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было провести оценку компонентов атмосферного баланса свинца на территории России и оценить распределение региональных уровней загрязнения атмосферы по данным натурных измерений и с помощью модельных расчетов. Для этого в работе были поставлены следующие задачи:

• Анализ и обобщение данных об антропогенной эмиссии свинца на территории России и о трансграничных потоках;

• Анализ пространственной и временной изменчивости концентрации свинца в воздухе и осадках по наблюдениям на постоянно действующих станциях мониторинга;

• Оценка параметров процессов сухого и влажного осаждения свинца на подстилающую поверхность по данным наблюдений на территории России;

• Разработка вероятностной климатической модели дальнего переноса свинца в атмосфере для расчета полей концентрации и выпадений при различных вариантах оценки антропогенных выбросов;

• Проведение модельных расчетов полей концентрации свинца и потоков на подстилающую поверхность с использованием наиболее полной оценки выбросов свинца в атмосферу на территории России за 1990 г.;

• Анализ региональных и сезонных закономерностей распределения концентрации свинца в воздухе на терр!ггории России и потоков на подстилающую поверхность, полученных по результатам моделирования и по наблюденным данным.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые для территорий федеральных округов

РФ и в целом для России получены интегральные оценки основных компонентов баланса

свинца в атмосфере; по данным многолетних наблюдений рассчитаны статистически

достоверные коэффициенты сухого и влажного выпадения свинца; разработана новая

статистическая региональная модель дальнего переноса консервативной примеси в

атмосфере, адаптированная для территории России; пространственные закономерности

распределения полей атмосферных концентраций и выпадения свинца на подстилающую

поверхность на территории России исследованы с использованием наиболее полной оценки

эмиссии, результатов многолетнего мониторинга и проведенных модельных расчетов.

Соискатель выносит на защиту:

1. Результаты оценки компонентов баланса свинца в атмосфере по федеральным округам и в целом для территории России по данным мониторинга и модельным расчетам;

2. Результаты анализа пространственного распределения атмосферных концентраций и потоков свинца на подстилающую поверхность для территории РФ во взаимосвязи с пространственным распределением и временными трендами выбросов свинца;

3. Количественные оценки параметров влажного и сухого выпадения свинца из атмосферы для территории России, полученные на основе многолетних данных наблюдений;

4. Региональную статистическую модель дальнего переноса консервативной примеси в атмосфере.

Ппаю-нческое значение. Разработанные подходы к оценке компонентов баланса свинца и разработанная вероятностная климатическая модель дальнего переноса примеси в атмосфере могут использоваться для проведения аналогичных оценок баланса любой консервативной примеси в атмосфере на территории России. Разработанная вероятностная модель позволяет в дальнейшем при изменении сценариев эмиссии с минимальными временными и ресурсными затратами проводить оценку уровня загрязнения атмосферы и нагрузок на подстилающую поверхность для территории России.

Внедрение. Результаты исследования по теме диссертации были использованы и

используются:

• при подготовке научных отчетов Лаборатории комплексного мониторинга ИГ РАН за 2000-2004 года по теме «Антропогенное возмущение биогеохимических циклов в глобальном и континентальном масштабах»;

• при реализации проекта ИНТАС № 97-31581 «Разработка методов оценки эмиссии тяжелых металлов и их применение для оценок потоков тяжелых металлов на территории стран СНГ, включая экономические аспекты»;

• при выполнении темы НИР Росгидромета по теме 1.4.4.3 «Совершенствование технологии обслуживания потребителей материалами анализа ежегодного обобщения результатов наблюдения за загрязнением природной среды (в части фонового загрязнения атмосферного воздуха)»;

• при выполнении темы НИР Росгидромета по теме 1.4.2.26 «Оценка состояния, тенденций и динамики изменения фонового и трансграничного загрязнения атмосферного воздуха. Обеспечение выполнения обязательств по международным программам ЕМЕП, НАНЕТ, МСП КМ».

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 научных трудах соискателя.

Апробация работы. Основные результаты данной диссертационной работы представлялись на научных семинарах Института глобального климата и экологии Росгидромета и РАН и Московского государственного университета (Кафедры метеорологии и климатологии), а так же успешно докладывались на отечественных и международных научных семинарах и конференциях:

- Международная конференция ASAAQ-2003 «Atmospheric scienoes and applications to air quality", Tsukuba, Japan, March 11-13,2003.

- Международная конференция "Hnviromis 2000: Измерения, моделирование и информационные системы как средства реабилитации окружающей среды на городском и региональном уровне", Томск, 24-28 октября 2000;

• 5-ая международный симпозиум и выставка по загрязнению окружающей среды в центральной и восточной Европе, Прага, сентябрь 2000 г.;

- Рабочая группа ВМО и ЕМЕР по моделированию атмосферного переноса и осаждения стойких органических соединений и тяжелых металлов (ноябрь 1999, Женева),

- "Аэрозоли Сибири- V", (ноябрь 1998, Томск),

- Международная конференция "Air Pollution V: Modelling, Monitoring and Management of Air Pollution", Bologna, Italy, September 1997.

- Международная студенческая конференция "Ломоносов-96", Москва, МГУ, сентябрь 1996.

- Рабочая группа по оценке деятельности ЕМЕР по тяжелым металлам и стойким органическим соединениям (сентябрь 1996, Москва).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, б глав и Заключения,

содержащего основные выводы работы. Она изложена на 92 страницах, содержит 25

рисунков, J2. таблиц. Список литературы содержит 101 наименование.

Введение содержит характеристику актуальности, целей, задач, новизны, практической

значимости работы, выносимых на защиту положений, сведения об апробации результатов и

основных публикациях, а также краткое описание структуры и содержания диссерташш.

-3-

Глава 1. Загрязнение природной среды свинцом и связанная с этим опасность для экосистем н человека.

Первый раздел главы представляет собой обзор литературных данных, посвященных проблеме загрязнения природной среда свинцом, его происхождению и особенностям поведения в разлнчньк природных средах. Отмечается, что выбросы свинца в воздушную среду меньше, чем в водные акватории и в почву. Однако, вовлечение аэрозольных частиц в процесс дальнего переноса способствует тому, что загрязнение атмосферы приводит не только к ухудшению качества воздуха в районах, расположенных в непосредственной близости от индустриальных и урбанизированных центров, но и на региональном и фоновом уровнях. Приводятся данные о физико-химической форме поступления и трансформации элемента в экосистеме, времени жизни и предельно-допустимых концентрациях. Отмечается, что свинец находится в атмосфере в основном в виде аэрозолей, а в атмосферных осадках преобладают водорастворимые формы свинца. Обсуждаются вопросы воздействия свинца на человека и экосистемы.

Во второй части главы проведена оценка компонентов глобального баланса свинца по литературным данным, а так же подробно описаны механизмы выведения свинца из атмосферы. Приводятся данные об объемах мировых н европейских выбросов свинца в атмосферу, их распределение по источникам и изменение в последние десятилетия. Подчеркивается важность и актуальность проблемы антропогенного воздействия на формирование загрязнения природной среды свинцом. Глобальное поступление свинца в атмосферу в 90-х годах XX века по литературным данным составляет от природных источников - 4,2 - 45 тыс. т. в год, а от антропогенных источников - 360 - 440 тыс. т. в год. Доля естественных источников составляет, в среднем, 8% от суммарного поступления свинца в атмосферу. Отмечается, что промышленные центры цветной металлургии, являющиеся основными антропогенными источниками поступления свинца в атмосферу, образуют «огромные локализированные техногенные геохимические аномалии», что определяет крайнюю неоднородность пространственного распределения поля промышленных источников эмиссии свинца. Средние глобальные значения концентраций свинца в различных природных средах по литературным данным показаны в таблице I,

Табл.1. Средние глобальные концентрации свинца в природных средах.

Природная среда Концентрация

Воздух (нг/м'1) 2-20

Осадки (мкг/л) 0,009-44

Почва (мг/кг) 5-25

Мхи (мг/кг) 9,7-16,4

Глава 2. Методология оценки баланса примеси в атмосфере и используемые данные.

В главе рассмотрены основные подходы к решению поставленной задачи и методология оценки баланса свинца в атмосфере. В первой части главы приведен список используемых данных, включающих в себя:

- статистические данные Госкомстата России,

- результаты наблюдений за концентрацией свинца в воздухе и осадках,

- экспертные оценки выбросов и научные публикации российских и международных исследователей,

- климатические параметры и характеристики подстилающей поверхности.

Вся используемая информация объединена в разработанную автором электронную базу данных, содержащую как тематически сгруппированные исходные данные, так и макросы для расчетов, статистического анализа и визуализации результатов. База данных выполнена с использованием программной среды Microsoft Exel.

Применительно к поставленной задаче, под оценкой баланса примеси в атмосфере подразумевается исследование суммы входящих и исходящих потоков в приземной атмосфере над территорией России: нижняя граница - подстилающая поверхность, верхняя граница - высота слоя перемешивания, боковые границы - административные границы России. С учетом современного административного устройства России оценка баланса свинца в атмосфере проводилась для семи федеральных округов Российской Федерации: Северо-Западного, Центрального, Приволжского, Южного, Уральского, Сибирского и Дальневосточного, а так же для России в целом. Для решения такой задачи необходимо обобщение и анализ большого количества информации из разных областей практической деятельности и научных знаний.

В тексте диссертации приводится блок-схема баланса консервативной примеси в атмосфере, рассматриваемого в работе на примере баланса свинца, основными компонентами которой являются: выбросы в атмосферу от природных (Ем) и антропогенных (Бд) источников; перенос в атмосфере и формирование поля содержания свинца в воздухе (С) за счет процессов адвекции локального, регионального и глобального масштабов; входящие (Tin) и исходящие (T«,i) потоки примеси через границу области, совпадающей в данной работе с географической границей России; выведение из атмосферы за счет механизмов сухого (D) и влажного (W) выпадения. В случае, если баланс не сходится, количественная оценка разности (5) всех источников и стоков позволяет идентифицировать недостающие сведения:

En + Ед + Tin - С - D -W - T0U| = ^ (1)

В работе подробно рассматриваются источники информации и методология оценки каждого из приведенных компонентов баланса.

Для оценки приходной компоненты баланса в работе проанализирована информация о выбросах свинца в России по данным официальной статистики (Госкомстата России); данным, подготовленным Российской Федерацией в рамках выполнения конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния; и по независимым аналитическим научным оценкам, называемым далее «экспертными». Для проведения оценки пространственного распределения выбросов свинца на территории России в качестве реперного выбран 1990 год. Для проведения анализа временного тренда выбросов свинца на территории России используются также данные за период с 1988 по 2003 гг. Оценка природного поступления свинца в атмосферу выполнена по удельным показателям интенсивности природной эмиссии в соответствии с методикой, описанной в отчетах Метеорологического Синтезирующего Центра - Восток (МСЦ-В).

