Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Исследование закономерностей формирования примесей в атмосфере промышленных городов и разработка решений по управлению ее качеством
ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Исследование закономерностей формирования примесей в атмосфере промышленных городов и разработка решений по управлению ее качеством"

Ргв од -6 ы т

На правах рукописи

БОРИСОВА Лариса Борисовна

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ПРИМЕСЕЙ В АТМОСФЕРЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ГОРОДОВ И РАЗРАБОТКА РЕШЕНИЙ ПО УПРАВЛЕНИЮ ЕЕ КАЧЕСТВОМ (НА ПРИМЕРЕ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ)

Специальность 11.00.11. -охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0ренбург-2000

Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования Оренбургского государственного университета

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Цыцура А. А.

доктор технических наук, старший научный сотрудник Степанов В.В.

кандидат технических наук, доцент Макаров Е.Т.

Ведущая организация: Волго-Уральский научно-исследо-

вательский и проектный институт нефти и газа

Защита состоится " 13 " июня 2000 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета К 064.64.02 в Оренбургском государственном университете по адресу: г. Оренбург, пр. Победы, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбургского государственного университета

Автореферат разослан " 13 " мая 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, доктор географических наук, ___

профессор ^^Ъгг^к^- О К. Рычко

Н932 -у ,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Современное экологическое состояние территории Россия можно определить как критическое. Продолжается интенсивное загрязнение природной среды. Спад производства не повлек за собой снижения загрязнений, поскольку в кризисных условиях предприятия стали экономить и на природоохранных мероприятиях. Разрабатываемые экологические программы не способствуют улучшению экологической обстановки, и с каждым годом на территории России все больше регионов и городов становятся опасными для проживания населения. Масштабы и физические особенности антропогенных и техногенных воздействий на природную среду порождают значительные отрицательные последствия в экосистеме, что негативно сказывается на здоровье населения. Основным источником антропогенного загрязнения атмосферы является промышленность: тепловые электростанции, промышленные и бытовые котельные, автотранспорт и др.

В Оренбургской области исторически сложился определенный территориально-производственный комплекс, в рамках которого осуществляется конкретное взаимодействие техно- и экосферы. При этом в атмосферу поступает более ста наименований загрязняющих веществ в количестве свыше 800 тыс. т/год. Неблагоприятная экологическая ситуация в атмосфере ряда территорий сложилась в значительной мере из-за потребительского отношения к природе, неполного учета экологических последствий от разного рода хозяйственной деятельности. В работах ученых России (Безуглой Э.Ю., Берлянда М.Е., Гельфенбуйма И.В., Ги-мерверта Д. А.) делается попытка учета и прогноза влияния, техногенных и природных факторов на качество атмосферы территории, но еще нет приемлемых решений данной задачи.

Диссертация выполнена в рамках проектов: "Технологические перспективы Оренбуржья" (управление качеством окружающей среды, № ГР 01990003770) и "Комплексная оценка качества атмосферы Оренбургской области" (№ ГР 01980009155).

Целью работы является комплексная оценка качества атмосферного воздуха территориально-производственных комплексов и разработка решений по его управлению (на примере городов Оренбургской области).

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

I. Систематизированы данные по метеопараметрам (по данным Приволжского УГМС Оренбургского областного центра по гидрометео-

рологии и мониторингу окружающей среды) и выбросам загрязняющих веществ в атмосферу Оренбургской области (по данным Государственного комитета по охране окружающей среды Оренбургской области).

2. Проведен комплексный анализ состояния атмосферы Оренбургской области и отранжнрованы наиболее мощные источники загрязнения атмосферы в промышленных городах.

3. Разработан критерий качества атмосферы, способный учитывать одновременно изменение метеоусловий, мощность источников выбросов и загрязненность атмосферного воздуха промышленных городов.

4. Разработана методика критериальной оценки качества воздушной среды территориально-производственного комплекса и проведен краткосрочный и долговременный прогноз состояния атмосферы в промышленных городах.

5. Предложен комплекс организационных и технических решений, снижающий выбросы приоритетных примесей от промышленных предприятий, входящих в территориально-промышленный комплекс (ТПК) города Оренбурга.

В соответствии с целью исследований и полученными при этом результатами автор выносит на защиту:

1. Комплексный анализ состояния атмосферного воздуха среды территориально-производственных комплексов Оренбургской области, а также ранжирование наиболее мощных источников его загрязнения.

2. Критерий качества воздушной среды территории, способный учитывать одновременно изменение метеоусловий, мощность источников выбросов и загрязненность атмосферного воздуха территории.

3. Комплекс организационных и технических решений по снижению выбросов приоритетных примесей от промышленных предприятий, входящих в территориально-производственный комплекс города Оренбурга.

Достоверность полученных результатов обоснована:

-результатами теоретических исследований системы "атмосфера-территория", приведших к разработке критерия качества атмосферы территориально-производственных комплексов;

-сопоставимостью результатов прогноза качества атмосферы в ТПК с результатами экспериментов;

-снижением на 20-80% выбросов приоритетных примесей на Каргалинской и Сакмарской ТЭЦ при реализации предложенных нами технических решений.

Научная новизна результатов рабош состоит в том, что:

-предложена модель системы "атмосфера-территория", на основе

которой разработан критерий качества атмосферы, позволяющий провести комплексную оценку качества атмосферы и способный учитывать одновременно изменение метеоусловий, мощности источников выбросов и загрязненности атмосферного воздуха прилегающей территории;

-впервые проведена комплексная оценка состояния атмосферы ТПК Оренбургской области и отранжированы наиболее мощные источники загрязнения атмосферы в ее промышленных городах;

-проведен краткосрочный и долговременный прогноз состояния атмосферы в промышленных городах;

-разработан комплекс организационных и технических решений, снижающий выбросы приоритетных примесей от промышленных предприятий, входящих в территориально-промышленный комплекс города Оренбурга

Практическая значимость работы заключается: -оценке качества атмосферы территориально-промышленных комплексов Оренбургской области;

-в выявлении территорий экологического неблагополучия по качеству атмосферного воздуха;

-в разработке для Каргалинской и Сакмарской ТЭЦ комплекса технико-технологических решений по сокращению выбросов загрязняющих веществ на 20-80 %.

Реализация результатов работы. Разработанный комплекс технико-технологических решений принят к внедрению в виде рекомендаций по сокращению выбросов загрязняющих веществ на Каргалинской ТЭЦ. Предложенная модель системы "атмосфера-территория" и результаты исследований внедрены в учебный процесс: включены в курсы "Промышленная экология" и "Экология", читаемых для студентов специальности 32.07.00 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" Оренбургского государственного университета.

Результаты работы используются при разработке планов природо- -охранных мероприятий администрацией Оренбургской области, главным управлением ГО ЧС Оренбургской области, Государственным комитетом по охране окружающей среды в промышленных центрах Оренбуржья.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на:

-Российской научно-технической конференции "Сертификация и управление качеством экосистем на Южном Урале". Оренбург, 1997;

-Международной научно-технической конференции "Экологические проблемы промышленных зон Урала". Магнитогорск, 1998.

-Региональной конференции "Проблемы экологии Уральского региона докладов региональной конференции "Проблемы экологии Уральского региона". Оренбург, Оренбургский областной благотворительный фонд памяти Д. Соловых, 1998;

-Российской научно-практической конференции Оптимизация природопользования и охрана окружающей среды Южно-Уральского региона. Оренбург, 1998;

-Четвертой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности". С-Петербург, 1999;

-Всероссийской научной молодежной конференции "Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке". Оренбург, Институт степи УрО РАН, 1999.

Материалы исследований были представлены на следующих конкурсах и выставках: областном конкурсе им. Й.И. Мечникова на лучшую научно-исследовательскую работу года по медицине и экологии (Оренбург, 1997, диплом Ш степени); конкурсе научных работ молодых ученых, организованном Фондом памяти Дмитрия Соловых. (Оренбург, 1998, диплом I место); региональной выставке "Экотехнологии 99", Оренбург, 1999.

Публикации. По теме диссертации издано 11 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, заключения и списка литературы. Содержит 150 страниц текста, 1 таблиц, 25 рисунков. Список литературы содержит 100 источников.

Моделирование системы и постановка экспериментов осуществлены автором совместно с кандидатом технических наук Старокожевой Е.А Консультации по ряду вопросов были получены у доктора медицинских наук, проф. Цинберга М.Б., кандидата медицинских наук Куксанова В.Ф. Всестороннюю помощь при внедрении результатов исследований оказали председатель Госкомэкологии Оренбургской области Поздняков М.Д. и коллектив комитета.

Автор приносит благодарность всем за помощь при постановке и проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан анализ факторов, определяющих загрязнение атмосферы в промышленных городах, который позволяет сделать определенные выводы и выбрать направление исследований. Атмосфера мно-

гкх промышленных, городов загрязнена большим количеством примесей антропогенного происхождения, что приводит на многих территориях к фактическому возникновению зон экологического неблагополучия. Причем промышленные предприятия, дающие заработок большинству населения области, являются источниками образования и распространения примесей в атмосфере. Значительную долю в загрязнении воздуха промышленных городов вносят автомобильный транспорт (до 50%), а также топливно-энергетический комплекс (до 25%). Метеорологический потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) учитывает влияние метеопараметров и рельефа местности на состояние воздушной среды. Но ПЗА не учитывает концентрации загрязняющих веществ и их совместного вредного воздействия на человека. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) учитывает класс опасности вредных веществ и их токсичность, кратность превышения ПДК примеси, показывает во сколько раз суммарный уровень загрязнения воздуха превышает допустимые значения, но он не учитывает влияние мегеопараметров и рельефа местности на рассеивание примеси. Известны и другие характеристики качества атмосферного воздуха промышленных городов. Однако основными недостатками, описанных в литературе критериев и параметров, следует считать не учет связей между условиями формирования (источники образования примесей) и рассеивания (метеопараметры) примесей в атмосфере промышленного города.

Во второй главе исследовано влияние промышленных предприятий Оренбуржья на качество воздушной среды пяти наиболее крупных промышленных городов области с выделением основных источников выбросов и их ранжированием по степени воздействия на воздух территории. Установлено, что географическое положение, рельеф местности и климатические условия большинства городов Оренбуржья, (город Оренбург, Орск, Новотроицк, Медногорск и Куваддык), в значительной мере способствуют рассеиванию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе исследуемой территории. Но мощные источники выбросов сконцентрированы на малых площадях, что приводит к резким скачкам уровня загрязнения воздушной среды даже при незначительных отклонениях от усредненных параметров. Поэтому нами были проанализированы климат и метеорологические особенности территории, и их влияние на состояние атмосферного воздуха. Качество атмосферы городов нами оценено через категорию опасности города (КОГ), рассчитываемую по формуле

КОГ = ¿ЯШ = ¿/¡ГОЯ, (1)

1=1 1=1

где га-число предприятий на территории города или населенного пункта; КОВ-категория опасности вещества, выбрасываемого в атмосферу города или населенного пункта, м3/с; п-количество загрязняющих веществ в выбросах.

КОГ показывает некоторый условный объем загрязненного воздуха от всех предприятий города, который разбавлен до ПДК и приведен к одной токсичности. То есть это характеристика скорости генерирования воздуха загрязненного до критического состояния. Для оценки степени воздействия крупных и мелких предприятий на атмосферу города в работе принята другая характеристика-категория опасности предприятия (КОП), которая оценивает объем воздуха, необходимый для разбавления выбросов (МО {-то вещества над территорией предприятия до уровня ПДК,,

КОП = , (2)

где агбезразмерная константа, позволяющая соотнести степень вредности ¡-того вещества с вредностью диоксида серы (Ш класс опасности). Значения доя токсикантов 1; 2; 3 и 4 классов опасности соответственно равны 1,7; 1,3; 1,0 и 0,9.

Расчет комплексных показателей, описанных уравнениями (1) и (2), проведен по четырем наиболее значимым веществам-загрязнителям: ТМОх, БОг, СО и пыли, а предприятия по величине категории опасности разделены на четыре категории (таблица 1).

К I категории опасности в Оренбургской области относятся 14 предприятий и имеющие КОП £ 31,7-106 м3/с, ко П категории опасности-10 предприятий (31,7-106 > КОП < 31,7-104). Остальные предприятия имеют Ш и IV категории опасности (КОП < 31,7-Ю4).

Таблица 1 Ранжирование предприятий по категории опасности предприятия___

Источники загрязнения атмосферы Категория опасности предприятия Масса выбросов

м'/с % т/год %

1 2 3 4 5

Оренбургская область 1Д-1010 100 837517 100

Оренбургский ТПК 1,93-10® 17,3 136000 16,2

-каргалинская ТЭЦ 2,8-10® 2,6 14425 1,7

-сакмарская ТЭЦ 2,1-Ю8 1,9 9239 1,1

-газоперерабатывающий завод 7,2-107 0,7 60777 7,3

-газопромысловое управление 5,5-107 0,5 4350 0,5

Продолжение таблицы 1

1 2 3 4 5

-дожимная компрессорная станция 4,2-Ю7 0,4 2461 0,3

Новотроицкин ТПК 8,8-Ю3 8,2 128295 15,3

-Орско-Халиловский металлургический комбинат 7,1-Ю8 6,6 113122 13,5

-цементный завод 1,2-107 0,1 2012 0,2

-завод хромовых соединений 2,4-105 0,02 920 0,1

-завод силикатно-стеновых материалов 2,8-Ю5 0,002 122 0,02

Орскнй ТПК 8,7-108 8,1 253987 30,3

-комбинат "Южуралникель" 5,5-108 5,1 198194 24,0

-ТЭЦ-1 1,8-Ю8 1,6 7272 0,9

-нефтеперерабатывающий завод 5,9-107 0,5 24998 3,0

Медногорский ТПК 4,9-107 0,5 65354 7,8

-медно-серный комбинат 5,4-107 0,4 83544 10,0

-котельная 2,9-106 0,02 139 0,02

Кувавдыкскпй ТПК 1,1-107 0,1 2802 0,3

АО "Криолит" 2,6-107 0,2 2048 0,24

АО "Долина" 1,3-106 0,01 934 0,1

Самыми мощными источниками загрязнения атмосферы Оренбургской области по всем исследуемым веществам-токсикантам являются Орско-Халиловский металлургический комбинат (г. Новотроицк; КОП=7,1-Ю8 м3/с), комбинат "КЬетралникель" (г. Орск, КОП=5,5-Ю м3/с), Каргалинская (КОП=2,8-Ю8 м7с) и Сакмарская ТЭЦ (КОП=2Д-Ю8 м3/с) г. Оренбург, Орская ТЭЦ-1 (КОП=1,8-Ю8 м3/с). Таким образом, рассчитанные значения категорий опасности предприятий дают более полное представление о вкладе каждого конкретного предприятия в загрязнете атмосферы территории.

Комплексный параметр оценю! состояния атмосферы города (КОГ) позволяет выделить зоны с наиболее загрязненной атмосферой и определить предприятия-лидеры по загрязнению атмосферного воздуха. Значения КОГ городов Оренбургской области рассчитаны по четырем основным примесям, присутствующим в атмосфере и без учета специфики некоторых загрязняющих веществ. Следовательно, наиболее мощные источники выбросов находятся в г. Новотроицке, затем в этом ряду располагаются г. Орск и Оренбург. Оценка и ранжирование веществ в выбросах основных источников в городах Оренбургской области проведена по значениям категории опасности вещества (КОВ), рассчитанным для каждой отдельной примеси (таблица 2).

Таблица 2 Ранжирование предприятий по выбросам веществ в атмосферу___________

Источник выбросов КОГ, м3/с % Категория опасности вещества для города в числителе, м3/с, и в % знаменателе

шх БО2 СО Пыль

Оренбург 1,93 10' 100 1,9-10' 97 1,6-10' 0,8 2-105 0,01 7,6-10' 0,4

Каргалииская ТЭЦ 2,8 10' 14,5 и-10" 0,07 2,6-104 0,001

Сакмарская ТЭЦ 2,1-10* 10,4 2,6-10' 0,01 6-Ю3 0,0003 —

Газоперерабатывающий завод 2,2-10' и и-10' 0,7 Ц-10' 0,006 2Д-10'1 0,0001

Новотроицк 8,8 10' 100 8,7-10' 99 6,9-10* 0,8 2,2-105 0,03 5,9-10' 0,7

Орско-Халило вский металлургический комбинат 6,4-10' 73 6,7-10' 8 2,2-105 0,03 2,5-10' 0,03

Цементный завод и-10' 1,4 — 2,6-10' 0,3

Завод хромовых соединений 1,2-106 од 3,5-10' 0,04 - 4,9-10" 0,006

Орск 8,7 10' 100 6,7-10" 89 6,9-10* 9,2 3-Ю5 0,03 6-10' 0,8

Комбинат "Южурал-никель" 6,6-10' 8 6,6-10' 8 2,1-10' 0,03 3,2 10' 0,4

ТЭЦ-1 1,7-10' 19 2,2-10' 0,3 231 0,00003 —

Нефтеперерабатыва- ■ ющий завод 7,6-10' Ю 2,2-10' 0,3 2,7-103 0,0003 1,5 10' 0,02

Медногорск 4,7-10' 100 8,9-10' 22 3,8-10' 78 5-Ю3 0,01 4,4-10' 0,9

Медно-серный комбинат — 3,8-10' 78 2,8-10' 0,6

Куваидык 1,1-10' 100 8,7-10' 97 2,3-10' 2,6 6,6-103 0,07 6,8-104 0,8

АО "Криолит" 2,2-106 20 4,4-10' А 1,8-103 0,02 7,8-103 0,07

и

Значимым веществом-токсикантом, выбрасываемым предприятиями Оренбургской области, является оксид азота (96%), затем в ряду располагается диоксид серы. Но, если проводить оценку роли разных примесей в формировании качества атмосферы определенных городов, то получается неоднородная картина. Так, для городов Оренбурга, Орска и Кувацдыка наиболее значимой примесью является диоксид азота, для Новотроицка этих примесей две (диоксид азота и пыль), а для атмосферы г. Медногорска-диоксид серы. Следовательно, при планировании комплекса природоохранных мероприятий необходимо опираться на эти факты.