Расходная компонента баланса свинца оценивалась в работе по данным натурных наблюдений на станциях фонового мониторинга и по результатам модельных расчетов. Анализ полей концентрации свинца в воздухе и в осадках проводился по данным наблюдений на постоянно действующих станциях мониторинга в фоновых регионах России. База данных «Фоновый мониторинг», которая ведется в ИГКЭ Росгидромет и РАН, включает в себя результаты измерений концентраций загрязняющих веществ, в том числе и свинца, в пробах воздуха и осадков, отобранных в разные годы на более чем 20 станциях мониторинга, Период наблюдений на станциях составляет от 2 до 20 и более лет. К сожалению, данные не являются полными как по пространственному, так и по временному критерию, так как измерения концентрации свинца в воздухе и осадках на большинстве станций проводились нерегулярно. Поэтому, по мнению ряда исследователей (Парамонов, Громов, 1992; Ровинский и др., 1994; Громов и др., 1994; Оготоу е1.а1. 1999), работающих с базой данных «Фоновый мониторинг», корректные оценки загрязнения воздуха и осадков свинцом, а так же параметров осаждения свинца на подстилающею поверхность, могут быть проведены только при использовании осредненных значений за длительный период времени.

При проведении анализа расходных компонентов баланса свинца по федеральным округам России использовались данные станций мониторинга, отражающих уровень регионального загрязнения атмосферы. Некоторые регионы оказались не охваченными наблюдениями, поэтому для определения уровня концентраций свинца в атмосфере и осадках на территории этих федеральных округов была проведена интерполяция данных станций мониторинга, расположенных в соседних регионах. Интерполяция значений проводилась с учетом весовых коэффициентов значимости (от 0 до 1) для каждой станции, определяемых в зависимости от близости станции к исследуемому региону и длительности рада наблюдений. На территории Дальневосточного округа (занимающего более 6000 тыс. км2) расположена только одна станция мониторинга, на которой измерения содержания

свинца в воздухе и осадках проводились только до 1990 года. Поэтому репрезентативно оценить уровень загрязнения свинцом в регионе по данным стационарных измерений на СКФМ не представляется возможным. В этом случае были выполнены оценки, основные на литературных данных и научных публикациях других авторов.

Согласно рекомендациям ВМО средние концентрации свинца в осадках рассчитывались как средние взвешенные с учетом сумм осадков за периоды отбора проб. Средние значения концентрации свинца в атмосфере за месяц, сезон и год рассчитывались как среднегеометрические значения. Для анализа пространственной и временной изменчивости использовались стандартные статистические методы исследования.

Для оценки интенсивности н суммарных потоков выпадения свинца по федеральным округам РФ использовались данные о содержании свинца в осадках и средних климатических суммах осадков, а так же результаты косвенных методов определения уровня загрязнения воздуха, в частности, результаты измерений содержания свинца в снежном покрове и во мхах.

Глава 3. Выбросы свннца в атмосферу на территории России.

Глава посвящена обобщению и анализу данных о выбросах свинца в атмосферу на территории России. В первой части главы рассмотрены основные источники выбросов. Наибольший процент выбросов свинца от стационарных источников в России приходится на долю предприятий металлургии. По данным Госкомстата России в 1995 году на долю предприятий цветной металлургии приходилось около 84% общего выброса свинца от стационарных источников, а на долю всей металлургической промышленности, включая черную металлургию, машиностроение и металлообработку - 96%.

Начиная с конца 80-х годов, по данным Госкомстата России, уровень выбросов свинца и его соединений от стационарных источников на территории России имеет устойчивую тенденцию к снижению. Ежегодное снижение выбросов в период до 1995 года составляло в среднем 300-500 т в год, что соответствует 16-20 % годового выброса. К 1995 году, объем выбросов стабилизировался на уровне около 800-900 т в год, но, несмотря на то, что по абсолютным значениям снижение выбросов свинца в период 1994-1998 гг. не превышало 100 т в год, относительное ежегодное снижение эмиссии в эти годы составляло 10-18%. Наименьший объем выбросов свинца в России приходится на 1998 год - 700 т.

!'-.........ЕТР-— —ATP (без Урала) - - - Уральский ф.о. Россия

Рис. 1. Динамика выбросов свинца от стационарных источников для регионов России и в целом по стране в 1988-2003 гг., т/год.

Переломным, с точки зрения смены знака тенденций изменения объема выбросов, для большинства регионов России стал 1998 год. Поэтому, в работе рассчитаны средние годовые тенденции изменения выбросов свинца по федеральным округам России для перибдов 19901998 и 1998-2003 годы. В первый из выделенных периодов наблюдалось устойчивое снижение выбросов во всех регионах России. Средние ежегодные тенденции снижения эмиссии в этот период изменялись по регионам от 0,5% (в Сибирском ф.о.) до 32% (в Центральном ф.о.), а в сумме за восьмилетний период выбросы снизились в 2-10 раз. В отдельных областях России (Мордовия, Краснодарский край, Калининградская, Ленинградская, Ростовская, Челябинская, Саратовская области) за этот период выбросы снизились в 20 - 70 раз. После 1998 года в большинстве регионов отмечается рост выбросов. Причем, в отличие от постепенного спада выбросов в начале 90-х годов, после 1998 года в ряде регионов отмечается резкое увеличение выбросов до 40-70% за год. Однако, в целом, для территории России за последние 5 лет среднее значение ежегодных тенденций изменения выбросов сохраняется отрицательным, что, в основном, обусловлено снижением выбросов в Уральском регионе, который определяет до 70% суммарных выбросов по стране. Наибольшие за последнее десятилетие выбросы свинца в атмосферу от стационарных источников по данным официальной статистики приходятся на 1999-2001 года.

Во второй части главы проанализирована информация о выбросах свинца на территории России по данным, подготовленным в рамках программы ЕМЕП, экспертных оценок (Ясенским, Яценко-Хмелевской, 1998; Какагека е(.а1 2004) и отраслевым данным (РЭФИА, 1997). Сравнение результатов инвентаризации выбросов свинца на территории России, полученных по различным данным, приведено в Таблице 2.

Источник информации Объем выброса от стационарных источников

1990 | 1993 | 1995 | 1997 | 2000 | 2001

Вся Россия

Данные Госкомстата, стационарные источники (Отчет Госкомстата СССР, 1991,1993,1994; Ежегодник, 1997-2003 (г.) 1943 1070 890 787 859 1048

Экспертные оценки, стационарные источники (Kakarcka cul, 2004 - для 90,95 н 97 гп Ясенский, Яценко-Хмелевская. 1998-для 93 г.) 4930 3800 4130 4100

Экспертные оценки, автотранспорт (Громов. Гинзбург, 1999 -для 90 г., РЭФИА, 1997 -для 95 г., ЯсенскнП, Яиенко-Хмелевская, 1998-для93 г.) 4252 5360 3983

Европейская тер рнтория России

Данные Госкомстата, стационарные источники 330 176 80 68 86 82

Данные ЕМЕП , стационарные источники 616 353 244 237 252

Экспертные оценки, стационарные источники 1720 1400 1500 1400

Данные ЕМЕП, автотранспорт 2975 2923 2182 2010 2100

Экспертные оценки, автотранспорт 3030 2923 2110

Как видно из анализа данных таблицы и как неоднократно указывалось во многих исследованиях, посвященных оценке выбросов загрязняющих веществ, в частности свинца, в атмосферу, данные Госкомстата России значительно занижены, по сравнению с другими оценками (РЭФИА, 1997; ТвПшиМ е( а1, 1997; Ясенскнй, Яценко-Хмелевскоая, 1998). По мнению российских и международных экспертов в список источников, учитываемых в данных Госкомстата, не попадают предприятия первичной обработки цветных металлов, являющиеся основными источниками промышленного поступления свинца в атмосферу, отсутствуют данные о выбросах свинца в процессе сжигания ископаемого топлива. Кроме того, в официальных справочниках не приводятся данные о выбросах свинца автотранспортом.

Приведенные в Главе 3 данные о выбросах свинца от передвижных и стационарных источников и о трансграничном переносе примеси позволяют провести наиболее полную, нз возможных на данных момент, оценку приходной части баланса свинца в атмосфере над территорией России. Предполагая, что мощность выбросов тех источников, данные инвентаризации которых имеются только для одного из рассматриваемых лет, не изменяется, суммарный выброс свинца на территории России по максимальным оценкам составляет в 1990 году составляет 17 500 т (11 500 т без учета трансграничных потоков), в 1995 году -16 200 т (10 200 т без учета трансграничных потоков).

Распределение оцененного таким образом суммарного выброса по основным источникам и по федеральным округам России для 1990 года приведено в таблице 3 и на рисунке 2. Наибольший выброс свинца в атмосферу от промышленных источников, так же как и по данным Госкомстата, приходится на Уральский регион, однако, значительные ■ выбросы характерны так же для Сибирского и Северо-западного регионов. Выбросы от

автотранспорта более равномерно распределены по регионам России, но наибольшие значения характерны для Центрального, Южного и Приволжского федеральных округов. В тексте диссертации проводится подробный анализ пространственного распределения выбросов свинца по градусной сетке на территории России.

Для проведения модельных расчетов и анализа компонентов баланса свинца, вовлеченного в процесс дальнего переноса в атмосфере, в работе использовался сценарий выбросов свинца от стационарных источников, основанный на максимальных оценках. Предполагалось так же, что в дальний перенос в виде мелкодисперсной фракции вовлекается до 20 % выбросов от автотранспорта.

Глава 4. Концентрация свинца в атмосфере на территории России и потоки на подстилающую поверхность поданным мониторинга.

В главе приведено описание системы мониторинга загрязнения воздуха и осадков на территории России, включая расположение и продолжительность работы станций мониторинга, методику отбора и анализа проб. Отмечено, что на станциях комплексного фонового мониторинга нормативная суммарная ошибка единичных измерений свинца в воздухе при концентрациях 0.4-100 нг/м3 и в осадках при концентрациях 0.1-20 мкг/л не превышает+25%.

В начале периода наблюдений в 1983-1984 гг. разброс значений по территории России составлял 16 нг/м3, изменяясь от 2 до 18 нг/м3. Начиная с середины 80-х годов до 90 года XX века изменение концентраций свинца в атмосфере на всей территории России характеризовалось значительным снижением абсолютного уровня среднегодовых концентраций (до И нг/м3 или 62% от максимального наблюдаемого уровня). Наиболее значимые отрицательные тренды концентраций наблюдались в эти годы в Приокско-Террасном, Воронежском, Сихотэ-Алиньском, Астраханском, Кавказском заповедниках. Пространственное распределение загрязнения атмосферы фоновых регионов России свинцом в период до 1990 года характеризовалось значительной изменчивостью. Наибольшие значения концентрации наблюдались на Европейской территории. В Приокско-Террасном заповеднике среднегодовая концентрация свинца в воздухе в период с 1983 до 1990 года изменялась от 7 до 18 нг/м3. Среднегодовые концентрации свинца выше 10 нг/м3 наблюдались в этот период времени так же в Воронежском и Сихотэ-Алиньском БЗ.