Таким образом, среди известных параметров оценки состояния атмосферы показатели, КОГ и КОП наиболее полно характеризуют условный объем загрязненного воздуха над определенной территорией, а также позволяют отранжировать предприятия и их выбросы по опасности веществ-токсикантов. Поэтому эти параметры КОГ и КОП следует брать в качестве основных при оценке мощности источников выбросов в промышленном городе и ранжировании источников и веществ в выбросах, но они не позволяют ни оценить, ни спрогнозировать качество атмосферного воздуха в городе, на территории которого они расположены и в атмосферу которого делают выброс вещества.

В третьей главе проведен анализ существующих моделей рассеивания примесей в атмосферном воздухе территории. Он показал, что в основу современных моделей положены, в основном, два механизма перераспределения примесей в среде-конвекция и молекулярная диффузия. Однако модели либо не содержат основных факторов, ответственных за рассеивание примеси в атмосфере, либо имеют громоздкий аппарат я не опираются на параметры, принятые в практике для характеристики качества атмосферы в городах и на предприятиях.

Предложенная нами модель системы "атмосфера-территория" опирается на общепринятые (ОНД-86 или на другие нормативные документы) параметры (концентрацию, категорию опасности предприятия, категорию опасности города) и включает в себя одновременно оценку скоростей генерирования и рассеивания примесей в атмосферном воздухе. В модели присутствуют три основных компонента: источник выбросов (предприятие), принимающая среда (атмосфера) и город (человек-объект воздействия). Взаимодействие в системе осуществляется на территории, но через атмосферу и поэтому контролируется через концентрацию примеси, ее токсичность и класс опасности.

Введенный нами в практику критерий оценки воздействия стационарного источника на среду (Ка1Т1М), а, значит, и на человека, включает

в себя количество выбросов от источника, скорость ветра и его направление, токсичность примеси и класс ее опасности. То есть он может считаться критерием качества атмосферы территории города и прилегающих к нему окрестностей (в дальнейшем критерий качества атмосферы территории) и определяется по формуле

= (3)

~ Т[пдк') \пдк') кот'

С учетом законов диффузии нами определена категория опасности территории, то есть ее способность рассеивать примеси до ПДК, приведенной к диоксиду серы

КОТ = У, (4)

Г\ЩК)

Для конвективной диффузии, доминирующей в процессах рассеивания на территории ТПК Оренбургской области, уравнение (4) трансформируется в следующее выражение:

КОТ = У(-^Ч , (5)

где С-конценграция н ой примеси, мг/м3;

У-объем среды, в котором распределена примесь. Он определяется по формуле

У/=Уо±ДУ, (6)

где Уо-постоянный объем приземного слоя атмосферы территории (города);

ДУ-прирост объема за счет диффузии, который определяется через поперечное сечение потока над предприятием (8), скорость ветра (V) и время его воздействия на атмосферу города (I):

ДУ=8ЛЧ = ЬН-У1, (7)

где Ь-ширина города в сечении перпендикулярном к направлению ветра, м;

Н=50-г100 м-высота приземного слоя воздуха.

В соответствии с "Критериями оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия" (в дальнейшем "Критериями...") экологическая обстановка классифицируется нами по возрастанию степени экологического неблагополучия следующим образом: относительно удовлетворительная; критическая; кризисная (или зона чрезвычайной экологической ситуации); катастрофическая (или зона экологического бедствия). Используя предложенную выше модель и критерий качества атмосферы

[уравнения (S)—(5)J нами проведена оценка зон экологического неблагополучия ТПК г. Оренбурга и других промыпшенно развитых городов Оренбуржья. В основу подхода ранжирования территории по признакам экологического неблагополучия заложены наши представления о системе "атмосфера-территория".

По результатам расчетов с привлечением данных из таблицы 2 построены графические зависимости критерия качества атмосферы от расстояния для двух разных метеорологических ситуаций: в городе-штиль и направленный воздушный поток.

Картирование территории загрязнения проводили следующим образом. Сначала рассчитывали минимально допустимую концентрацию оксидов азота, оксида углерода, диоксида серы и пыли в атмосферном воздухе для каждой зоны неблагополучия, причём расчет концентрации примесей производили по формуле:

С = К-ПДК, (8)

где K-кратность превышения среднесуточных ПДК для определенной территории, принятая из "Критериев...".

Величины концентрации примесей, считающихся опасными для разных зон экологического неблагополучия, представлены в таблице 3.

Таблица 3 Критические значения концентрации примеси в атмосфере зон экологического неблагополучия__

Вещество Концентрация примесей (мг/м3), соответствующая состоянию территории

ПДКсс, мг/м3 ЗЭБ ЧЭС ЗКН

Оксид азота 0,04 0,2 0,12 0,04

Диоксид серы 0,05 0,375 0,25 0,05

Пыль 0,15 1,125 0,75 j 0,15

Оксид углерода 3,0 36 24 3,0

Анализ формул (3), (5) показывает, что зависимость Катм представляет собой кривую, описываемую уравнением

¿4. '/ (9)

где Аь Аг-поетоянные, определяемые требованиями к качеству атмосферы.

Критерий Капм рассчитывали по формуле (3), в которой КОТ рассчитана по формуле (5), а значения кратности превышения ПДК определены для четырех разных (диоксиды азота, диоксид серы,,оксид углерода и пыль) примесей. Полученные данные могут быть представлены в виде безразмерной зависимости имеющей вид равносторонней гиперболы

У'}, (10)

где Х=КОТ/КОП-харакгеристика рассеивающей способности атмосферы данной территории равносторонней гиперболы.

Причем справа располагается область высокой рассеивающей способности системы, и кривая асимптотически приближается к оси абсцисс (рис. 1). Слева она обрывается, когда способность системы к генерированию примеси значительно превышает способность территории ее рассеивать (КОП »КОТ). Конечно, границу между способностью к рассеиванию этой примеси нельзя установить точно, для отдельных территорий она будет сдвинута в ту или иную сторону, но можно прогнозировать запас устойчивости этой системы.

Теперь если использовать требования предъявляемые, "Критериями..." к качеству территории и выводы, вытекающие из рис. 1, то можно отранжировать территории следующим образом.

1. Если рассеивающая способность территории, рассчитанная по среднегодовым данным о скорости ветра, больше скорости генерирования примеси в 3 и более раза, то можно говорить об относительно удовлетворительном состоянии атмосферы на ней (Катм< 0,3).

2. Если же выполняется условие 0,3 < Кати< 1,0, то территория с напряженным качеством атмосферы.

3. Условие К(тш> 1,0 отвечает критическому, кризисному и катастрофическому состоянию атмосферы на оцениваемой территории.

Далее расчетным путем по формуле (3) и (5) можно определить величины критериев качества атмосферы, соответствующие этим зонам (таблица 4).

Таблица 4 Значения критерия качества атмосферы для территории, прилегающей к источнику_

Характеристика Величина критерия качества атмосферы

территории Минимальная Максимальная

1. Условно чистая <0,3

2. Напряженная 0,3 1

3. Критическая зона 1 5

4. Зона ЧЭС 5 8

5. ЗЭБ >8

Таким образом, величина критерия качества атмосферы территории может служить основой для оценки экологического неблагополучия атмосферного воздуха территориально-промышленного комплекса.

Рисунок 1 Зависимость критерия качества атмосферы от качества атмосферы территории

Используя оценочные показатели из "Критериев..." и прогнозные значения критерия качества атмосферы можно рассчитать либо размеры территории, для которой будет задаваться определенное качество атмосферы (причем качество атмосферы задается источником или источниками выбросов), либо метеоусловиями, для которых на данной территории будет то или иное качество атмосферы.

Теперь проведем выше указанные расчеты, причем начнем с определения размеров территории, на которой могут формироваться неблагоприятные условия по качеству атмосферы, в качестве граничных условий проводимого расчета примем:

-время осреднения пробы примеси равным не менее 3-х часов, -концентрацию примеси в атмосферном воздухе не более предусмотренной в "Критериях...

-метеопараметры соответствующие характерным для данного региона России (глава 2).

Зона критических экологических нагрузок будет располагаться в приземном слое с объемом равным КОШ2= КСЛЧа

График зависимости описываемой уравнением (10) интересен тем,

что он позволяет оценить размеры зон экологического неблагополучия и определить минимальные величины критерия качества атмосферы, соответствующего разным зонам экологического неблагополучия, определенным для каждой зоны в соответствии с классом опасности вещества. На полученном графике особый смысл приобретает точка с координатой, Катм=\, которая, позволяет нам графически определить граничный размер зоны экологического неблагополучия (границу зоны "напряженная-критическая", рис. 1). Если принять условие, что КОП равна постоянной величине (то есть предприятие или группа предприятий в качестве источника выбросов работает стабильно), а КОТ определяется через концентрации веществ, предусмотренные "Критериями...", то на кривой зависимости К-атм - / (£) можно получить точки соответствующие размеру зон экологического бедствия (Ь]), чрезвычайной экологической ситуации (Ьг) и критическому (Ьз) состоянию среды.

Критериальная оценка территориально-производственного комплекса г. Оренбурга показывает, что критерий качества атмосферы на территории города при штиле может повышаться до 5,5,что соответствует значениям зоны чрезвычайной экологической ситуации. Однако вероятность таких погодных условий (глава 2) не превышает 25%. То есть в соответствии с требованиями "Критериев..." зга территория не может быть отнесена к зоне экологического бедствия. При рассеивании примесей в условиях направленного воздушного потока (^=4,6 м/с, глава 2), зоны экологического бедствия и ЧЭС отсутствуют, а ЗКН находиться на расстоянии 20,7 км от центра города.

Далее нами проведены картографирование территории, прилегающей к Оренбургскому газоперерабатывающему заводу и КТЭЦ (рис. 2 и 3), и оценка влияния многих источников на качество атмосферного воздуха жилой зоны г. Оренбурга или его отдельных частей. Методика оценки заключается в следующем. За основу характеристики качества атмосферы территории приняты фоновые значения К^^. Их формируют источники, находящиеся на территории города. На фон накладывается концентрационное поле, создаваемое ОГПЗ и КТЭЦ и СТЭЦ. Результаты суммации, проведенные с помощью критерия качества атмосферы дают следующую картину: при штиле на36{ ^ км2 территории г. Оренбурга формируется приземный слой атмосферы по своим качественным характеристикам отвечающий условию ""зоны чрезвычайной экологической ситуации", а 576 тыс. человек подвергается жесткому воздействию через атмосферный воздух. Однако вероятность таких ситуаций на этой территории ниже, чем определено "Критериями... ", а для нее должны

10 -

0

5

1

О

5

10 15 20 25 30 Цкм

Рисунок 2 Зависимость критерия качества атмосферы от удаленности источника выбросов (ОГПЗ и КТЭЦ). 1-штиль; 2-направленный воздушный поток

быть предусмотрены меры по снижению нагрузки, создаваемой воздушной средой при НМУ.

Следует отметить, что результаты опытной проверки этой территории на экологическое неблагополучие, совпадают со спрогнозированной в пределах ошибки.

В четвертой главе. Эффективность и оперативность проведения природоохранных мероприятий в значительной мере зависит от степени и качества информированности должностных лиц о состоянии атмосферы и источниках ее загрязнения. Чтобы успешно управлять территорией и рационально распоряжаться ее ресурсами, нужно иметь обобщенные характеристики ее состояния. Поэтому нами были сформулированы подходы, которые были включены в технические решения по снижению выбросов приоритетных примесей от промышленных предприятий в атмосферный воздух. Выбор технических решений основывается на точных сведениях о состоянии воздушной среды, полученных при ранжировании предприятий и примесей по интегральным и дифференциальным показателям, а так же на имеющихся эколого-экономических возможностях территорий. Так как в ТПК г. Оренбурга приоритетным веществом-загрязнителем является диоксид азота, в первую очередь, было необходимо выявить процессы, технологии и технические средства, в которых он об-

Рисунок 3 Распределение зон экологического неблагополучия на территории прилегающей к источнику выброса (ОГПЗ и КТЭЦ). 1-штиль О=0 м/с); 2-направленный воздушный поток (уга=4,6 м/с).--зона экологического

разуется в больших количествах. Проведенный анализ технологических процессов, протекающих на Каргалинской и Сакмарской ТЭЦ, позволил определить организованные и неорганизованные источники выбросов диоксида азота и других примесей в атмосферу. Ими являются энергетические котлы, от которых в атмосферу через дымовую трубу выбрасываются продукты сгорания топлива (дымовые газы). В процессе горения топлива в котлах за счет окисления азота топлива и азота воздуха образуется, главным образом, оксид азота (95—98%). Поэтому основой снижения выбросов в настоящее время является нормализация режима горения топлива, который должен быть организован на всех водогрейных котлах ТЭЦ, работающих по двухступенчатой схеме сжигания топлива. Количество сернистого ангидрида в дымовых газах зависит только от количества сернистых соединений в исходном топливе и его расхода, то есть задается качеством топлива. На Каргалинской ТЭЦ в топках котло-агрегатов сжигается газ с высоким содержанием ; сероводорода и меркаптанов, а его замена на очищенный газ позволит снизил, нагрузку на ТПК г. Оренбурга на 70%.

Образование оксидов азота и серы, оксида углерода возможно только при работе горелочных устройств с недостатком или избытком кислорода воздуха. Поэтому для Каргалинской и Сакмарской ТЭЦ предложены и приняты к внедрению рекомендации по сокращению выбросов загрязняющих веществ на 20-80%, которые достигаются переходом на товарный газ, ввод двухступенчатого сжигания топлива и реализацией метода очистки газов от 50г и КОхс помощью электронного пучка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования факторов, определяющих загрязнение атмосферы в промышленных городах, позволяют сделать следующие выводы:

1. Атмосфера многих промышленных городов загрязнена большим количеством примесей антропогенного происхождения, что приводит к возникновению зон экологического неблагополучия.

2. Уровень загрязнения атмосферы ряда ТПК Оренбургской области следует считать высоким, так как в нее выбрасывается более ста наименований загрязняющих веществ в количестве свыше 800 тыс. т/год. При этом промышленные предприятия остаются мощными (30-90%) источниками образования и распространения примесей.

3. Равнишшя территория Оренбургской области и ее географическое положение способствуют хорошему рассеиванию примесей, выбрасываемых промышленными предприятиями. Однако, из-за малого коли-

чества зыпадаемых осадков атмосфера промышленных городов имеет низкую способность к самоочищению.

4. Комплексная оценка качества атмосферы, проведенная через категорию опасности города, предприятия и вещества показала, что самые мощные источники загрязнения атмосферы на территории Оренбургской области расположены в городах Оренбурге (Каргалинская и Сакмарская ТЭЦ), Новотроицке (Орско-Халиловский металлургический комбинат) и Орске (комбинат "Южуралникель"), что позволяет ожидать в этих городах более высокую экологическую нагрузку на население, а самым опасным веществом является диоксид азота.

5. Существующие модели системы "атмосфераг-территория" громоздки и не позволяют эффективно прогнозировать качество атмосферы территории. В предложенной нами модели присутствуют три основных компоненты: источник выбросов (предприятие), принимающая среда (атмосфера) и город (человек-объект воздействия). А введенный нами в практику критерий качества атмосферы территории делает возможной оценку и прогноз качества атмосферы с учетом метеоусловий для любой территории и с любым количеством источников выбросов. -

6. Так, для г. Оренбурга выявлена территория площадью до 36/ км2, на которой при НМУ качество атмосферы может соответствовать зоне чрезвычайной экологической ситуации. На этой территории проживает до 57£ тыс. человек

7.Проведенная оценка качества атмосферы разных ТПК Оренбургской области показала, что источники выбросов примесей в атмосферный воздух в каждом промышленном городе имеет свою специфику, но их объединяют процессы горения, которые заложены в основу применяемых технологий.