В 1990 году разброс значений среднегодовых концентрации свинца по территории России сократилась до 8 нг/м3, изменяясь от 3 до 11 нг/м3, а к 1994 году в фоновых районах на всей территории России среднегодовая концентрация не превышала 6 нг/м3. Для 95% случаев на Европейской территории России измеренная концентрация свинца в воздухе не превышает 22.4 нг/м3, а на территории Восточной Сибири - 5.71 нг/м3.

Источник выбросов Эмиссия, т Доля в общих выбросах, %

Природные источники 1000 8.8

Черная металлургия 2400 21.0

Цветная металлургия 2370 20.7

Цементная промышленность 550 4,8

Лакокрасочная промышленность 20 0,2

Аккумуляторные заводы 40 0,4

Стекольная промышленность 200 1,7

Автотранспорт 4250 37,2

Оборонная промышленность 150 1.3

Электроэнергетика 400 3.5

Сжигание топлива 50 0.4

Всего 11430 100

Северо-Западный ^■^^.¡^■»йгИУ.ги I |

Центральный р1'. -1 I I

Приволжский р'1И М.гШ ^ -1 | !

Южный р™ | | I !

Уральский |ичт!ггям ^ии'Л.чи'ИУмМ'М.ачшкщгодш.^'ашш

Сибирский "^ЯМИД14 ■')' .(г: Г ип гыЛВ ! !

--. I |

Дальневосточный [И , I | 1 ;

0 500 1000 1500 2000 И Стационарные источники □Автотранспорт

Рис. 2. Распределение выбросов свинца по федеральным округам РФ в 1990 г, кг.

83 64 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04

-ПТЗ,air Кавказский — -• Сихотэ-Алиньский „ ■ Астраханский —Воронежский — Багрузинский ■•Саяно-Шушенский__

Рис. 3. Изменение концентраций свинца в атмосфере за двадцатилетний период, нг/м3.

После 1990 года снижение абсолютных значений концентраций уже было не столь значительным, но, в процентном выражении, уменьшение уровня загрязнения воздуха свинцом, продолжающееся еще до середины 90-х годов, достигало 50-90% по сравнению с 1990 годом.

После 2000 года в фоновых районах концентрация свинца в воздухе на территории России увеличились с 1-3 нг/м3 до 9 нг/м5. Однако, для большинства регионов рост концентрации пока сохраняется в пределах межгодовой дисперсии значений, характерной для последнего десятилетия.

Значительные колебания внутригодового изменения содержания свинца в атмосфере наблюдались до 1990 года, а в последнее десятилетие отмечается существенное снижение межсезонных колебаний концентраций. Так для европейской территории внутригодовая амплитуда концентраций снизилась с 16-23, до 5-7 нг/м3. На большинстве станций наиболее высокая концентрация свинца в воздухе отмечается в зимнее время. Анализ корреляционных связей внутригодовой амплитуды с максимальными и минимальными среднемесячными значениями показывает, что уменьшение внутригодовой амплитуды, в .основном, обусловлено снижением концентраций холодного сезона.

Следует отметить, что все наблюдаемые значения концентрации свинца в атмосфере на территории России соответствуют средним глобальным фоновым уровням концентрации свинца в воздухе (от 2 до 20 нг/м3), приведенным в Главе 1.

Распределение концентраций свинца в атмосфере по федеральным округам России, оцененные по данным наблюдений на станциях СКФМ показано на Рис. 4. Следует отмстить, что в 90-х годах XX века наблюдения на станциях, которые могли бы репрезентативно отразить состояние загрязнения атмосферы в Уральском федеральном округе, характеризующимся наибольшими выбросами свинца в атмосферу, не проводились. В период после 2000 года, с началом работы станции мониторинга Мариинск, появилась возможность оценить уровень загрязнения фоновых регионов в Уральском регионе, что сразу отразилось на пространственном распределении значений по регионам России.

За двадцатилетний период наблюдения за концентрацией свинца в осадках в фоновых районах России не прослеживается какого-нибудь значимого тренда изменения концентраций (Рис. 5). В различных регионах России в отдельные годы наблюдались локальные максимумы и минимумы концентраций. Тем не менее, на большей части рассматриваемой территории с 1990 г происходило некоторое снижение концентраций свинца в осадках. На СКФМ в Приокско-Террасном БЗ за 10 лет концентрации снизились примерно в три раза. Наиболее часто встречающиеся на территории России значения концентрации свинца в осадках составляют 3-8 мкг/л, при этом максимальные разовые значения могут достигать 45-160 мкг/л. Сезонный ход концентраций свшша существенно

различается на разных станциях даже в пределах одного географического района. В большинстве случаев в годовом ходе прослеживается несколько максимумов. Отклонения среднемесячной от среднегодовой концентрации обычно составляют не более 50%. На станциях, характеризующих уровень загрязнения в Центральном и Северо-Западном регионах, максимумы концентраций наблюдаются в переходные сезоны. На Юге Европейской территории России отмечаются летний и зимний максимумы. Для Уральского региона характерен зимний максимум концентраций. В Сибири значимых внутригодовых вариаций концентраций не отмечается. На Дальнем Востоке отмечается летне-осенний максимум концентраций, Пространственное распределение концентраций свинца в осадках по данным наблюдений на станциях СКФМ показано на Рис. б.

Для проведения модельных расчетов формирования поля среднемесячных и среднесезонных концентраций в атмосфере и потоков свинца на подстилающую поверхность в данной диссертационной работе на основе данных мониторинга был рассчитан параметр влажного осаждения свнниа. Параметр влажного осаждения примеси IV - это безразмерная величина, определяющаяся как соотношение концентрации вещества в осадках (С) к концентрации вещества в воздухе (С) (Ваше, БсЬешепаиег, 1989):

иг=С/С, (1)

Для определения содержания примеси в осадках на станциях СКФМ анализируется десятидневная накопительная проба осадков. Поэтому для оценки параметра влажного выведения примеси из атмосферы на территории России бьиа проведена синхронизация данных наблюдений за концентрацией свинца в осадках со средней концентрацией в воздухе за тот же период. В результате проведенных расчетов параметр влажного осаждения свинца был определен для 7 областей России для каждого месяца (Таблица 5). Наибольшие среднегодовые значения параметра влажного осаждения свинца наблюдаются в Уральском и Центральном регионах. В большинстве регионов России летние месяцы характеризуются наименьшими значениями параметра влажного осаждения свинца. В Уральском регионе высокие значения параметра влажного осаждения сохраняются в течение всего года.

На основе полученных данных о концентрации свинца в воздухе и осадках, средних суммарных месячных осадков и значений коэффициента влажного осаждения свинца был проведен корреляционный анализ связей между всеми перечисленными параметрами. Наиболее значимые корреляционные связи наблюдаются между уровнем концентрации свинца в воздухе и количеством осадков, что говорит о важной роли процесса влажного выведения свинца из атмосферы, наиболее существенный вклад которого характерен для регионов расположения станций в Баргузинском БЗ (г=-0,8), Приокско-Террасном БЗ (г=-0,77) и Кавказском (г=-0,67). В Астраханском БЗ наиболее значимая корреляция отмечена

Северо-Западный Центральный Приволжсхий Южный Уральский Сибирский Дальневосточный

0,00

3,00

6,00

□до 1992 ■ 1993-1999 02000-2004

нг/нЗ

9,00

12,00.

Рис. 4. Распределение концентраций свинца в атмосфере по регионам России.

16 14 ¡12

МКГ/Л 1 М№

1 « *

> 1 1

1 ' 1 ч/Ч1 -„,-„ . , ... . '.......А ,, \Гч/А * «1 «»Д • т м + 1 _.... , .*».____к \ " ' \ ' « • К. к.

120 юо' 80 60

-40 :

20 0

83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04

-—Кавказский

— Астраханский Саяно-Шушенский

— Мариинск_

-Багрузинский -ЦЛ

- ПТЗ

-Сихотэ-Алиньски "Алтайский Воронежский

Рис. 5. Изменение концентрации свинца в осадках в фоновых регионах России за двадцатилетний период мкг/л. (пунктирной линией показаны значения, отложенные по

правой оси)

Северо-Западный I' ■ 'I

Центральный | - ■

Приволжский )■-

Южный | -Урапьский . Сибирский ) у Дальневосточный

□до 1992

□ 1993-1999

□ 2000-2004

_мкг/л

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00

Рис. б. Распределение концентраций свинца в осадках по федеральным округам России.

-14-

между уровнем концентрации свинца в воздухе и в осадках, что может говорить о локальной природе осадков в этом регионе.

Расчеты потока свинца с осадками на подстилающую поверхность проводились по федеральным округам России с использованием данных мониторинга на фоновых станциях в период с 1983 по 2004 год и данных о количестве осадков. Средняя многолетняя интенсивность влажных выпадений свинца в фоновых регионах на территории России изменяется от 0,5 до 10 мг/м2 год. Значительное превышение интенсивности влажных выпадений свинца над средними многолетними значениями отмечалось в конце 80-х годов в Приокско-Террасном БЗ - до 20-77 мг/м2 год, в Кавказском БЗ - до 33 мг/м2 год в 1996 году и в Воронежском БЗ - 44 мг/м2 год в 2002 году. При получении средних многолетних значений для периодов до 1992 года, 1993-1999 и 2000-2004 гг. эти значения не учитывались.

Табл. 4. Параметр влажного осаждения свинца, определенный по данным наблюдений _наСКФМ, >у х 105._

Месяц Севере-Западный Централь -ный Приволжский Южный Уральский Сибирский Дальневосточный

I 16,6 16,6 9.8 9,0 11.3 12,8 2,2

II 14,5 14,5 17,0 15,5 14,4 11.7 3,4

III 14,3 14,3 8.4 8,0 10,7 13,0 3,5

IV 18,5 18,5 7,0 6,8 13,9 6,9 4,3

V 17,1 17,1 8.6 6,4 14,7 5,2 3,7

VI 6.7 6,7 7,9 8,2 18,6 2,0 4,5

VII 8,9 8,9 9.0 6,1 15,8 2,3 6,0

VIII 9,5 9,5 8,7 9,8 13,0 3,5 4,5

IX 9,3 9,3 11,5 10,5 12,2 6,5 3,3

X 16,0 16,0 8,2 7,3 17,6 9,0 8,4

XI 18,7 18,7 8.3 6.3 16,1 8,0 3,0

XII 15,7 15.7 10,9 11.0 13,6 12,5 1,7

Год 13,8 13,8 9,6 8,8 14,3 7,8 4,0

Распределение по территории России интенсивности потоков свинца, обусловленных

вымыванием с осадками, приведено на Рис. 7, заштрихованными столбцами представлены авторские оценки, которые проводились с использованием данных других регионов или других годов. Наибольшие интенсивности потоков влажного выпадения свинца характеры во все годы для Центрального федерального округа, это объясняется тем, что в этом регионе районы расположения станций СКФМ более подвержены воздействию локальных источников выбросов, в том числе и от автотранспорта. Наибольшие потоки свинца с осадками для всех периодов наблюдений характеры для Сибирского, Уральского и СевероЗападного округов. Однако, при проведении таких оценок следует учитывать, что одну из глваных ролей в определении суммарного потока свинца с осадками по регионам, наряду с интенсивностью выпадений и количеством осадков, играет, безусловно, площадь региона и плотность распределения источников эмиссии.