8. Предложенные нами технико-технологические решения направлены на оптимизацию состава топлива и процессов его сгорания, а также на очистку отходящих газов от оксидов азота, их реализация в практике позволит снизить выбросы на предприятиях г. Оренбурга на 20-80 % и повысить качество атмосферного воздуха при НМУ на 70 %.

9. Разработанная методика оценки и прогнозирования зон экологического неблагополучия и мероприятия по их предупреждению и ликвидации могут быть использованы практически в каждом промышленном городе.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Борисова Л.Б. Комплексный анализ состояния атмосферы в Оренбурге //Проблемы экологии Уральского региона. Тез. докл. регион.

конф. Оренбургский областной благотворительный фонд памяти Д. Со-ловых.-Оренбург: ОГМА, 1998.-С. 5-7.

2. Борисова Л.Б. Оценка качества атмосферы города Новотроицка //Оптимизация природопользования и охрана окружающей среды ЮжноУральского региона. Тез. докл. Российской науч-практ. конф.-Оренбург: Изд-во ОГУ, 1998.-С. 41-42.

3. Борисова Л.Б. Промышленные предприятия города Медногор-ска-иеточники загрязнения атмосферы Оренбургской области //В кн.: Экология промышленных регионов на рубеже XXI века.-Магнитогорск: МГТУ, 1999.-С. 70-76.

4. Борисова Л.Б. Состояние атмосферы в г. Орске //Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности. Труды четвертой науч-практ. конф. с междунар. участием,-С-Петербург, 1999, Т.Ш,-С. 558-560.

5. Борисова Л.Б. //В кн. Комплексная оценка качества атмосферы промышленных городов Оренбургской области / A.A. Цыцура, В.М. Боев и др.-Оренбург, Изд-во ОГУ, Г999.-С. 5-81.

6. Борисова Л.Б., Гречишников Е.А. Нефтеперерабатывающий завод им. Чкалова-источник загрязнения атмосферы г, Орска //Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке. Матер, всерос. науч. молодежной конф.-Оренбург: Изд-во ОГУ, 1999.-С.20-21.

7. Борисова Л.Б., Гусева О.Н. Качество атмосферы промышленного центра города и возможность использования растений в системе биологического мониторинга //Вестник молодой науки Урала.-Оренбург:

1997, Т.П, № 2,-С. 85-92.

8. Борисова Л.Б., Колотвин A.B. Влияние выбросов АОО "ОРМЕТО" на экологическую ситуацию г. Орска //Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке. Матер, всерос. науч. молодежной конф.-Оренбург: Изд-во ОГУ, 1999.-С 19-20.

9. Фахретдинов М.М., Каляев К.Ж., Борисова Л.Б. Оценка Жана-жолского газоперерабатывающего завода как источника выбросов в атмосферу //Проблемы экологии Уральского региона. Тез. докл. регион, конф. Оренбургский областной благотворительный фонд памяти Д. Соловых: Оренбург: ОГМА, 1998.-С. 51-53.

10. Цыцура A.A., Васильев A.C., Борисова Л.Б. Поиск управленческих решений по защите атмосферы промышленных городов от примесей //Сборник науч. трудов Междунар. науч-техн. конф. "Экологические проблемы промышленных зон Урала".-Магнитогорск: МГМА,

1998.Т. 1 .-С. 110-114,

11. Цыцура A.A., Борисова Л.Б. Комплексная оценка качества атмосферы г. Оренбурга-//Сертифшсация и управление качеством экосистем на Южном Урале. Тез. докл. Российской науч-техн. конф.-Оренбург: 1997.-С. 15-17.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Борисова, Лариса Борисовна

ВВЕДЕНИЕ.

1 ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ КАЧЕСТВО АТМОСФЕРЫ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ГОРОДАХ

1.1 Состояния атмосферного воздуха промышленных городов

1.2 Промышленные предприятия—источники загрязнения атмосферы пылью и газами

1.3 Параметры и критерии, характеризующие качество воздушной среды промышленного города

1.4 Выводы, цель и направление исследований

2 ВЛИЯНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА КАЧЕСТВО ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

2.1 Общая характеристика промышленных городов Оренбургской области

2.2 Анализ выбросов промышленных предприятий в атмосферу Оренбургской области

2.3 Комплексная оценка экологического состояния атмосферы Оренбургской области через различные параметры

2.4 Характеристика качества атмосферы промышленных городов Оренбургской области

2.5 Выводы по второй главе

3 КРИТЕРИАЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА АТМОСФЕРЫ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ КОМПЛЕКСОВ

3.1 Количественное описание системы "атмосфера-территория" 95 3.1.1 Анализ существующих моделей оценки и прогноза уровней загрязнения атмосферы

3.2 Моделирование процесса формирования и распространения примесей от промышленного предприятия

3.3 Критериальная оценка качества атмосферы территориально-производственных комплексов городов Оренбургской области

3.3.1 Выбор граничных условий для системы "атмосфера-территория"

3.3.2 Оценка зон экологического неблагополучия территориально-производственного комплекса г. Оренбурга 115 3.3.2 Критериальная оценка качества атмосферы территориально-производственного комплекса Новотроицк-Орск

3.4 Выводы по третьей главе

4 ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СНИЖАЮЩИХ ВЫБРОСЫ ПРИОРИТЕТНЫХ ПРИМЕСЕЙ ОТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ, ВХОДЯЩИХ В ТЕРРИТОРИАЛЬНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС ГОРОДА ОРЕНБУРГА

4.1 Исследование технологий на образование приоритетной примеси

4.1.1 Оценка технологий процесса горения топлива Карагалинской и Сакмарской ТЭЦ

4.1.2 Оценка технологий по выбросам приоритетных примесей на Оренбургском газоперерабатывающем заводе

4.2 Выбор мероприятий по снижению выбросов приоритетных примесей

4.3 Выводы по четвертой главе

Введение Диссертация по географии, на тему "Исследование закономерностей формирования примесей в атмосфере промышленных городов и разработка решений по управлению ее качеством"

Актуальность. Современное экологическое состояние территории России можно определить как критическое. Продолжается интенсивное загрязнение природной среды. Спад производства не повлек за собой снижения загрязнений, поскольку в кризисных условиях предприятия стали экономить и на природоохранных мероприятиях. Разрабатываемые экологические программы не способствуют улучшению экологической обстановки, и с каждым годом на территории России все больше регионов и городов становятся опасными для проживания населения. Масштабы и физические особенности антропогенных и техногенных воздействий на природную среду порождают значительные отрицательные последствия в экосистеме, что негативно сказывается на здоровье населения. Основным источником антропогенного загрязнения атмосферы является промышленность: тепловые электростанции, промышленные и бытовые котельные, автотранспорт и др.

В Оренбургской области исторически сложился определенный территориально-производственный комплекс, в рамках которого осуществляется конкретное взаимодействие техно- и экосферы. При этом в атмосферу поступает более ста наименований загрязняющих веществ в количестве свыше 800 тыс. т/год. Неблагоприятная экологическая ситуация в атмосфере ряда территорий сложилась в значительной мере из-за потребительского отношения к природе, неполного учета экологических последствий от разного рода хозяйственной деятельности. В работах ученых России (Безуглой Э.Ю., Берлянда М.Е., Гель-фенбуйма И.В., Гимерверта Д.А.) делается попытка учета и прогноза влияния, техногенных и природных факторов на качество атмосферы территории, но еще нет приемлемых решений данной задачи.

Диссертация выполнена в рамках проектов: "Технологические перспективы Оренбуржья" (управление качеством окружающей среды, № ГР 01990003770) и "Комплексная оценка качества атмосферы Оренбургской области" (№ ГР 01980009155).

Целью работы является комплексная оценка качества атмосферного воздуха территориально-производственных комплексов и разработка решений по его управлению (на примере городов Оренбургской области).

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Систематизированы данные по метеопараметрам (по данным Приволжского УГМС Оренбургского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды) и выбросам загрязняющих веществ ъ атмосферу Оренбургской области (по данным Государственного комитета по охране окружающей среды Оренбургской области).

2. Проведен комплексный анализ состояния атмосферы Оренбургской области и отранжированы наиболее мощные источники загрязнения атмосферы в промышленных городах.

3. Разработан критерий качества атмосферы, способный учитывать одновременно изменение метеоусловий, мощность источников выбросов и загрязненность атмосферного воздуха промышленных городов.

4. Разработана методика критериальной оценки качества воздушной среды территориально-производственного комплекса и проведен краткосрочный и долговременный прогноз состояния атмосферы в промышленных городах.

5. Предложен комплекс организационных и технических решений, снижающий выбросы приоритетных примесей от промышленных предприятий, входящих в территориально-промышленный комплекс (ТПК) города Оренбурга.

В соответствии с целью исследований и полученными при этом результатами автор выносит на защиту:

1. Комплексный анализ состояния атмосферного воздуха среды территориально-производственных комплексов Оренбургской области, а также ранжирование наиболее мощных источников его загрязнения.

2. Критерий качества воздушной среды территории, способный учитывать одновременно изменение метеоусловий, мощность источников выбросов и загрязненность атмосферного воздуха территории.

3. Комплекс организационных и технических решений по снижению выбросов приоритетных примесей от промышленных предприятий, входящих в территориально-производственный комплекс города Оренбурга. Достоверность полученных результатов обоснована: -результатами теоретических исследований системы "атмосфера-территория", приведших к разработке критерия качества атмосферы территориально-производственных комплексов;

-сопоставимостью результатов прогноза качества атмосферы в ТПК с результатами экспериментов;

-снижением на 20-80% выбросов приоритетных примесей на Каргалин-ской и Сакмарской ТЭЦ при реализации предложенных нами технических решений.

Научная новизна результатов работы состоит в том, что: -предложена модель системы "атмосфера-территория", на основе которой разработан критерий качества атмосферы, позволяющий провести комплексную оценку качества атмосферы и способный учитывать одновременно изменение метеоусловий, мощности источников выбросов и загрязненности атмосферного воздуха прилегающей территории;

-впервые проведена комплексная оценка состояния атмосферы ТПК Оренбургской области и отранжированы наиболее мощные источники загрязнения атмосферы в ее промышленных городах;

-проведен краткосрочный и долговременный прогноз состояния атмосферы в промышленных городах;

-разработан комплекс организационных и технических решений, снижающий выбросы приоритетных примесей от промышленных предприятий, входящих в территориально-промышленный комплекс города Оренбурга.

Практическая значимость работы заключается: в оценке качества атмосферы территориально-промышленных комплексов Оренбургской области; в выявлении территорий экологического неблагополучия по качеству атмосферного воздуха; в разработке для Каргалинской и Сакмарской ТЭЦ комплекса технико-технологических решений по сокращению выбросов загрязняющих веществ на 20-80 %.

Реализация результатов работы. Разработанный комплекс технико-технологических решений принят к внедрению в виде рекомендаций по сокращению выбросов загрязняющих веществ на Каргалинской ТЭЦ. Предложенная модель системы "атмосфера-территория" и результаты исследований внедрены в учебный процесс: включены в курсы "Промышленная экология" и "Экология", читаемых для студентов специальности 32.07.00 "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" Оренбургского государственного университета.

Результаты работы используются при разработке планов природоохранных мероприятий администрацией Оренбургской области, главным управлением ГО ЧС Оренбургской области, Государственным комитетом по охране окружающей среды в промышленных центрах Оренбуржья.

Моделирование системы и постановка экспериментов осуществлены автором совместно с кандидатом технических наук Старокожевой Е.А. Консультации по ряду вопросов были получены у доктора медицинских наук, проф. Цинберга М.Б., кандидата медицинских наук Куксанова В.Ф. Всестороннюю помощь при внедрении результатов исследований оказал и председатель Госкомэкологии Оренбургской области Поздняков М.Д. и коллектив комитета.

Автор приносит благодарность всем за помощь при постановке и проведении исследований.

Заключение Диссертация по теме "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов", Борисова, Лариса Борисовна

4.3 Выводы по 4 главе

1. Основными причинами образования примесей в отходящих газах предприятий-загрязнителей воздуха г. Оренбурга (Каргалинская и Сакмар-ская ТЭЦ, ОГПЗ) являются процессы горения жидкого (мазут) и газообразного топлива, а основными веществами-загрязнителями среды-диоксиды азота и серы.

2. Для снижения выбросов приоритетных примесей в атмосферный воздух города Оренбурга предлагается комплекс мероприятий, включающий снижение содержания сероводорода в топливе в 15 раз (сокращение выбросов диоксида серы на 95%), и обеспечение технологии сжигания топлива без химического недожига и сокращения выбросов оксидов азота на 20%.

3. Самым эффективным мероприятием по снижению выбросов в атмосферу г. Оренбурга следует считать внедрение метода очистки дымовых газов ТЭЦ от диоксида азота с помощью электронного пучка, эффективность которого составляет 85% по диоксиду азота.

4. Предлагаемые средства и методы борьбы с выбросами вредных примесей в атмосферу должны применяться, в первую очередь, на Сакмар-ской ТЭЦ, в периоды неблагоприятных метеоусловий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования факторов, определяющих загрязнение атмосферы в промышленных городах, позволяют сделать следующие выводы:

1. Атмосфера многих промышленных городов загрязнена большим количеством примесей антропогенного происхождения, что приводит к возникновению зон экологического неблагополучия.

2. Уровень загрязнения атмосферы ряда ТПК Оренбургской области следует считать высоким, так как в нее выбрасывается более ста наименований загрязняющих веществ в количестве свыше 800 тыс. т/год. При этом промышленные предприятия остаются мощными (30-90%) источниками образования и распространения примесей.

3. Равнинная территория Оренбургской области и ее географическое положение способствуют хорошему рассеиванию примесей, выбрасываемых промышленными предприятиями. Однако, из-за малого количества выпадае-мых осадков атмосфера промышленных городов имеет низкую способность к самоочищению.

4. Комплексная оценка качества атмосферы, проведенная через категорию опасности города, предприятия и вещества показала, что самые мощные источники загрязнения атмосферы на территории Оренбургской области расположены в городах Оренбурге (Каргалинская и Сакмарская ТЭЦ), Ново-троицке (Орско-Халиловский металлургический комбинат) и Орске (комбинат "Южуралникель"), что позволяет ожидать в этих городах более высокую экологическую нагрузку на население, а самым опасным веществом является диоксид азота.

5. Существующие модели системы "атмосфера-территория" громоздки и не позволяют эффективно прогнозировать качество атмосферы территории. В предложенной нами модели присутствуют три основных компоненты: источник выбросов (предприятие), принимающая среда (атмосфера) и город (человек-объект воздействия). А введенный нами в практику критерий качества атмосферы территории делает возможной оценку и прогноз качества ат

156 мосферы с учетом метеоусловий для любой территории и с любым количеством источников выбросов.

6. Для г. Оренбурга выявлена территория площадью до 32,1 км , на которой качество атмосферы может соответствовать зоне экологического бедствия, но с повторяемостью 25%. На этой территории проживает 54 тыс. человек, а уровень заболеваемости органов дыхания у них выше среднего.

7. Проведенная оценка качества атмосферы разных ТПК Оренбургской области показала, что источники выбросов примесей в атмосферный воздух в каждом промышленном городе имеют свою специфику, но их объединяют процессы горения, которые заложены в основу применяемых технологий.

8. Предложенные нами технико-технологические решения направлены на оптимизацию состава топлива и процессов его сгорания, а также на очистку отходящих газов от оксидов азота. Их реализация в практике позволит снизить выбросы на предприятиях г. Оренбурга на 20-95 % и повысить качество атмосферного воздуха при НМУ на 85%.

9. Разработанная методика оценки и прогнозирования зон экологического неблагополучия и мероприятия по их предупреждению и ликвидации могут быть использованы практически в каждом промышленном городе.

Библиография Диссертация по географии, кандидата технических наук, Борисова, Лариса Борисовна, Оренбург

1. Антонов В.Б. Антропогенные экологические болезни. //Клиническая медицина,-1993.-№ З.-С. 15-19.

2. Атмосфера. Справочник.-Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-509 с.

3. Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах.-Л.: Гидрометеоиздат, 1986.-200 с.

4. Безуглая Э.Ю. Метеорологический потенциал. Особенности загрязнения воздуха городов-Л.: Гидрометеоиздат, 1980.

5. Безуглая Э.Ю., Расторгуева Г.П., Смирнова И.В. Чем дышит промышленный город.-Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-353 с.

6. Беккер A.A., Агаев Т.В. Охрана и контроль загрязнения природной среда.-Л.: Гидрометеоиздат, 1989.-288 с.

7. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы-Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-272 с.

8. Боев Б.М., Воляник М.Н. Антропогенное загрязнение окружающей среды и состояние здоровья населения Восточного Оренбуржья. Российская академия наук. Уральское отделение-Екатеринбург: УрО РАН, 1995127 с.

9. Большая советская энциклопедия. /Под ред. A.M. Прохорова. Изд.-З-е.-М.: "Советская энциклопедия", 1976.-632 с.