Годовой ход влажных выпадений обычно совпадает с годовым ходом осадков в

регионе, Среднегодовой многолетний поток свинца с осадками для территории России

-15-

оценивается в период до 1992 года в 38 тыс.т., в период с 1993 до 1999 гг. в 33 тыс.т., в период после 2000 года - в 24 тыс.т. В 1990 году поток влажного выпадения свинца по данным мониторинга оценивается в 31,4 тыс.т. Оценка распределения потока влажного выпадения свинца по федеральным округам России для 1990 года, выбранного в качестве базового года для оценки баланса свинца в атмосфере, показывает, что в этот поток влажного выпадения свинца в Уральском и Сибирском регионах составил 6-8 тыс.т, в СевероЗападном и Дальневосточном - 4-6 тыс.т., в Центральном и Приволжском - 2-4 тыс. т., в Южном ф.о. - < 2 тыс. т.

Скорость сухого осажаення свинца по регионам России определялась в работе как средняя скорость осаждения частиц для всего слоя перемешивания и вычислялась по ячейкам градусной сетки в соответствии с теорией приземного пограничного слоя атмосферы. Для расчета использовались литературные данные о скорости сухого выпадения свинца у подстилающей поверхности, значения параметров шероховатоста, определяемые в соответствии с данными «One Degree Global Land Cover Project» [DeFries, Townshend, 1994], представляющими характеристику подстилающей поверхности земли на сетке 1x1 градус с учетом сезонных изменений, и данные о приземной скорости ветра, полученные по результатм реанализа за 15 летний период с 1979 по 1993 гг., выполненного Европейским центром среднесрочных прогнозов (http://www.ecmwf.com'>. Результаты полученных оценок величины скорости сухого осаждения по регионам России приведены в Таблице 6. Результирующий поток сухого осаждения свинца рассчитывался как произведение скорости сухого выпадения свинца и средней для региона концентрации свинца в воздухе. Результирующие потоки сухого и влажного осаждения свинца по регионам России для 1990 года, полученные по результатам анализа данных мониторинга, приведены на Рис. 8.

Полученные результаты согласуются с опубликованными оценками, проведенным на основе измерений содержания свинца в снежном покрове за 1991-1993 гг., по которым годовой поток свинца с осадками из атмосферы на территории России был определен в 30 000 тонн свинца, а интенсивность выпадений была оценена в 1-5 мг/м2 в год. Высокие значения от 5 до 10 кг/км2 год и выше были отмечены вблизи крупных промышленных центров, а вблизи крупных центров цветной и черной металлургии-до 30-100 кг/кмг год. По оценкам, проведенным Gromov et.al (1999), средняя многолетняя интенсивность влажных выпадений свинца на территории бывшего СССР с 1985 по 1997 гг. составляла от 0.1 до 23.5 мг м'2 год, всего на территорию бывшего СССР, по оценкам тех же авторов, выпадает около 59.4 тыс. тонн свинца, из них 45.7 тыс. тонн - на территорию России.

В последней части главы приведена сводная информация по компонентам баланса свинца в атмосфере для регионов России и в целом по стране. Все проанализированные и рассчитанные на основе данных мониторинга параметры представлены в сводной Таблице 5.

Таким образом, на основе анализа данных многолетнего мониторинга загрязнения природной среды в фоновых регионах России показано, что в отсутствие наблюдений в Уральском регионе, наибольшие концентрации свинца в воздухе наблюдаются в Центральном и Приволжском федеральных округах. Наибольшая концентрация свинца в осадках наблюдается на территории Уральского федерального округа. Наибольшие суммарные выпадения свинца на подстилающую поверхность приходится на Уральский, Сибирский и Северо-Западный федеральные округа, что полностью соответствует распределению основных источников эмиссии свинца. Основную роль в выведении свинца из атмосферы, по данным мониторинга, играют процессы влажного осаждения. Доля сухого осаждения свинца в суммарном потоке на подстилающую поверхность составляет для разных регионов России от 6 до 15%, а в среднем по России - 10,5%.

Табл. 5. Скорость сухого осаждения свинца по регионам России, см/сек.

Месяц СевероЗападный Централь иый Пркволж ский Южный Уральский Снбнрск'нн Дальневосточный

1 0.12 0.12 0.12 0.11 0.12 0.11 0.11

II 0.12 0.11 0.12 0.10 0.12 0.U 0.11

III 0.12 0.11 0.11 0.11 0.12 0.11 0.11

IV 0.19 0.19 0.19 0.17 0.19 0.17 0.16

V 0.20 0.19 0.20 0.16 0.20 0.18 0.17

VI 0.20 0.19 0.20 0.15 0.20 0.18 0.17

VII 0.19 0.19 0.19 0.15 0.19 0.16 0.16

VIII 0.20 0.20 0.20 0.16 0.20 0.17 0.17

IX 0.20 0.20 0.20 0.16 0.20 0.17 0.17

X 0.12 0.12 0.12 0.10 0.12 0.11 0.11

XI 0.12 0.12 0.12 0.10 0,12 0.11 0.11

XII 0.12 0.12 0.12 0.10 0.12 0.11 0.11

Год 0.16 0.15 0.1« 0.13 0.16 0.14 0.14

Табл. б.Сводные данные о расходных компонентах баланса свинца в атмосфере для _1990 года, полученные на основе данных мониторинга._

Регион Концентрация в воздухе, нг/м3 Концентрация в осадках, мкг/л Интенсивность влажного осаждения, мг/м' Интенсивность сухого осаждения, мг/м1 Суммарный поток на подстилающую поверхность, тыс. т/год

Северо-Западный 4.56 5.07 3.04 0.23 5.5

Центральный 9.71 7.02 4.91 0.47 3,5 '

Приволжский 11.81 7.55 3.40 0.59 4,0

Южный 5.93 4.31 2.37 0.25 1,5

Уральский 8.25 4.12 8,0

Сибирский 3.95 2.87 1.23 0.18 7,2

Дальневосточный 3.06 2.67 0.72 0.13 5,3

Россия 6,50 5.39 2.83 0.30 35,0

Северо-Западный Центральный Приволжский Юккый Уральский Сибирский Дальневосточный

Рис. 7. Распределение интенсивности потоков влажного осаждения свинца по федеральным

округам России, мг/м2 год.

Северо-Западный Центральный Приволжский Южный Уральский Сибирский Дальневосточный

стяг

;□ Поток влажного - осаждения, тонн

Поток сухого ; осаждения, т/год

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 6000

Рис. 8. Распределение потоков сухого и влажного осаждения свинца на подстилающую поверхность в 1990 г, по регионам России, т/год.

Северо-Западный Центральный

1 Приволжский Южный Уральский Сибирский Дальневосточный

■ Поток сухого осаждения Г)Поток влажного осаждения □ Выбросы_

100

1000

10000

Рис, 9. Распределение выбросов свинца и модельных потоков сухого и влажного осажаения

по регионам России, т.

Глава 5. Математическое моделирование переноса свинца в атмосфере как инструмент для оценки пространственной неоднородности поля концентраций и выпадения.

В первой части главы приведен обзор существующих методов моделирования дальнего переноса примеси в атмосфере и существующих моделей переноса свинца. Рассмотрены основные принципы, заложенные в модель, разработанную МСЦ-В для расчета трансграничных потоков свинца. При исследовании глобального и регионального загрязнения атмосферы используются, главным образом, осредненные результаты измерений и оценок, позволяющие выделить главные закономерности распределения загрязняющих веществ на огромных территориях и значимость их изменений. Для решения этих задач наиболее удобно использовать статистические подходы к моделированию, позволяющие выявить долгопериодные закономерности распределения примеси в атмосфере и потоков на подстилающую поверхность. Во второй части главы приведено описание вероятностной климатической модели дальнего переноса консервативной примеси в атмосфере, разработанной автором для оценки региональных особенностей распределения поля концентрации и выпадений свинца на территории России.

Модель основана на Гауссовой схеме дисперсии и теории Марковских случайных функций. Использование статистических подходов в моделировании позволяет вычислять усредненные устойчивые вероятности атмосферного переноса загрязнения по большой территории. Важное преимущество модели состоит в том, что эти вероятности могут бьггь рассчитаны для многолетних периодов. После получения статистических значений вероятностей переноса примеси над территорией, появляется возможность проведения быстрых и достоверных оценок возможного изменения уровня и распределения загрязнения атмосферы за счет изменения сценариев выбросов.

Для расчетов используется пространственная градусная сетка 1x1 градус. Для каждой ячейки сетки определяется набор входных данных: климатическая вероятность направления и скорости ветра, осредненная для пограничного слоя атмосферы; средняя приземная скорость ветра; высота слоя перемешивания; скорость сухого осаждения примеси; параметры влажного осаждения примеси; количество осадков; коэффициент шероховатости поверхности; площадь ячейки.

При моделировании принят рад предположений:

1. Пространственное распределение примеси в начальный момент времени определено полем эмиссии. Непрерывный источник выброса в пределах одного месяца осуществляет выброс с постоянной мощностью.

2. Временной шаг модели I - 3 ч выбран как соответствующий характерному времени стабильного состояния мезомасштабных циркуляционных процессов.

3. Предполагается, что примесь, попадая в атмосферу, равномерно распределяется по вертикали внутри слоя перемешивания и по площади элементарной пространственной ячейки. Перенос

массы загрязняющих веществ в каждом направлении за период времени I происходит независимо от других порций выбросов.

4. Вероятность переноса массы выброса в том или ином направлении определяется с учетом среднемесячной климатической повторяемости данного направления и средней скорости ветра в нижней тропосфере.

5. В процессе переноса порции примеси происходит рассеивание массы выброса загрязняющего вещества по горизонтали во всех направлениях, которое, в частности, описывается увеличением площади распределения массы выброса с использованием Гауссовых параметров рассеивания.

6. Выведение примеси из атмосферы происходит за счет процессов сухого и влажного осаждений. Процессы химической трансформации примеси отсутствуют.

7. Концентрация примеси в каждой точке пространства за длительный период времени определяется суперпозицией концентраций в отдельных порциях, поступавших за период осреднения.

Поле моделирования состоит из атмосферных резервуаров, каждому из которых соответствуют наземные резервуары 2-х типов, определяющие процессы сухого (1-й тип) и влажного (2-й тип) выпадения примеси. При этом принимаются следующие условия:

а) примесь из атмосферных резервуаров может перемещаться в другие атмосферные резервуары, а также переходить в соответствующие им наземные резервуары в процессе сухого и влажного осаждения.

б) примесь в наземных резервуарах находится в иммобилизованном состоянии, т.е. при переходе из атмосферы на подстилающую поверхность рассматривается интегральный поток примеси, поэтому процессы ре-эмиссии примеси с поверхности отдельно не рассматриваются.

Вероятности перехода за временной шаг модели задаются матрицей З/У х 3№

С = (с»,), (2)

где су, ¿0 - вероятность перехода из резервуара I в резервуар у. Сумма элементов каждой строки равна 1 для любого / = 1,2,..., 3№

Предполагается, что сухое и влажное осаждение примеси за временной шаг 3 часа

происходит только внутри ячейки выброса, то вероятности сухого (с//) и влажного (н>/)

осаждения примеси в каждом квадрате, а так же вероятности переноса примеси в соседние

ячейки (а\), определяются как

(3)

¿у = 0, при / (4)

щ = 0,приЫ] (5)

где Щ - скорость сухого осаждения примеси в ¡-той ячейке; Щ - коэффициент влажного осаждения примеси в ¡-той ячейке; Р/ - количество осадков в ¡-той ячейке; Я/ - высота слоя перемешивания в ¡-той ячейке.

Щ ~ ¡<¡¡(1-1 —1Л

Я,

при 1 =/,

И/. , •

' '/, при /«у,

В результате, полная Марковская матрица (С) вероятностей перемещения примеси между модельными резервуарами за временной шаг 1= 3 часа для модельного поля N (где Ы=п*ш, п-число квадратов по оси х, ш- по оси у) определяется коэффициентами ац - характеризуют вероятности переноса примеси в атмосфере из резервуара / в резервуар / с учетом процессов осаждения, коэффициенты <// - характеризуют вероятность сухого осаждения примеси в /-той ячейке, коэффициенты и>/ - характеризуют вероятность влажного осаждения примеси в /-той ячейке, и имеет следующий вид:

A) Af An D, D? w, Щ w,

А| J.V _ lit . ... ai» d, 0 ... 0 .Ytl .... 0 ... 0

А? .¡M. an ... am 0 "i ... 0 0 JÜ ... 0

... ... ... ... ... ... ...

Ai am ... aim , 0 0 ... dK 0 0 ... "fc_

Dl 0 0 ••• 0 1 0 ... 0 0 0 ... 0

D? 0 0 0 0 i ... 0 0 0 ... 0

... ... ... ... • M ... ... ... ... ... ...

Dn 0 0 • M 0 0 0 M. 1 0 0 ... 0

W, 0 0 • M 0 0 0 ... 0 1 0 ... 0

W, 0 0. «M 0 0 0 «M 0 0 ï ... 0

... ... ,„ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

wn 0 0 M. 0 0 0 ... 0 0 0 ... 1

Средние многолетние месячные значения климатической вероятности направления и скорости ветра, осреднснной для пограничного слоя атмосферы; средней приземной скорости ветра; высоты слоя перемешивания и количества осадков для территории России, распределенные по градусной сетке, рассчитывались с использованием данных реанализа за 15 летний период с 1979 по 1993 гг., выполненного Европейским центром среднесрочных прогнозов (http://www.ecmwf.com).

Скорость сухого осаждения частиц рассчитывалась для каждой ячейки градусной сетки аналогично расчетам, представленным в Главе 4 для регионов России. Поток влажного выпадения рассчитывался с использованием региональных значений параметра влажного выпадения w, среднемесячные значения которого приведены в Главе 4, и количества осадков R:

W, = и> R1/Н, (6)

Для получения осредненных значений за длительные периоды применялась теория Марковских случайных функций. Для решения цепей Маркова необходимо иметь конечный набор дискретных состояний функции, вектор вероятностей нахождения функции в том или ином состоянии в начальный момент времени (P(to)) и матрицу вероятностей перехода системы из одного состояния в другое (C(t)). Если эти параметры известны, то цепи Маркова позволяют вычислять вероятность попадания Р(т) загрязняющего вещества из одного квадрата сетки во все другие квадраты через период времени T=nt, где п=1>2.... При решении поставленной задачи под дискретным состоянием функции подразумевается нахождение облака выброса в каждой из ячеек сетки. Под вероятностью перехода системы из одного состояния в другое

-21 -

подразумевается вероятность переноса выброса из одной ячейки во все другие ячейки сетки, а так же вероятность сухого и влажного осаждения примеси внутри ячейки. За вероятность нахождения выброса в ячейках сетки в начальный момент времени принят вектор, характеризующий поле эмиссии

Р«о) - (йь йг.......е„Л (7)

где <3(, Ог....... Ра - соответственно масса выброса свинца в квадрате 1,2,..... N за сутки.

По свойству простой однородной цепи Маркова

Р(т)=Р(1а)'Сп(0,

где Р(т)-вероятностное распределение массы выброса по ячейкам сетки через период времени т=т, где п=1,2.....С" (т) - п-я степень матрицы С (т).

Глава 6. Оценки пространственного распределения концентраций н выпадений сшита на территории России по результатам моделирования.

В главе приведены результаты модельных расчетов полей концентрации и потоков сухих и влажных осаждений свинца на территории России. Модельные расчеты проведены для области, расположенной между 40 и 70° северной широты и 27-190° восточной долготы. К сожалению, компьютерные ресурсы не позволили провести моделирование для всей территории России, поэтому области, лежащие севернее 70° северной широты не были охвачены модельными расчетами. В результате моделирования получены месячные поля концентрации свинца в атмосфере, а так же сухого и влажного осаждения свинца на подстилающую поверхность для всей области моделирования. Оценены трансграничные потоки свинца, выносимые с территории России в Европу, Азию и в северные регионы России, не охваченные модельными расчетами.

Распределения полей концентрации и потоков сухого и влажного осаждения полученных в результате моделирования, характеризуются значительной неоднородностью. Результаты модельных расчетов отражают формирование областей с повышенными концентрациями и потоками свинца вблизи крупных источников выбросов. Концентрация свинца в воздухе быстро снижается при удалении от источника выброса. В диссертации приведены рисунки/карты распределения среднегодовых полей концентраций в атмосфере и потоков свинца на подстилающую поверхность на территории России. Максимальные концентрации свинца в воздухе наблюдаются в зоне воздействия Норильского металлургического комбината в Красноярском крае и комбината Печенганикель в Мурманской области. Среднемесячные концентрации свинца в воздухе в этих регионах могут достигать 100-130 нг/м5. Среднегодовой уровень загрязнения атмосферы свинцом в ячейке расположения Норильского комбината составляет 110 нг/м', Печенганикель - 83 нг/м5. Высокие уровни загрязнения свинцом характерны так же для зоны воздействия Кузнецкого и Западно-Сибирского меткомбинатов, расположенных в Кемеровской области в ячейке с координатами (87,53) и Магнитогорского меткомбината в Челябинской области

-22-

(59,53). В обоих этих регионах среднегодовые концентрации свинца в атмосфере составляют 40 нг/м\ а в отдельные месяцы могут доходить до 60 нг/м3. Наибольшая по пространственному распространению единая зона воздействия формируется вокруг металлургических предприятий, сконцентрированных в Уральском регионе в соседних ячейках градусной сетки: Среднеуральский медеплавительный завод (59,56), Нижнетагильский меткомбинат (59,57), ОАО «Святогор» (60,58), Кировградская металлургическая компания (60,57). Среднегодовые концентрации свинца в атмосфере в этом регионе составляют 20-40 нг/м3, а в зимние месяцы среднемесячные значения достигают 70 нг/м3. Локальные зоны повышенных уровней загрязнения свинцом до 15-20 нг/м3 формируются так же в Центральном, Приволжском и Южном федеральных округах вблизи промышленных предприятий и автодорог.

Распределения полей концентрации и потоков сухого и влажного осаждения, полученных в результате моделирования, в значительной степени определяются пространственной структурой заданного поля эмиссии. Наибольшие нагрузки выпадения свинца на подстилающую поверхность наблюдаются вблизи основных стационарных источников. Распределение выбросов свинца, используемых в модели в качестве входных данных, потоков сухого и влажного осаждения свинца на подстилающую поверхность по регионам России приведено на Рис. 9.

Наибольшие суммарные выпадения характерны для Уральского и Сибирского регионов, что отражает пространственную структуру поля эмиссии и площадь регионов. По результатам моделирования показано, что основную роль в выведении свинца из атмосферы играют процессы вымывания с осадками, определяющие для различных регионов России от 85 до 93% суммарного потока свинца.

В целом, распределение компонентов баланса свинца в атмосфере по регионам России, полученное по результатам моделирования, совпадает с оценками, полученными по данным мониторинга. Тот факт, что суммарные потоки свинца на подстилающую поверхность на территории России, полученные по данным моделирования, значительно меньше потоков, рассчитанных по данным наблюдений, объясняется отмеченным в Главе 4 превышением расходной компоненты баланса свинца над приходной. Однако, результаты модельных расчетов полностью отражают характерное поле, эмиссии и позволяют оценить распределение антропогенных потоков свинца и формирование региональных уровней загрязнения атмосферы, обусловленных выбросами основных промышленных источников.

Выводы

1. Приходные компоненты (эмиссия и трансграничный перенос) интегрального баланса свинца в атмосфере на территории РФ в 90-х годах XX века составлял 15-18 тыс.т в год, а расходные компоненты (выпадение и трансграничный перенос) - 35 тыс.т в год. Невязка может быть объяснена недоучетом источников эмиссии и вклада природных источников, а так же возможным завышением значений расходной компоненты за счет осреднения данных мониторинга на большие территории.

2. Результаты анализа данных за последние 15 лет показывают, что начиная с 1990 года наблюдалось значительное снижение как антропогенных выбросов свинца в атмосферу, так и концентраций свинца в воздухе и в осадках в фоновых районах России. Однако, начиная с 1998, года в ряде регионов России и в целом по стране выявлено относительное увеличение промышленных выбросов свинца. Увеличение концентрации свинца в воздухе фоновых районов наблюдается только начиная с 2000 года.