10. Борисова Л.Б. Комплексный анализ состояния атмосферы в Оренбурге //Проблемы экологии Уральского региона. Тез. докл. регион, конф. Оренбургский областной благотворительный фонд памяти Д. Соло-вых.-Оренбург: ОГМА, 1998.-С. 5-7.

11. Борисова Л.Б. Оценка качества атмосферы города Новотроицка //Оптимизация природопользования и охрана окружающей среды ЮжноУральского региона. Тез. докл. Российской науч-практ. конф-Оренбург: Изд-во ОГУ, 1998-С. 41-42.

12. Борисова Л.Б. Промышленные предприятия города Медногор-ска-источники загрязнения атмосферы Оренбургской области //В кн.: Экология промышленных регионов на рубеже XXI века.-Магнитогорск: МГТУ, 1999.-С. 70-76.

13. Борисова Л.Б. Состояние атмосферы в г. Орске //Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности. Труды четвертой науч-практ. конф. с междунар. участием-С-Петербург, 1999, T.III,-C. 558-560.

14. Борисова Л.Б., Гусева О.Н. Качество атмосферы промышленного центра города и возможность использования растений в системе биологического мониторинга //Вестник молодой науки Урала.-Оренбург: 1997, T.II, № 2,-С. 85-92.

15. Борисова Л.Б., Колотвин A.B. Влияние выбросов АОО "ОРМЕТО" на экологическую ситуацию г. Орска //Стратегия природопользования и сохранения биоразнообразия в XXI веке. Матер, всерос. науч. молодежной конф.-Оренбург: Изд-во ОГУ, 1999-С 19-20.

16. Бретшнайдер Б., Курфюст И. Охрана воздушного бассейна от за-грязнений.-Л.: Химия, 1989.-288 с.

17. Буштуева К.А. Руководство по гигиене атмосферного воздуха-М.: Медицина, 1976.-112 с.

18. Буштуева К.А., Случанко И.С. Методы и критерии оценки состояния здоровья населения в связи с загрязнением окружающей среды-М.: Медицина, 1979.

19. Вызова Н.Л. Рассеивание примесей в пограничном слое атмосфе-ры.-М.: Гидрометеоиздат, 1978.-158 с.

20. Вергунов А.П. Архитеюурно-ландшафтная организация крупного города.-Л.: Стройиздат, 1982.-134 с.

21. Воробьев A.B., Коробкин В.И. Общие подходы к определению экологической опасности и антропогенных факторов окружающей среды. //Гигиена и санитария.-1983.-№ 6.-С.7-9.

22. Гельфенбуйм И.В., Гимерверт Д.А. Учет влияния лесопарковых массивов при нормировании выбросов в атмосферу и принятии архитектурно-планировочных решений.

23. Горелик Д.О., Конопелько JI.A. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. Аэро-аналитические измерения.-М.: Изд-во стандартов, 1992.-432 с.

24. Грин X., Лейн В. Аэрозоли-пыли, дымы и туманы.-Изд.2-е Пер. с англ. под ред. H.A. Фукса. -Л.: Химия, 1972.-428 с.

25. Доклад о состоянии окружающей среды Оренбургской области в 1996 году. Оренбургский областной комитет по охране окружающей среды и природных ресурсов-Оренбург, 1997.-133 с.

26. Евдокимов С.А. О комплексной оценке загрязненного атмосферного воздуха. //Гигиена и санитария-1990.-№ 8.-С.15-18.

27. Егоров В.Д. Численное моделирование распространения и влияния примесей в задачах окружающей среды. Дисс. на соис. уч. ст. к.ф-м.н. М., 1988.

28. Заридзе Д.Г., Земляная Г.М. Загрязнения атмосферного воздуха и заболеваемость городского населения. //Гигиена и санитария.-1990.-№ 12.-С.4-6.

29. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник. /Под ред. С. Калверта и Г.М. Инглунда.-М.: Металлургия, 1988.-Т.1-760 с.

30. Защита атмосферы от промышленных загрязнений. Справочник.

31. Под ред. С. Калверта, Г.М. Инглунда, A.C. Сугутина, E.H. Теверского-М.: Металлургия, 1988.-Т.2.-711 с.

32. Инструкции о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений. ОНД-86. СНИП 1.02.01-85, Госстрой СССР-М.: 1986.-40 с.

33. Калиев А.Ж. Экологическая оценка влияния сточных вод и атмосферных выбросов газоперерабатывающей промышленности на окружающую среду. Дисс. на соиск. уч. ст. д.с.-х.н.-Курск. 1995.

34. Калиев А.Ж. Оценка влияния атмосферных выбросов газоперерабатывающего комплекса на почву и растения //Проблемы степного приро-допользования.-Оренбург, 1996.

35. Каталог промышленная экология "Технологии, оборудование очистки и доочистки, контрольно измерительные приборы для решения экологических проблем промышленных предприятий"-М.: Информэлек-тро, 1998.

36. Клойзнер В.Х., Мечик В.Л. Прогнозирование локального загрязнения приземного слоя атмосферы. //В кн.: Тез. докл. науч.-практ. конф. по проблемам окружающей среды.-Ростов н/Д.: Сев.-Кав. филиала Геогр. общ. СССР, 1989.-С.106-108.

37. Кожевников B.C., Мелуа А.И., Мандрыкин Т.П. Оценка состояния и прогноз качества водного и воздушного бассейнов.-М.: Гос. ком. по гражд. строительству и архитектуре при Госстрое СССР, 1977.-31 с.

38. Komarov S.A., Mironov V.L., Romanov A.N. Remote Sensinq of Frozen Soils in VHF2 Ranqe. //IGARSSA93, Tokio, 1993, P. 1988-1990.

39. Колпытин С.И. Геоинформационный моделирующий комплекс для оценки и прогнозирования переноса химических загрязнений в экосистеме "атмосфера-водосброс-река". Дис. на соис. уч. ст. к.т.н.

40. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов.-Л.: Химия, 1974.-297с.

41. Кузнецов И.Е., Троицкая Т.М. Защита воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами.-М.: Химия, 1979.-344 с.

42. Кульжанов М.К. Комплексная программа научно-технического прогресса Каз. ССР на 1991-2010 г. Социально-экономические проблемы и развитие ресурсного потенциала.-Алма-Ата: Наука, 1987. книга 1.-214 с.

43. Кульжанов М.К. Изменение окружающей среды как один из факторов, влияющих на заболеваемость и смертность от неспецифических заболеваний легких. //Материалы конф. "Здоровье населения и окружающая среда".-Алма-Ата, 1984.-С. 138-140.

44. Лавров Н.В., Розенфельд Э.И., Хаустович Г.П. Процессы горения топлива и защита окружающей среды.-М.: Металлургия, 1981 -240 с.

45. Лагутин A.A., Миронов В.Л. Концепция экологического мониторинга территорий Алтайского края, расположенных в зоне влияния ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне. //Препринт АТУ 94/2,1994. -Юс.

46. Ливчак И.Ф., Воронов Ю.В. Охрана окружающей среды.-М.: Стройиздат, 1988.-194 с.

47. Лихачева Э.А., Тимофеев Д.А., Жидков М.П. и др. Город-экосистема. М.: ИГРАН, 1996, 336 с.

48. Лоборев В.М., Шойхет Я.Н., Лагутин A.A. и др. Радиационное воздействие Семипалатинского полигона на Алтайский край и проблемы количественной оценки этого воздействия. //Вестник научной программы "Семипалатинский полигон-Алтай", 1994. № 1. С. 10-26.

49. Методика определения валовых выбросов загрязняющих веществ а атмосферу от котельных установок. РД 34.02.305-98-М., 1998.

50. Методические указания для составления годовой отчетности повыбросам в атмосферу. Гос. ком. СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды. Госкомгидромет.1981.

51. Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86.-Л.: Гидроме-теоиздат, 1987.-93 с.

52. Методические указания по производству и обработке наблюдений за общим содержанием атмосферного озона. //Под ред. Г.П. Гущина-Л.: Гидрометеоиздат, 1970.-64 с.

53. Mironov V.L., Skoroqlyadov V.V. On the application possibilities of spartial spectral analysis in the problems on state estimation of natural objects. /AGARSSA93,Tokio, 1993.

54. Накоряков B.E., Бурдуков А.П., Саломатов B.B. Экологически чистая тепловая электростанция на твердом топливе (концептуальный подход). Оперативно-информационный материал, Новосибирск: Инт-т теплофизики СО АН СССР, 1990. 138 с.

55. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Гос. комитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды. Выпуск 3.Часть 1. Гидрометеоиздат. 1985. 297 с.