3. Созданная статистическая модель дальнего переноса консервативной примеси в атмосфере, позволяет рассчитывать поля долговременных значений концентрации свинца и его атмосферных сухих и влажных выпадений на основе среднемесячных климатических оценок метеорологических параметров при различных сценариях распределения эмиссии.

4. По полученным оценкам, скорость сухого осаждения свинца изменяется по регионам России от 0,1 до 0,2 см/сек, а параметр влажного осаждения свинца от 200 тыс. до 1900 тыс. Наибольшие суммарные выпадения свинца на подстилающую поверхность приходятся на Уральский, Сибирский и Северо-Западный федеральные округа.

5. Показана важная роль процесса влажного выведения свинца из атмосферы в формировании расходной компоненты баланса на основе данных мониторинга и модельных расчетов. По данным мониторинга процессы сухого осаждения свинца определяют в среднем по России 10,5% суммарного потока, изменяясь по регионам от б до 15%. По результатам модельных расчетов вклад влажного осаждения составляет для разных регионов России от 85 до 93 %.

6. По результатам моделирования получено, что пространственное распределение поля концентраций в атмосфере и выпадений свинца на подстилающую поверхность характеризуется значительной неоднородностью. Распределения полей рассчитанных концентраций и потоков сухого и влажного выпадения, отражают особенности пространственной структуры оценочного поля эмиссии.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих

работах автора:

1. Оценка антропогенных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу// Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2003 г., С.Пб:, Гидрометсоиздат, 2004

2. Мониторинг качества окружающей среды в фоновых районах России II Труды международной конференции «Enviromis 2000": Измерения, моделирование и информационные системы как средства реабилитации окружающей среды на городском и региональном уровне». Томск, Октябрь 2000 г. (Черханов Ю.П., Громов С.А).

3. Heavy metals in the environment over Russia: data of the integrated background monitoring network. II Proceedings of the "Monitoring of Natural and Man-Made Radionuclides and Heavy Metal Waste in Environment", Dubna, Russia. 2000. (Gromov S.A., Paramonov S.G.)

4. Environmental quality monitoring in background regions of Russia. / 5Л International Symposium and Exhibition on environmental contamination in Central and Eastern Europe. 2000 (Gromov, S.A., Paramonov S.G.).

5. Макромасштабная оценка антропогенной эмиссии свинца на территории России. // Оптика атмосферы и океана, 12, N.6.1999. (Громов С.А.).

6. Мезомасштабная модель атмосферного переноса примесей для применения климатического подхода при расчете полей антропогенных веществ. // Мониторинг фонового загрязнения природных сред, 1999. (Громов С.А.)

7. Evaluation of the atmospheric mercury cycling over the territory of Russia: Analytical review/ Proceedings of Workshop on Heavy Metals and Persistent Organic Pollutants. Geneva, 1999. (Gromov, S.A.)

8. Estimation of Heavy Metal Emissions from Coal-Fired Power Plants in Russia/ Air Pollution VI: Modelling, Monitoring and Management of Air Pollution. 1998 (Gromov, S.A.)

9. Large scale evaluation of anthropogenic lead emission from road traffic over European part of the former Soviet Union./Proc.of the Conference "Habitat Fragmentation & Infrastructure" (17-21 September 1995, The Netherlands (Gromov, S.A., Gromova, G.A.).

lO.Statistical climate method for the estimation of industrial emission impact to the background concentration of heavy metals/ WMO-TD N 806, WMO/GAW Rep. 117, Vol.11. 1997. (Gromov, S. A.).

РНБ Русский фонд

2007-4 12548

107065, Москва Глебовская ул, 20-6. 25.08.05

ИГКЭ, заказ_

Тираж_

2 5 ОПТ 2005

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Гинзбург, Вероника Александровна

ВВЕДЕНИЕ.-5 -

Глава 1. Загрязнение природной среды свинцом и связанная с этим опасность для экосистем и человека.- 10

1.1. Соединения свинца в атмосфере антропогенного происхождения: опасность для здоровья человека и экосистем.-10

1.2. Оценка компонентов глобального баланса свинца в атмосфере.- 13

1.2.1 .Естественные и антропогенные источники эмиссии соединений свинца в атмосферу.- 13

1.2.2. Механизмы выведения свинца из атмосферы.-16

1.2.3.Содержания свинца в природных средах.- 19

Глава 2. Методология оценки баланса примеси в атмосфере и используемые материалы.

2.1. Исходные материалы, используемые в работе.- 21

2.2. Основные принципы построения баланса вещества в атмосфере.- 22

2.2.1. Схема оценки баланса свинца в атмосфере над территорией России.- 23

2.2.2. Антропогенная и природная эмиссия свинца.- 24

2.2.3. Содержание свинца в воздухе и осадках, осаждение на подстилающую поверхность.- 26

2.3. Модельные расчеты распределения антропогенных потоков и формирования региональных уровней загрязнения атмосферы свинцом.- 29

Глава 3. Выбросы свинца в атмосферу на территории России.-313.1. Основные источники поступления свинца на территории России, пространственная и временная структура выбросов.-313.2. Интегральная оценка приходной компоненты баланса свинца на территории России. -353.3. Распределение выбросов свинца по регионам России и по ячейкам градусной сетки. -38

Глава 4. Концентрация в атмосфере и потоки свинца на подстилающую поверхность на территории России по данным мониторинга.- 41

4.1 Система мониторинга загрязнения воздуха и осадков свинцом в России.- 41

4.2. Загрязнение воздуха свинцом на территории России: пространственное распределения, межгодовая и сезонная изменчивость.- 42

4.3. Загрязнение осадков свинцом на территории России: пространственное распределение, межгодовая и сезонная изменчивость.- 46

4.4. Оценка потоков свинца на подстилающую поверхность, обусловленных процессами сухого и влажного осаждения.

4.5. Аналитическая оценка расходных компонентов баланса свинца в атмосфере на территории России. Невязка баланса, причины и пути ее устранения.

5.1. Обзор существующих методов моделирования дальнего переноса консервативной примеси в атмосфере.

5.2. Вероятностная климатическая модель дальнего переноса консервативной примеси в атмосфере.

5.2.1. Физико-математические основы модели.

5.2.2. Входные параметры.

5.2.3. Тестирование модели.

5.2.4. Некоторые заключения.

Глава 6. Результаты модельных оценок пространственного распределения концентраций и выпадений свинца на территории России.

6.1. Формирование уровней концентраций и выпадений свинца по результатам модельных расчетов.

6.2. Атмосферный баланс свинца на территории России - по результатам моделирования 826.3. Сравнение полученных оценок уровня атмосферных выпадений свинца с европейскими данными.

6.4. Значение созданных методов и полученных результатов в контексте программы ЕМЕР, АМАП и ЕА^Т.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Формирование компонентов баланса свинца в атмосфере над территорией России"

Антропогенное загрязнение атмосферы, как компонента природной среды, является важным вопросом взаимодействия человека и природы. Атмосферная эмиссия тяжелых металлов приводит к экологическим проблемам локального, регионального и глобального масштабов, поскольку загрязняющие вещества, попадая в атмосферу, не только осаждаются вблизи источника, но и переносятся в удаленные районы, где происходит их выпадение и осаждение на растительности, почве и водных объектах. Активные исследования в области изучения загрязнения природной среды тяжелыми металлами были начаты в России в 90-х годах XX столетия, что в значительной степени было связано с обязательствами, взятыми Российской Федерацией в соответствии с Протоколом по тяжелым металлам к Конвенции 1979 года о Трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. Однако, в этой области остается еще много нерешенных вопросов. Как российские, так и международные исследователи отмечают значительную неопределенность в оценках выбросов тяжелых металлов, в частности свинца, от антропогенных источников. Данные наблюдений за загрязнением атмосферы и осадков тяжелыми металлами, проводимые на постоянно действующих станциях мониторинга на территории России, в связи с недостаточным количеством станций, не позволяют репрезентативно оценить уровень загрязнения атмосферы свинцом, как для отельных регионов, так и для России в целом. В условиях недостатка информации особенно актуальным является использование комплексного подхода к оценке формирования компонентов баланса свинца в атмосфере, включающего в себя как обобщение и анализ данных мониторинга и статистических данных, так и моделирование распределения антропогенных потоков для оценки формирования региональных уровней загрязнения.

• Анализ региональных и сезонных закономерностей распределения концентрации свинца в воздухе на территории России и потоков на подстилающую поверхность, полученных по результатам моделирования и по наблюденным данным.

Научная новизна работы состоит в том, что впервые для территорий федеральных округов РФ и в целом для России получены интегральные оценки основных компонентов баланса свинца в атмосфере; по данным многолетних наблюдений рассчитаны статистически достоверные коэффициенты сухого и влажного выпадения свинца; разработана новая статистическая региональная модель дальнего переноса консервативной примеси в атмосфере, адаптированная для территории России; пространственные закономерности распределения полей атмосферных концентраций и выпадения свинца на подстилающую поверхность на территории России исследованы с использованием наиболее полной оценки эмиссии, результатов многолетнего мониторинга и проведенных модельных расчетов.

Соискатель выносит на защиту:

4. Региональную статистическую модель дальнего переноса консервативной примеси в атмосфере.

Практическое значение. Разработанные подходы к оценке компонентов баланса свинца и разработанная вероятностная климатическая модель дальнего переноса примеси в атмосфере могут использоваться для проведения аналогичных оценок баланса любой консервативной примеси в атмосфере на территории России. Разработанная вероятностная модель позволяет в дальнейшем при изменении сценариев эмиссии с минимальными временными и ресурсными затратами проводить оценку уровня загрязнения атмосферы и нагрузок на подстилающую поверхность для территории России.

Внедрение. Результаты исследования по теме диссертации были использованы и используются:

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 10 научных трудах соискателя:

1. Оценка антропогенных выбросов загрязняющих веществ в атмосферу// Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2003 г., С.Пб:, Гидрометеоиздат, 2004

2. Мониторинг качества окружающей среды в фоновых районах России // Труды международной конференции «Enviromis 2000": Измерения, моделирование и информационные системы как средства реабилитации окружающей среды на городском и региональном уровне». Томск, Октябрь 2000 г. (Черханов Ю.П., Громов С.А).

3. Heavy metals in the environment over Russia: data of the integrated background monitoring network. // Proceedings of the "Monitoring of Natural and Man-Made Radionuclides and Heavy Metal Waste in Environment", Dubna, Russia. 2000. (Gromov S.A., Paramonov S.G.)

4. Environmental quality monitoring in background regions of Russia. / 5th International Symposium and Exhibition on environmental contamination in Central and Eastern Europe. 2000 (Gromov, S.A., Paramonov S.G.).

8. Estimation of Heavy Metal Emissions from Coal-Fired Power Plants in Russia/ Air Pollution VI: Modelling, Monitoring and Management of Air Pollution. 1998 (Gromov, S.A.)

9. Large scale evaluation of anthropogenic lead emission from road traffíc over European part of the former Soviet Union./Proc.of the Conference "Habitat Fragmentaron & Infrastructure" (1721 September 1995, The Netherlands (Gromov, S.A., Gromova, G.A.).

10. Statistical climate method for the estimation of industrial emission impact to the background concentration of heavy metáis/ WMO-TD N 806, WMO/GAW Rep.117, Vol.II. 1997. (Gromov, S.A.).

- Международная конференция ASAAQ-2003 «Atmospheric sciences and applications to air quality", Tsukuba, Japan, March 11-13, 2003.

- Международная конференция "Enviromis 2000: Измерения, моделирование и информационные системы как средства реабилитации окружающей среды на городском и региональном уровне", Томск, 24-28 октября 2000;

- 5-ая международный симпозиум и выставка по загрязнению окружающей среды в центральной и восточной Европе, Прага, сентябрь 2000 г.;

- "Аэрозоли Сибири- V", (ноябрь 1998, Томск),

- Международная конференция "Air Pollution V: Modelling, Monitoring and Management of Air Pollution", Bologna, Italy, September 1997.

- Международная студенческая конференция "Ломоносов-96", Москва, МГУ, сентябрь 1996.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, 6 глав и Заключения, содержащего основные выводы работы. Она изложена на 92 страницах, содержит 25 рисунков, 12 таблиц. Список литературы содержит 101 наименование.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Гинзбург, Вероника Александровна

выводы

1. Приходные компоненты (эмиссия и трансграничный перенос) интегрального баланса свинца в атмосфере на территории России в 90-х годах XX века по максимальным оценкам составляли 15-18 тыс.т в год, а расходные компоненты (выпадение и трансграничный перенос) - 35 тыс.т в год. Невязка баланса может быть объяснена недоучетом антропогенных источников эмиссии и вклада природных источников, а так же возможным завышением значений расходной компоненты за счет осреднения данных мониторинга для больших территорий.

2. Значительное снижение как антропогенных выбросов свинца в атмосферу, так и концентраций свинца в воздухе в фоновых районах России наблюдается, начиная с 1990 года. Наибольшие за последнее десятилетие выбросы свинца в атмосферу от стационарных источников приходятся на 1999-2001 года, а увеличение концентрации свинца в воздухе фоновых районов наблюдается, начиная с 2000 года.

3. Рассчитанные по данным мониторинга значения скорости сухого осаждения свинца мало изменяются по сезонам и регионам России и составляют в среднем 0,15 см/сек. Параметр влажного осаждения свинца изменяется от 2x105 до 2x10б, наибольшие значения отмечается в переходные сезоны, а в Уральском и Дальневосточном регионах летом и поздней осенью.

4. Наибольшая интенсивность выпадения свинца характерна для Центрального федерального округа, а наибольшие суммарные выпадения свинца на подстилающую поверхность приходятся на Уральский, Сибирский и Северо-Западный регионы.

5. Важная роль процесса влажного выведения свинца из атмосферы в формировании расходной компоненты баланса показана на основе данных мониторинга и модельных расчетов. Вклад влажного осаждения в суммарный поток свинца на подстилающую поверхность составляет для регионов России от 85 до 93%, а процессы сухого осаждения определяют в среднем по России только 10,5% выпадений, изменяясь по регионам от 6 до 15%.

6. Созданная статистическая модель дальнего переноса консервативной примеси в атмосфере, позволяет рассчитывать поля долговременных значений концентрации свинца и его атмосферных сухих и влажных выпадений на основе среднемесячных климатических оценок метеорологических параметров при различных сценариях распределения эмиссии.

7. По результатам моделирования получено, что пространственное распределение поля концентраций в атмосфере и выпадений свинца на подстилающую поверхность на территории России от внутренних антропогенных источников выбросов, характеризуется значительной неоднородностью и отражает особенности пространственной структуры оценочного поля эмиссии.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Гинзбург, Вероника Александровна, Москва

1. Аналитический обзор загрязнения природной среды тяжелыми металлами в фоновых районах стран-членов СЭВ (1982-1988). / Под ред. Ровинского Ф.Я./ М: Гидрометеоиздат. 1989.

2. Баденкова C.B., Гунова B.C., Мнацаканян P.A., Степанов В.П., Добродеев О.П. (1990). Оценка интенсивности поступления свинца, цинка, меди и кадмия из атмосферы в голоцене. // Мониторинг фонового загрязнения природных сред, 1990. вып. 1990. с. 211219.

3. Белов П.Н. (1990). Математическое моделирование антропогенного влияния на фоновое загрязнение атмосферы. II Мониторинг фонового загрязнения природных сред, JL, Гидрометеоиздат, Вып. 6,1990, с. 115-121.

4. Брюхань Ф.Ф. (1984) Справочник аэроклиматических характеристик среднего ветра над СССР/ Под ред. Игнатюшиной E.H./ Москва, 1984.

5. Бурцева, Л., Лапенко, Л., Кононов, Э., Юшкан, Е. 1990. Оценка состояния загрязнения атмосферы фоновых районов СССР тяжелыми металлами. // Проблемы фонового мониторинга природной среды. 8, с.3-21.

6. Вызова Н. Л., Гаргер Е. К., Иванов В. Н. (1991). Экспериментальные исследования атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси. Л., Гидрометеоиздат, 1991,278 с.

7. Бюллетень фонового состояния окружающей природной среды на территории стран членов СЭВ. Выпуск 8/3. / Под ред. Ровинского Ф.Я. / Москва: Гидрометеоиздат.1990.

8. Бюллетень фонового состояния окружающей природной среды на территории некоторых восточно-европейских стран в 1990. Выпуск 9/4. / Под ред. Ровинского Ф.Я. / Москва: Гидрометеоиздат. 1992

9. Гинзбург В.А., Громов С.А. (1999). Макромасштабная оценка антропогенной эмиссии свинца на территории России. / Оптика атмосферы и океана, 12, N.6. 1999.

10. Громов С.А., Парамонов С.Г., Бурцева Л.В. (1994). Тяжелые металлы: дальний перенос в атмосфере и выпадение с осадками.// Метеорология и Гидрология N10, 1994.

11. Добровольский, В.В. (ред). 1987. Свинец в окружающей среде. Москва: Наука.

12. Егоров А.П., Лактионова Н.В., Новоселова И.В. (1979). Поведение некоторых ископаемых углей при сжигании угля на ТЭЦ.// Тепроэнергетика, 1979, No. 2 с.22-25.

13. Ежегодник (1989). Ежегодник состояния загрязнения воздуха и выбросов вредных веществ в атмосферу городов и промышленных центров Советского Союза. Том «Выбросы вредных веществ» 1988 г. / Под ред. М.Е. Берлянда./ Санкт-Петербург: ГГО.

14. Ежегодник (1990). Ежегодник состояния загрязнения воздуха и выбросов вредных веществ в атмосферу городов и промышленных центров Советского Союза. Том «Выбросы вредных веществ» 1989 г. /Под ред. М.Е. Берлянда./ Ленинград: ГГО.

15. Ежегодник (1991). Ежегодник состояния загрязнения воздуха и выбросов вредных веществ в атмосферу городов и промышленных центров Советского Союза. Том «Выбросы вредных веществ» 1990 г. /Под ред. М.Е. Берлянда./ Санкт-Петербург: ГГО.

16. Ежегодник (1998). Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и регионов Российской Федерации (России) в 1997 г./ Под ред. Миляева В.Б. и др/. Санкт-Петербург: НИИ «Атмосфера».

17. Ежегодник (1999). Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и регионов Российской Федерации (России) в 1998 г. /Под ред. Миляева В.Б. и др./ Санкт-Петербург: НИИ «Атмосфера».

18. Ежегодник (2000). Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и регионов Российской Федерации (России) в 1999 г. /Под ред. Миляева В.Б. и др./ Санкт-Петербург: НИИ «Атмосфера».

19. Ежегодник (2001). Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и регионов Российской Федерации (России) в 2000 г. /Под ред. Миляева В.Б. и др./ Санкт-Петербург: НИИ «Атмосфера».

20. Ежегодник (2002). Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и регионов Российской Федерации (России) в 2001 г. /Под ред. Миляева В.Б. и др./ Санкт-Петербург: НИИ «Атмосфера».

21. Ежегодник (2003). Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и регионов Российской Федерации (России) в 2002 г. /Под ред. Миляева В.Б. и др./ Санкт-Петербург: НИИ «Атмосфера».

22. Ежегодник (2004). Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и регионов Российской Федерации (России) в 2003 г. /Под ред. Миляева В.Б. и др./ Санкт-Петербург: НИИ «Атмосфера».

23. Зигель, X., Зигель, А. (1993). Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. М.: Мир, 1993.-366 с.

24. Измерова, Н.Ф. (ред). (1983). Свинец. Москва: Центр международных проектов.

25. Ильин И.С., А.Г. Рябошапко, О.Ю. Травников, Т. Берг, А.-Г. Хьелльбрекке, Р. Ларсен (2000). Мониторинг и моделирование трансграничного переноса свинца, кадмия и ртути в атмосфере Европы в 1997 и 1998 годах. Отчет МСЦ-В и КХЦ 3/2000.

26. Ильин, И., Травников, О., Аас, В., Уггеруд, X. (2003). Тяжелые металлы: трансграничное загрязнение окружающей среды. Информационный отчет 2/2003 МСЦ-В и КХЦ, 48 с.

27. Климатические характеристики условий распространения примеси в атмосфере/ Справочное пособие/ Под ред. Безуглой Э.Ю., Берлянда М.Е./ Ленинград, Гидрометеоиздат, 1983.

28. Методические рекомендации (1990). Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве. Москва: ИМГРЭ.

29. Мониторинг, (1987). Мониторинг трансграничного переноса загрязняющих воздух веществ. -Л., Гидрометеоиздат, 1987, 304 с.

30. Новый аэроклиматический справочник свободной атмосферы над СССР, т. XII. Расчет аэроклиматических характеристик метеорологических элементов на основе аппроксимирующих законов распределения. Под ред. И.Г. Гутермана. М., Гидрометеоиздат, 1980,67 с.

31. Обзор Минэнерго СССР (1991). Обзора технико-экономических показателей и анализа топливоиспользования на тепловых электростанциях Минэнерго СССР за 1990г, ОРГРЭС, Москва, 1991.

32. Обзор (1992). Обзор фонового состояния окружающей природной среды в СССР за 1990 г. -М., Гидрометеоиздат, 1992, 72 с.

33. Обзор (1999). Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 1998 год и его динамики за последние десять лет. /Под ред. Ю.А. Израэля, Ф.Я. Ровинского./С. Петербург: Гидрометеоиздат. 1999.

34. Обзор (2000). Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 1999 г. /Под ред. Ю.А. Израэля./ С. Петербург: Гидрометеоиздат. 2000 г.