56. Оренбургская область. Путеводитель бизнесмена.-Москва, 1993.-128 с.

57. Паранько Н.М., Ульянова Ж.В. К методике гигиенической оценки загрязнения воздуха промышленного города. //Гигиена и санитария-1990.— № 8-С. 87-88.

58. Петрова Т.М. Разработка математической модели функционирования системы наблюдения, контроля и регулирования загрязнения атмосферы. Дис. на соис. уч. ст. к.т.н.

59. Перечень и коды веществ, загрязняющих атмосферный воздух.-С-Петербург, 1998.-130 с.

60. Пинигин М.А., Скворцова Н.Н. Мониторинг состояния окружающей природной среды. —Л., 1977. -С. 216-221.

61. Пинигин М.А. //Санитарная охрана атмосферного воздуха горо-дов.-М., 1976.-С. 15-17.

62. Priestley С.Н.В.Turbulent Transfer in the Lower Atmosphere. -Chicagon.-l926.-ser. A, 110 -p. 709-737.

63. Плотникова JI.В., Цыцура А.А., Селиверстова М.А. Методические указания по обеспыливанию литейных производств. М.: 1990.-78 с.

64. Проект предельно допустимых выбросов промышленных предприятий Оренбургской области.

65. Проект предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу для Каргалинской ТЭЦ Оренбургской области.-Ульяновск, 1993.

66. Проект предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу для Оренбургского газоперерабатывающего завода.-Оренбург, 1996.

67. Проект предельно допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу для Сакмарской ТЭЦ-Оренбург, 1999 г.

68. Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. /Под ред. В.Ф. Протасова.-М.: Финансы и статистика, 1995.-528 е.: ил.

69. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию.-Пер. с англ.-М.: Мир, 1987.-280 с.

70. Richardson L.F. Ftmocpheric Diffusion Shown on a Distance-Neighbour Craph. //Proc.Roy.Soc.-London.-l926.-ser.A, 110-p.709-737.

71. Рекомендации по делению предприятий на категории опасности в зависимости от массы и видового состава выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ.-Новосибирск: ЗСУГКС, 1987.-18 с.

72. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. Изд.2-е.-М.: Химия, 1989.-512 с.

73. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. Руководящий документ. Госкомитет СССР по гидрометеорологии. Мин-во здравоохранения СССР.-М.,1991.-683 с.

74. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. (ШД-90. Часть II. Мин-во природопользования и охраны окружающей среды СССР.-С-Петербург,1992.-103 с.

75. Сарсембенова О.Ж. Исследование закономерностей антропогенного загрязнения атмосферы промышленного города и разработка комплекса мероприятий по его предупреждению (на примере города Семипалатинска). Дис. на соис. уч. ст. к.т.н.-Оренбург, 1998.

76. Сарсембенова О.Ж., Цыцура A.A. Изучение влияния метеоусловий на состояние атмосферы промышленного центра //Сборник науч. трудов "Экологические факторы и их влияние на организм человека".-Усть-Каменогорск,1994 -С .10-14.

77. Сборник методик по расчету выбросов атмосферу загрязняющих веществ различными производствами. Госкомитет СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды.-Л: Гидрометеоиздат, 1986.-183 с.

78. Селегей В.В. Атлас химического и радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод, почв, снежного покрова, атмосферных осадков в г. Новосибирске за 1980-1992 г.г. Новосибирск: Рос-комгидромет, 1993.

79. Селегей Т.С., Юрченко И.П. Потенциал рассеивающей способности атмосферы. //География и природные ресурсы-М.: Наука, 1990.-№ 2— С.132-137.

80. Скорер Р. Аэрогидродинамика окружающей среды. /Пер. с англ. под ред. А.Я. Прессмана.-М.: Мир,1980.-545 с.

81. Смирнов В.И. Градостроительные проблемы охраны окружающей среды. //В кн.: Проблемы охраны окружающей среды северных горо-дов.-М.: ЦНИИПградостроительства, 1978.-С.22-34.

82. СН-245-71-"Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий".

83. Справочник по котельным установкам малой производительности. /Под ред. К.Ф. Роддатиса.-М.: Энергоатомиздат, 1989.-488 с.

84. Статистический отчет. Оренбург, 1996.-125 с.

85. Старокожева Б.А. Оценка качества атмосферы на территории прилегающей к золоотвалу и разработка составов и технологий для связывания пылевидного материала. Дис. на соис. уч. ст. к.т.н.-Оренбург, 1998.

86. Степанов В.В. Проблемы защиты воздушного бассейна открытых разработок и способы реализации. //Аналитический обзор "КазНИИИНТИ",- Алма-Ата, 1987.

87. Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. М.: Химия. 1981.-616 с.

88. S.Wittig, G.Spiegel, Latzer К.Н.Р. Removal of NOx and SO by the electron process. //VGB Congress Kraftwerke. 1985, P.239-250.

89. Тищенко Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе. Справочное издание.-М.: Химия, 1991.-368 с.

90. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, тепло-газоснабжение и вентиляция. М.: Стройиздат, 1991.-480 с.

91. Thomas W.A., Babcock L.R., Schults W.B. Oak Ridge National Laboratory .-Oak Ridge TN, Stpt 1971.

92. Ужов B.H., Вальдберг А.Ю. Подготовка промышленных газов к очистке.-М.: Химия, 1975.-215 с.

93. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю., Мягков Б.И. и др. Очистка промышленных газов от пыли.-М.: Химия,1981.-392 с.

94. Ушаков К.З., Михайлов В.А. Аэрология карьеров.-М.: Недра, 1985.-269 с.

95. Федеральная целевая программа оздоровления экологической обстановки и охраны здоровья населения для Оренбурга на 1996-2001 годы.

96. Федеральная целевая программа оздоровления экологической обстановки и охраны здоровья населения для Новотроицка на 1996-2001 годы.

97. Федеральная целевая программа оздоровления экологической обстановки и охраны здоровья населения для Орска на 1996-2001 годы.

98. Федеральная целевая программа оздоровления экологической обстановки и охраны здоровья населения для Медногорска на 1996-2001 годы.

99. Федеральная целевая программа оздоровления экологической обстановки и охраны здоровья населения Кувандыка на 1996-2001 годы.

100. Физика верхней атмосферы. /Под ред. Л.А. Катасева и Ю.К. Ча-совитина.-М.: Гидрометеоиздат, 1983.-139с.

101. Флигель Р., Бузингер Дж. Введение в физику атмосферы.-М.: Мир, 1965.

102. Цинберг М.Б. Охрана природной среды (современные технологии) //Очистка промышленных и бытовых отходов. Ч. 1 -Центр "Москва".-1995.

103. Цыцура A.A., Боев В.М., Куксанов В.Ф., Старокожева Е.А. Комплексная оценка качества атмосферы промышленных городов Оренбургской области.-Оренбург, Изд-во ОГУ, 1999.-168 е., ил.

104. Цыцура A.A., Борисова Л.Б. Комплексная оценка качества атмосферы г. Оренбурга-//Сертификация и управление качеством экосистем на Южном Урале. Тез. докл. Российской науч-техн. конф.-Оренбург: 1997 .-С. 15-17.

105. Цыцура A.A., Сарсембенова О.Ж. Оценка склонности атмосферы города Семипалатинска к загрязнению /Сборник научных трудов-Барнаул, 1994.

106. Цыцура A.A., Сарсембенова О.Ж. Исследование неблагоприятных метеоусловий в г. Семипалатинске /Сб. науч. трудов-Караганда, 1995.

107. Цыцура A.A., Сарсембенова О.Ж. Исследование механизмов рассеивания примесей в атмосфере промышленных городов //Тез. докл-Оренбург, 1996 -С. 164-165.

108. Цыцура A.A., Сарсембенова О.Ж. Управление качеством атмосферы промышленного города. Оренбург.: ЦНТИ, 1996.-4 с.

109. Schmidt W. Der Masienaustunsch in Freier Luft Und Werwandte Erscheinungen //Probleme Rosmischen Physic.- Hamburg: Verlag vou Henri169

110. Grand.-1964.Vol.7-p.709-737.

111. Щербаков А.Ю. Метеорологический режим и загрязнение атмосферы городов.-Калинин.: КГУ, 1987.-97 с.

112. Эльтерман В.М. Прогнозирование загрязнения приземного слоя атмосферы. //Водоснабжение и санитарная техника, 1977.-№ 7.-С.15-18.

113. Яничкин Л.П., Королева Н.В., Пак В.В. О применении индекса загрязнения атмосферы. //Гиг. и сан., 1991.-№ 11.-С.93-95.170