35. Обзор (2001). Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2000 г. /Под ред. Ю.А. Израэля./ С. Петербург: Гидрометеоиздат. 2001 г.

36. Обзор (2002). Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2001 г. /Под ред. Ю.А. Израэля./ С. Петербург: Гидрометеоиздат. 2002 г.

37. Обзор (2004). Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2002 г. /Под ред. Ю.А. Израэля. / С. Петербург: Гидрометеоиздат. 2004 г.

38. Обзор ЗПС в РФ (2001). Обзор загрязнения природной среды в Российской Федерации за 2000 г. Москва: Росгидромет. 2001.

39. Отчет Госкомстата СССР (1991). Отчет об охране атмосферного воздуха за 1990 год. (Выбросы специфических загрязняющих веществ). Госкомстат СССР, Том 7-8. 1991

40. Отчет Госкомстата СССР (1993). Отчет об охране атмосферного воздуха за 1992 год. (Выбросы специфических загрязняющих веществ). Госкомстат СССР, Том 7-8. 1993

41. Отчет Госкомстата СССР (1994). Отчет об охране атмосферного воздуха за 1993 год. (Выбросы специфических загрязняющих веществ). Госкомстат СССР, Том 7-8. 1994

42. Отчет МСЦ-В (1991). Отчет МСЦ-В о результатах расчетов трансграничного переноса окислов серы и азота в Европе в 1988-1989 гг. МСЦ-В, 1991, 50 с.

43. Остромогильский А.Х., Петрухин В.А. (1984). Тяжелые металлы в атмосфере: источники поступления и методы оценки их влияния // Мониторинг фонового загрязнения природных сред, Л., Гидрометеоиздат, Вып. 2, 1984, с. 56-70.

44. Парамонов С.Г., Громов С.А. (1992). Фоновые уровни загрязнения атмосферы на Восточноевропейской равнине. // Вестник Московского. Университета, сер. 5, География. 1992. N5.

45. Пекарь, М., Гусев, А., Эрдман, Л. (1997). Моделирование переноса и осаждения РЬ и Cd от европейских иточников за период 1990-1995 гг. Сравнение расчетов и измерений на станциях PARCOM и ЕМЕП. Отчет ЕМЕП/МСЦ-В.

46. Протокол (1998). Протокол по тяжелым металлам к Конвенции 1979 года о Трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния. 1998.

47. Ровинский Ф.Я., Громов С.А., Бурцева Л.В., Парамонов С.Г. (1994). Тяжелые металлы: дальний перенос в атмосфере и выпадение с осадками. // Метеорология и Гидрология, № 10, с.5-14. 1994

48. Роева H.H., Ровинский Ф.Я., Кононов Э.Я. (1996). Специфические особенности поведения тяжелых металлов в различных природных средах. И Журнал аналитической химии, 1996, т.51, N 4, с.384-397.

49. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186-89. Москва: Гидрометеоиздат, 693 стр. 1991

50. РЭФИА (1997). Доклад о свинцовом загрязнении окружающей среды Российской Федерации и его влиянии на здоровье населения. Москва: РЭФИА.

51. Семенченко Б.А., Белов П.Н. (1984). Метеорологические аспекты охраны окружающей среды.-МГУ, 1984, 70 с.

52. Справочник по осуществлению государственного контроля за охраной атмосферного воздуха. Москва С. Петербург. 1994.

53. Трахтенберг, И.М, Коршун, М.Н. (1990). Ртуть и ее соединения в окружающей среде (гигиенические и экологические аспекты). Киев. 1990.

54. Унифицированные методы мониторинга фонового загрязнения природной среды. Москва: ЛАМ Росгидромет и РАН. 201 стр. 1986.

55. Химия окружающей среды. / Под ред. .Дж.О.М.Бокриса./ М.: Химия, 1982. - 672 с.

56. Черханов Ю.П. (1999). Фоновый мониторинг состояния природной среды как федеральная подсистема ЕГСЭМ / Организация научных исследований в заповедниках и национальных парках. Сборник докладов семинара-совещания. Москва: Всемирный фонд дикой природы. 1999.

57. Шеховцов A.A., Жильцов Е.В., Чижов С.Г. (1997). Влияние отраслей экономики Российской Федерации на состояние природной среды в 1993-1995 гг. Москва: Изд."Метеорология и гидрология", 329 с.

58. Юшкан Е.И., Чичева Т.Б., Лаврентьева Е.В. (1984). Фоновое содержание свинца, ртути, мышьяка и кадмия в природных средах (по мировым данным). // Мониторинг фонового загрязнения природных сред 1984. вып. 2. с. 17-35.

59. Ясенский, А.Н., Яценко-Хмелевская, М.А. (1998). Выбросы тяжелых металлов на ЕТР по данным статистики и по экспертным оценкам. НИИ Атмосфера, С. Петербург, 1998.

60. Яценко-Хмелевская, М.А., Цибульский, В.В., Миляев В.Б. (1994). Миграция тяжелых металлов в атмосфере. Журнал Экологической Химии. 3 (1): с.3-15.

61. Air quality in major Russian cities for ten years (1988-1997). St. Petersburg: Voeikov Main Geophysical Observatory, Roshydromet. 1999.

62. Atmospheric emission inventory guidebook (1995). UNECE/EMEP Task Force on emission inventories.

63. Atmospheric emission inventory guidebook (1999). Second Edition. Edited by S.Richardson. Joint EMEP/CORINAIR, Vol. 1-3.

64. Barrie L.A., Schemenauer R.S (1989). Wet deposition of heavy metals. In Control of atmospheric trace metal. Pacyna J., Ottar В editors. 1989. pp. 203-231.

65. Bartnicki J., Modzelewski H., Szewczyk-Bartnicka. (1993). An Eulerian model for atmospheric transport of heavy metals over Europe: mode development and testing. Det Norske Meteorologiske Institutt, Tecnical report No. 117, Oslo, 1993.

66. Bartnicki, J., Icerfeld, A., de Leeuw, F., Munthe, J., Olendrzynski, K., Pacyna, J., Petersen, G. (1996). Long-range transport model intercomparison study for lead. Executive Summary, EMEP.

67. Berg Т., Steinnes E. (1998). Use of mosses (Hylocomium splendens and Pleurozium scheberi) as biomonitors of heavy metal deposition: from relative to absolute deposition values. Environmental Pollution, Vol.98, No. I, pp. 61-71.

68. Davidson СЛ., Wu Y.L. (1988). Dry deposition of trace elements. In Acid Precipitation, D.C. Adriano, editor. 1988.

69. DeFries, R. S. and J. R. G. Townshend, (1994). NDVI-derived land cover classification at a global scale. International Journal of Remote Sensing, 15:3567-3586.

70. Eliassen A., Saltbones J. (1983). Modeling of long-range transport of sulphur over Europe: a two-year model run and some model experiments. Atmospheric Environment, 1983, Vol. 17, No. 8, pp. 1457-1473.

71. Galperin, M., Gusev,A., Maslayev, A., Pekar, M., Sofiev, M. (1996). The development of heavy metal model in 1996. Report ЕМЕР/ MSC-E 5/96.

72. Gromov S.A., Ginzburg V.A. (1994). Long-range model for atmospheric pollution analysis of background territories. Procc. of Int. Symp. "Measurement of toxic and related air pollutants", Durham, North Carolina, 1994.

73. Jonson W.B. (1981). International exchanges of air pollution: model type and application. Air pollution modeling and its application, 1981, Vol. 1.

74. McMahon T.A., Dennison P.J. (1979). Empirical atmospheric deposition parameters-a survey. // Atmos. Environ., 1979, vol.13, No. 5, p. 571-585

75. Moore J.W., Ramamoorthy S. (1984). Heavy metals in natural waters. //Applied Monitoring and Impact Assessment. N.Y.: Springer Verlag, 1984. - 286 p.

76. Munthe J.(1991). The aqueous oxidation of elemental mercury by ozone. // Acad. avh. Goteborgs univ., 1991.-55 p.

77. Nriagu J.O. (1989). Natural versus anthropogenic emissions of trace metals to the atmosphere. //T> Control and Fate of Atmospheric Trace Metals. Proc. NATO Adv. Res. Workshop (Oslo, 1988). Dordrecht, 1989, p.3-13.

78. Nriagu, J. (1992). Industrial activity and Metal Emissions.- Industrial Ecology and Global Change! Edited by R. Socolov, et. al/ Cambridge, University Press, 1992.

79. Pacyna, J.M. (1983). Trace element emission from antropogenic sources in Europe. NILU rep. 18/88. Lillestorm: NILU.

80. Pacyna, J.M. (1988). Atmospheric lead emissions in Europe in 1982. NILU rep. 18/88, 1988.

81. Piotrowski, J.K., Coleman, D.O. (1980). Environmental hazards of heavy metals: Summary evaluation of lead, cadmium and mercury. MARC report, N. 20. MARC; GEMS.

82. Ryaboshapko A., Sukhenko V.V., Paramonov S. (1996). Assessment of wet sulphur deposition over the former USSR. Tellus, Ser. B, 1994, v.46, p.205-219.

83. Roeva N.N., Rovinsky F.Ya., Chudakova M.V. (1996). Atmospheric chemistry of heavy metals. // Proceeding Gulf Coast Conference. Galveston Island. USA. 1996. P.42.

84. Ryaboshapko A., Ilyin I., Gusev A., Afinogenova O., Berg T. and A.G. Hjellbrekke (1999b). Monitoring and modelling of lead, cadmium and mercury transboundary transport in the atmosphere of Europe. Joint report of EMEP Centres: MSC-E and CCC 3/99.

85. Rovinsky F.Ya., G.B. Wiersma. (1987). Procedures and methods for integrated global background monitoring of environmental pollution. II WMO Technical document No. 147, GEMS Information series No. 5, 1987.

86. Rovinsky F.Ya., Roeva N.N., Kononov E.Ya. (1995). On specific behaviour of heavy metals as pollutants in different natural media. // Book of Abstracts The Pittsburgh Conference "PITTCON'95". New-Orleans. USA. 1995. p. 973.

87. Shodgrass W.J. (1980). Nickel in the environment. New York: Wiley, 1980. p.203.

88. Tsibulski, V., Yatsenko-Khmelevskaya, M., Milyaev, V. (1997). Estimation og heavy metals emissions due to organic fuel combustion in Russia in 1990 and 1993. / WMO-TD N 806, WMO/GAW Rep. 117, Vol.11. 1997.

89. United Nations Environmental Programme (UNEP). (1992). Chemical pollution: a global overview. Geneva: UNEP.

Информация о работе

Гинзбург, Вероника Александровна
кандидата географических наук
Москва, 2005
ВАК 25.00.36

Диссертация

Формирование компонентов баланса свинца в атмосфере над территорией России - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы