Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методы и анализ оценки атмосферного загрязнения промышленных центров

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Методы и анализ оценки атмосферного загрязнения промышленных центров"

0034Ьаоии

См***

На правах рукописи

Сташок Ольга Владимировна

МЕТОДЫ И АНАЛИЗ ОЦЕНКИ АТМОСФЕРНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЦЕНТРОВ (НА ПРИМЕРЕ г. БРАТСКА)

Специальность: 25.00.36 -«Геоэкология»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 0АП?2ГиЗ

Иркутск 2009

003468309

Диссертация выполнена в ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор'

Аргучинцева Алла Вячеславовна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

кандидат технических наук, доцент •

Шаликовский Андрей Валерьевич

Тимофеева Светлана Семеновна

Ведущая организация: ОАО «Сибирский научно-исследовательский

институт лесной и целлюлозно-бумажной промышленности»

Защита состоится 15 мая 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.02 при Читинском государственном университете (г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, зал заседаний ученого совета)

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу:

672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, ученому секретарю совета Д 212.299.02

Факс: (3022) 41-64-44; Web-server: www.chitgu.ru; E-mail: root@chitgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета

Автореферат разослан «13» апреля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук

Шарапов Н.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Братск - один из крупнейших промышленных центров Иркутской области и Восточной Сибири. Системообразующим видом экономической деятельности города являются обрабатывающие производства, развитие которых идет по интенсивному пути за счет эффективного использования имеющихся ресурсов и мощностей (в частности - Братской ГЭС). Промышленную инфраструктуру составляют наиболее крупные предприятия: ОАО «Русал - Братск» (Братский алюминиевый завод); ООО «Братский завод ферросплавов»; предприятия филиала группы «Илим» в Братске ООО «Илим - Братск «Деревообрабатывающий комбинат»», ООО «Илим Братск «Лесопильно-деревоперерабатывающий завод»»; ОАО «Целлюлозно-картонный комбинат»; подразделения ОАО «Иркутскэнерго». Высокая степень индустриализации обусловила интенсивное загрязнение воздушного бассейна '--»рода и пригородной зоны техногенными выбросами. Братск включен в список семи промышленных городов Иркутской области, входящих в приоритетный список 45 городов России с очень высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха.

Население города длительное время подвержено воздействию высоких значений концентраций вредных веществ, содержащихся в воздушном бассейне, что, несомненно, сказывается на здоровье, репродуцирующих функциях и благосостоянии жителей.

Изучению уровня загрязнения воздушной среды города Братска посвящены работы Захаренко Т.А. (1994), Нежевец Г.П. (1996), Руновой Е.М. (1995, 1997), Угрюмова Б.И. (1995, 1996), Шихранова О.Г. (2002), Чжан С.А. (1997) и др. В то же время вопросы длительности воздействия опасных концентраций, превышающих предельно допустимые нормы практически не изучались.

В задачах охраны окружающей среды большой интерес представляе не только информация о концентрациях тех или иных веществ в атмосфер нем воздухе города, но и оценка экологического благополучия населения Речь идет об определении временных рамок, в течение которых живые орга низмы подвержены воздействию повышенных концентраций. Поэтому изу чение проблемы длительности повышенных концентраций вредных вещест в атмосферном воздухе промышленных центров является чрезвычайно акту альной.

Вопросам охраны окружающей среды посвящен большой цикл иссле дований, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом, изучение данного вопроса занимались Алоян Е.М. (2005), Аргучинцева A.B., Аргучин цев В.К. (2004, 2007), Берлянд М.Е. (1975, 1985), Марчук Г.И. (1982, 1992), Монин A.C. (1982, 1988), Пененко В.В. (1981), Сонькин Л.Р. (1991), Яглом А.М. (1992) и др. Подробно изучены методы и подходы в определении средних концентраций при удалении от источников загрязнения; приемы определения дальности переноса опасных субстанций от источников загрязнения с учетом специфики производств, метеорологических и орографических особенностей местности; особенности воздействия вредных ингредиентов на растительные сообщества.

Многие существующие методики имеют ряд недостатков при учете климатических характеристик региона и дают осредненные значения концентраций. Для оценки степени атмосферного загрязнения города Братска была выбрана климатическая модель (Аргучинцева A.B. 2007), учитывающая в полной мере климатические особенности, орографические неоднородности местности, инвентаризационные параметры источников. По указанной модели произведен расчет времени пребывания в атмосферном воздухе повышенных концентраций, превышающих предельно допустимые нормы опасных ингредиентов, входящих в состав выбросов промышленных объектов.

Объект исследований: выбросы в атмосферный воздух от основных промышленных предприятий города: ОАО «Русал - Братск» (Братский алюминиевый завод), ООО «Илим - Братск «Деревообрабатывающий комбинат»», ОАО «Целлюлозно-картонный комбинат», подразделений ОАО «Иркутскэнерго», автотранспорта.

Предмет исследований: загрязненность атмосферы и вредные ингредиенты, поступающие в атмосферный бассейн города в результате деятельности различных промышленных предприятий.

Цель работы. Анализ степени техногенного загрязнения атмосферного воздуха города Братска, оценка длительности подверженности населения воздействию повышенных концентраций.

Основные задачи исследования:

о Оценить возможности атмосферы к созданию условий, благоприятствующих рассеянию примесей в атмосфере.

о Проанализировать экологическую ситуацию города, используя данные с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха.

о Оценить сложившуюся эколого-эпидемиологическую обстановку города.

о Смоделировать зоны опасного (с точки зрения превышения предельно допустимых норм) влияния промышленных предприятий.

о На основе результатов математического моделирования зонировать местность по длительности превышения концентрации ингредиентов допустимых норм.

Методы исследования. При изучении степени техногенного загрязнения атмосферного воздуха города Братска применялся следующий комплекс методов: статистическая обработка многолетних климатических данных, данных с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха; вероятностно-статистические - при установлении корреляционных зависимостей; компьютерное моделирование зон распространения загрязняющих веществ от

5

промышленных источников и автотранспорта; графико-построительные - при совмещение модельных результатов и схем города; сравнительные при установлении близости расчетных характеристик с данными наблюдений.

Положения, выносимые на защиту.

о Климатические характеристики города в течение года не обеспечивают полного рассеяния антропогенных выбросов в атмосферном воздухе; для города характерна высокая степень загрязнения, значительное превышение предельно допустимых концентраций связано с высоким уровнем промышленного развития города и близостью территориального размещения предприятий к жилому сектору.

о Впервые выполнено зонирование территории города по длительности пребывания в атмосферном воздухе повышенных концентраций на основании модельных расчетов, которое свидетельствует о том, что население города длительное время подвержено негативному воздействию вредных ингредиентов; методика учета вероятностной продолжительности загрязнения атмосферы рекомендована к использованию при градостроительном зонировании.

Достоверность научных положений: подтверждена установлением качественной и количественной близости расчетных характеристик с имеющимися в распоряжении материалами стационарных и экспедиционных наблюдений; данными исследований, обработанных с использованием методов математической статистики с достоверностью 87 - 90%; большим количеством численных экспериментов по исследованию влияния неопределенности входных параметров; тестированием расчетов путем сгущения расчетной сетки.

Личный вклад автора заключается в: анализе имеющихся методик и подходов в области решения задач охраны окружающей среды; сборе и статистической обработке метеорологических параметров города; подготовке

необходимой входной информации для моделирования степени загрязнения

6

атмосферного воздуха; компьютерной эксплуатации моделей; обсуждении результатов расчетов; зонировании территории по длительности вредного воздействия повышенных концентраций; анализе и статистической проработке эпидемиологических показателей.

Научная новизна работы: впервые для города Братска выявлены эллипсы рассеяния потенциальных загрязняющих веществ в рассматриваемой местности, смоделировано распространение примесей в воздушном бассейне с учетом климатических характеристик города и инвентаризационных данных действующих промышленных источников; произведено зонирование местности по длительности воздействия вредных ингредиентов, концентрации которых превышают предельно допустимые нормы.

Практическая значимость. Результаты, полученные в работе используются на промышленных предприятиях - ОАО «РУСАЛ Братск», ЗАО «Системы теплоснабжения» при корректировке режимов работы в периоды неблагоприятных метеорологических условий с целью сокращения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух города, для принятия мер по улучшению экологической обстановки на промышленных площадках.

При корректировке муниципальной целевой программы «Охрана окружающей среды и обеспечение экологической безопасности населения города Братска на период 2007-2011 годы» комитетом экологической политики администрации города Братска с целью разработки эффективных мер, направленных на оздоровление экологической обстановки города.

Зонирование территории составляет основу оптимального выбора ореолов отбора проб геоэкологических работ, проводимых сотрудниками Гео-экоцентра БФ «Сосновгеоэкология», что позволяет сократить соответствующие расходы на проведение работ.

Результаты исследований используются в учебном процессе Братского

государственного университета при обучении студентов специальности

020801.65 «Экология» для разработки лекционных и практических занятий

7

по дисциплинам «Экология городской среды», «Экологическая эпидемиология».

Внедрение и использование результатов диссертационных исследований в производство и в учебный процесс подтверждено соответствующими актами

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на межрегиональных научных конференциях «Естественные и инженерные науки -развитию регионов» (г. Братск, 2004, 2005), Всероссийской научно-технической конференции «Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири» (г. Братск, 2007), ежегодной научно-технической конференции молодых ученых (г. Иркутск, 2005, 2006), VI региональная научно -практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных (г. Новокузнецк, 2006), XII международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (г. Пенза, 2007), расширенных заседаниях кафедр метеорологии и охраны атмосферы и гидрологии и охраны водных ресурсов Иркутского государственного университета (г. Иркутск, 2004-2008 гг.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 17 работ, в том числе, 2 статьи из списка, рекомендованного ВАК.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы (100 источников) и приложения. Она изложена на 133 страницах, включая 22 рисунка и 11 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показаны актуальность темы, цель проводимых исследований, объемы выполненных работ; раскрыта научная новизна полученных результатов; их апробация.

В первой главе «Анализ существующих методов и подходов в моделировании и прогнозировании степени загрязнения атмосферы» дан анализ

8

существующих методов и подходов, в том числе гостированных, в области решения задач, связанных с охраной окружающей среды.

Во второй главе «Физико-географическая, экономическая и экологическая характеристики города Братска» подробно описано физико-географическое положение Братска, экономика города с указанием специфики основных промышленных предприятий; по результатам статистической обработки выявлены периоды неблагоприятных метеорологических условий для рассеяния примесей в атмосфере.

Приведен подробный анализ экологического обстановки города, в основе которого лежат результаты статистической обработки данных с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха; проанализирована санитарно-эпидемиологическая обстановка города Братска.

В третье главе «Анализ антропогенного загрязнения атмосферы города Братска» представлена методика оценки степени атмосферного загрязнения промышленных центров на примере города Братска (авторские модели, разработанных сотрудниками ИГУ), приводятся результаты расчетов концентраций вредных веществ, поступающих в атмосферу города в составе выбросов промышленных предприятий и автотранспорта.

Произведена оценка длительности содержания в воздушном бассейне опасных концентраций, превышающих предельные допустимые нормы. Представлено зонирование местности по длительности вредного воздействия с рекомендациями проведения градостроительных мероприятий. Изложены мероприятия, направленные на улучшение экологической обстановки города.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в результате проведенных исследований.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Основные результаты работы отражены в защищаемых положениях.

1. Климатические характеристики города в течение года не обеспечивают полного рассеяния антропогенных выбросов в атмосферном

9

воздухе; для города характерна высокая степень загрязнения, значительное превышение предельно допустимых концентраций связано с высоким уровнем промышленного развития города и близостью территориального размещения предприятий к жилому сектору.

В результате исследований впервые для города Братска выявлены эллипсы рассеяния потенциальных загрязняющих веществ. Для статистической обработки были собраны данные Центральной Гидрометеорологической обсерватории города за двадцатидевятилетний период (с 1976 по 2004 гт-)-

На протяжении всего года для Братска преобладающими являются ветры второй и третей четверти горизонта, превалирующим является западное направление и чуть менее значимо юго-западное. Среднегодовая скорость ветра не велика - около 3 м/с, что, з свою очередь, предопределяет и провоцирует создание максимальных концентраций вредных веществ у поверхности земли.

Неблагоприятным фактором выступает то, что вклад ветров с небольшой скоростью довольно значительный: частота ветров со скоростью до 2м/с составляет 44%, со скоростью от 1 до Ъ м/с— 40% (рис. I),

О от О да 1 м/с.

■ от 2 до 3 м/с.

i

О от 4 до 5 м/с. □ от а до 7 м/с.

■ от в до 9 м/с.

I

сэ ал 1 о до 11 м/с. ' I

• ОТ 1 до 13 м/с.

^ ____________J

Рис. \. Среднегодовая повторяемость ветров различной скорости

Для каждого многолетнего месяца рассчитаны статистические характеристики, позволяющие записать двумерный закон распределения плотностей вероятностей ветра. Из соображений вероятности попадания конца вектора

скорости ветра в площадь эллипса рассчитаны полуоси эллипсов, характеризующих потенциально опасную зону загрязнения (рис. 2).

Результаты расчетов показали, что практически во все месяцы в Братске наблюдается близкое к круговому рассеяние. Полученные результаты позволяют рассчитать площади потенциально опасных зон для рассеяния примесей (рис. 3).

V .....

N

к

АЯГ^СТ

и

3 Сишбр»

с *

О \ / и "

Рис, 2. Эллипсы рассеяния

Наибольшая площадь эллипса соответствует октябрю, то есть в это время наблюдаются условия, способствующие максимальному рассеиванию вредных веществ, следовательно, именно для этого периода для города Братска характерны благоприятные елетеорологические условия к рассеиванию примесей в атмосфере.

14.00 12,00 10,00 8.00 6,00 4,00

г,оо о.м

и. 70

11.12

январь 1|ияр?ль март апрель иай июнь июль август сентябрь гноябре декабрь

Рис. 3. Площади потенциально опасных зон для рассеивания примесей (шг)

Наименьшая площадь эллипса характеризует январь. В этом месяце наблюдаются самые негативные условия для рассеяния примесей в атмосферном воздухе города, значительные, концентрации вредных ингредиентов скапливаются иа относительно небольшой территории. С целью проверки кор-релируемости скоростей ветра и средних концентраций примесей в атмосферном воздухе города был рассчитан коэффициент корреляции и произведена проверка гипотезы о значимости выборочного коэффициента корреляции. Иа основании расчетных данных гипотеза о равенстве нулю генерального коэффициента корреляции отвергается, следовательно, средняя концентрация примесей в атмосферном воздухе города и скорость ветра коррелируемы.

Для анализа сложившейся экологической ситуации методами математической статистики были обработаны данные с 199$ года по 2(Ш год с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха. Практически по всем контролируемым веществам наблюдаются превышения ПДК, по некоторым превышения довольно значимы - кратность превышения составляет до 8 ПДКсс. Полученные данные позволяют констатировать тот факт, что для города характерно интенсивное атмосферное загрязнение (табл. 1).

Максимальных значений концентрации по всем веществам отмечаются в январе, минимальнее- в октябре, что подтверждает результаты статистаче-

ской обработки ветрового режима, выявляющие потенциально опасные месяцы для рассеяния вредных примесей.

Более высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха наблюдается в микрорайонах города, расположенных на небольшом удалении от основных промышленных объектов.

Анализ статистической обработки данных за шестилетний период департамента здравоохранения города Братска свидетельствует о том, что специфика промышленного производства нашла свое отражение в структуре заболеваемости населения города.

Таблица 1

Среднегодовая кратность превышения ПДКсс некоторых ингредиентов

по микрорайонам города

НР Н,5 С6Н,0Н N0,

17 микрорайон 4 нет 2 1

23 микрорайон 5 нет 1 1

район телецентра 4 1 нет 1

Б структуре диагнозов заболеваний взрослого населения лидирующее место принадлежит болезням органов дыхания, на втором месте заболевания сердечно сосудистой системы, болезни опорно-двигательного аппарата занимают третье место.

Показатели заболеваемости детского населения в 3 раза больше, чем у взрослых людей и в 1,3 раза выше, чем у подростков.

В структуре заболеваемости детского населения (на 1000 жителей) наиболее часты такие диагнозы, как; болезни органов дыхания, болезни глаз, хронические болезни легких, аллергические риниты, бронхиальная астма, пневмония (рис. 4).

I

13

диагнозы ■ «немки

□ болезни нервной системы

Я б&г'153ЧН г/*аэ 1

□ системы Кровообраи^нин Фасггиа

И систем поражения совл.еиИ'тс-1 Ь)ЮИ ткани .

«

' 8 500

1 400

Я эоо . В ш

2 100

а

& инфекционные болезни | □ болезни эндокринной системы : *дцп | Ш йолезнн уха

¡3 болезни костно-мьпиечной систеньр Ш врозкд ано мадии

Рис. 4. Количество обращений детского населения но группам болезней

{на 1000 жителей)

2. Впервые выполнено зонирование территории города по длительности пребывания в атмосферном воздухе повышенных концентраций на основании модельных расчетов, которое свидетельствует о том, что население города длительное время подвержено негативному воздействию вредных ингредиентов; методика учета вероятностной продолжительности загрязнении атмосферы рекомендована к использованию при градостроительном зонировании.

Предприятия, образующие основной промышленный узел города, расположены и непосредственной близости от жилого сектора. Специфическими ингредиентами, поступающими в атмосферу в результате деятельности алюминиевого завода, являются - соляная кислота, аэрозоль свинца, фтористый водород, 6енз{а)пиреп, синильная кислота и др. Для предприятий лесопромышленного комплекса - это сернистый ангидрид, хлор, двуокись хлора, сероводород, метилмеркантан, диметисульфит, демитилдисульфит и др.

Для моделирований процесса переноса загрязняющих веществ от основных промышленных предприятий города Братска - Братского алюминие-

вого завода, деревообрабатывающего комбината была выбрана модель вероятностного распределения примесей (A.B. Аргучинцева, 2007).

В качестве входной информации рассматривались данные источников выбросов и метеорологические параметры региона. Основным критерием проведения расчетов выступает ПДКСС соответствующего ингредиента на основе которого выделяются зоны, где происходит нарушение выбранного ограничения. Выходная информация, полученная по модели - расчет в каждой точке с учетом реализации полной группы ветров за интересуемый отрезок времени частоты (вероятности) превышения ПДКСС с последующим построением опасных зон. Расчеты проводились для основных градообразующих предприятий для достаточно большого количества ингредиентов, поступающих в атмосферный воздух города.

Перенос и турбулентная диффузия примесей рассматривается в поле случайных скоростей, где усредняются не параметры среды, а само решение с учетом вероятностных реализаций за интересующие отрезки времени (Аргучинцева, 1996). Последовательность метеорологических состояний рассматривается как Марковский процесс без последствий, плотность переходной вероятности p(t0,x0,tpx) удовлетворяет известному интегральному уравнению Смолуховского:

P(t0, х0, t + т, х) = jp(t0, х0, t, z) • p(t, z, t + t, x) dx,

решение которого сводится к прямому дифференциальному уравнению Колмогорова

аР [ a[A(t,x)-p]=a2[B(t,x)-p] 3t дх дх2

Однако, для построения вероятностных моделей уравнение Колмогорова записывается в фазовой координате s (концентрация примеси) аР ( a[A(t>S)-p]_a2[B(t,s).p]

эх as as2

15

где p = p(t,s) - дифференциальный закон распределения величины s, А = —

dt

e 1 F

и Б = — • —- соответственно скорость изменения средней концентрации и ин-2 dt

тенсивность колебаний около этой средней в интервале t е [0;Т]. Начальное состояние p(0;s) = p0(s). Граничные условия:

—---Ар = 0 при s со, и jp(t,s)ds = 1, t, = t + т - переход из состояния х„

OS о

в интервал от х до x+dx за время t,.

По полученным результатам составлены карты - схемы местности, демонстрирующие вероятностное распространение загрязняющих веществ, концентрации которых превышают ПДКСС в атмосферном воздухе от каждого рассматриваемого промышленного предприятия в отдельности и при совместном выбросе; проанализировано количество часов содержания в воздухе концентраций, превышающих допустимые нормы.

Для октября, когда наблюдаются условия, благоприятствующие рассеянию примесей в атмосферном воздухе, опасные концентрации, превышающие предельные допустимые нормы не распространяются до жилого сектора, максимально негативному воздействию подвержены промышленные площадки заводов (рис. 5).

В периоды же неблагоприятных метеорологических условий зоны вероятного опасного загрязнения атмосферного воздуха меняются (рис. 6). Жилой сектор города длительное время находится под неблагоприятным воздействием высоких концентраций опасных примесей, поступающих в атмосферный бассейн. Время пребывания повышенных концентраций значительно, по некоторым ингредиентам возможно более половины месяца, когда промышленные площадки предприятий испытывают на себе максимально негативное воздействие.

Рис. 5. Длительность воздействии концентраций бенз(а)пирена

Проведено моделирование распространения и оценка длительности пребывания в атмосферном воздухе повышенных концентраций при совместном выбросе заводов - гигантов.

Рис.6, Продолжительность воздействия повышенных концентраций бенз(а)пирена

Жилой район города в период неблагоприятных метеорологических условий достаточно сильно подвержен неблагоприятному воздействию, вероятностные ореолы загрязнения затрагивают большее число микрорайонов, по некоторым ингредиентам длительность содержания опасных концентраций в воздухе достигает очень высоких значений - практически во все дни месяца население подвержено воздействию концентраций, значительно превышающих допустимые нормы.

Согласно климатическим особенностям региона и технологическим характеристикам предприятий меняется направление распространения вредных веществ, соответственно и зоны неблагоприятного воздействия (рис. 7-8).

Апйми^иё; .'ззжЯ.

. , X -

656 баг

ЭБОО 5Я

Виз

Щзи

Щ16И ' 1

165

-71

Рисунок 7, Длительность воздействия бенз(а)пирена

На основании модельных расчетов можно сделать выводы: - в октябре в результате деятельности основных промышленных предприятий в атмосфере жилого сектора города не образуется высоко!® уровня загрязнения;

- и период нсбжичшриятиых метеорологических условий зона распространения штмшеииых концентраций загрязняющих веществ от источников лесом ром ......лешннч) комплекса имеет в среднем радиус до 7км;

- и результате совместной деятельности алюминиевого завода и лесопромышленного комплекса возможно появление довольно обширной зоны загрязнения. Длительность превышений ПДКСС определяется до 76 часов в месяц для твердых фторидов, до 16 часов - оксиды углерода, оксиды серы, по другим веществам значительно меньше. Кратность превышений нормы, например бенз(а)пирешм, достигает 10 ПДКСС (в радиусе 15 км) и только на расстоянии 100 км его концентрация достигает ПДКСС. В формировании общего загрязнения атмосферного воздуха ведущая роль принадлежит братскому алюминиевому заводу.

Рис. 8. Длительность воздействия метйлмеркаптана

- в результате деятельности основных промышленных источников максимально длительное время превышения предельных допустимых уровней

по всем веществам .наблюдается непосредственно вблизи предприятий - на промышленных площадках.

Анализ полученных результатов свидетельствует о формировании высокого уровня загрязнения атмосферного воздуха. В период неблагоприятных метеорологических условий селитебная территория города подвержена длительному воздействию концентраций вредных веществ, превышающих предельные допустимые нормы.

Вклад автотранспорта в формирование общего атмосферного загрязнения на фоне промышленных гигантов незначителен. Оценка загрязнения воздуха выхлопными газами проводилась по численной модели (Аргучшщев В.К., 2001), позволяющей учесть особенности городской застройки на распространение вредных веществ.

Главный вывод из расчетов состоит в том, что под воздействием ветра выхлопные, газы формируют около домов зоны повышенного содержания вредных веществ. Тигг застройки улиц и отсутствие посадок между проезжей частью и жилым сектором способствует проникновению вредных веществ в район дворовых площадок, тем самым, создавая угрозу, прежде всего, детскому населению города.

Экологическая обстановка города чрезвычайна тревожна, модельные расчеты однозначно указывают на длительное присутствие в атмосферном бассейне высоких концентраций вредных веществ.

В периоды неблагоприятных метеорологических условий ореолы загрязнения в значительной степени затрагивают жилой сектор - следовательно, наглядно демонстрируют подверженность населения города длительному неблагоприятному воздействию высоких концентраций опасных ингредиентов.

Расчет производился для улиц города, имеющих максимальную плотность автомобильного потока, при различных ветровых режимах. Результаты

представлены наглядно в виде отходящих газов (рис. 9).

изолиний, характеризующих распространение

ш

' ш ^—а,

Щ11

щы

£; кйа --. г /

У-'-': ! . 1!

птвм

Рис. 9. Изолинии концентраций СО при юго-западном ветре:

(1 - зеленая зона; 2- дома; 3 - обочина; 4 - проезжая часть), выделена изолиния с концентрацией ПДК^с - 3 мг/м

На основании анализа полученных результатов проведено зонирование города по длительности подверженности критическому воздействию вредных веществ и предлагается выделить в жилом секторе города Братска 4 зоны {рис. 10).

Краткая характеристика выделенных зон и рекомендуемые мероприятия, направленные на улучшение экологической обстановки города:

Зона 1 - максимального воздействия. Характеризуется максимальным количеством часов, когда среднегодовые концентрации загрязняющих ве-

ществ превышают предельные допустимые нормы, это зона повышенного риска здоровья населения, особенно детского.

I

Рис, 10. Зонирование территории жилого сектора по длительности опасного воздействия

Требуется пристальное внимание администрации города, управляющих органов и контролирующих органов. Рекомендации: предусмотреть проведение регулярных медицинских осмотров, с целью раннего определения и своевременного лечения экологически обусловленных заболеваний; рассмотреть вопрос о переносе детских садов и поликлиник за пределы данного района; отделить автотрассу от тротуаров и домов полосой кустарников и других насаждений, повысить экологическую информированность населения. Недопустимо дальнейшее строительство жилых домов в данном районе. Необходимо принятие мер, направленных на изменение технологического режима заводов в периоды с неблагоприятными метеорологическими условиями с целью сокращения поступления вредных веществ в воздушный бассейн.

Зона 2 - значительного воздействия. Характерно значительное количество часов, превышений среднегодовых концентраций загрязняющих веществ соответствующих предельно допустимых норм, это зона повышенного

22

риска здоровья детского населения. Требуется пристальное внимание администрации города, управляющих и контролирующих органов. Рекомендации: предусмотреть проведение регулярных медицинских осмотров, с целью раннего определения и своевременного лечения экологически обусловленных заболеваний; повысить экологическую информированность населения. Ввести отдельные ограничения на строительство жилых домов, детских учреждений, прогулочных площадок, мест отдыха и детских поликлиник, отделить автотрассу от тротуаров и домов полосой кустарников и других насаждений. Принять меры, направленные на изменение технологического режима работы заводов в периоды с неблагоприятными метеорологическими условиями с целью сокращения поступления вредных веществ в воздушный бассейн.

Зона 3 - умеренного воздействия. Характерно умеренное негативное воздействие повышенных концентраций вредных примесей, содержащихся в атмосфере города. Рекомендации: отделить автотрассу от тротуаров и домов полосой кустарников и других насаждений. Допускается строительство офисных учреждений, магазинов, жилого сектора.

Зона 4 - относительно безопасного воздействия. Характеризуется невысокими фоновыми концентрациями примесей в атмосфере. Рекомендации: рассмотреть как зону с оптимальными условиями для строительства жилых домов, размещения детских садов, поликлиник, игровых площадок, домов творчества и развития детского населения; центров отдыха и так далее.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная научно-практическая задача по анализу и оценке степени техногенного атмосферного загрязнения города Братска и предложены мероприятия, направленные на оздоровление экологической обстановки города, что позволяет сделать следующие выводы:

о Произведена обработка многолетнего метеорологического материала, характеризующего климат города Братска (программа реализована на языке С") в результате которой выявлены месяцы, во время которых наблюдаются неблагоприятные условия для рассеивания примессй.

о Дана оценка экологического состояния города Братска на основе статистической обработки данных с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха, установлено, что интенсивность антропогенного загрязнения воздуха находится на очень высоком уровне. Концентрации вредных ингредиентов, содержащихся в воздушном бассейне города, в несколько раз превышают предельно допустимые нормы, что обуславливает частоту проявления экологически обусловленных болезней в структуре детской заболеваемости, вредные вещества, поступающие с выхлопными газами автомобилей, скапливаются на уровне дыхания в пределах тротуаров, площадок для прогулки с детьми, чему способствует тип застройки города.

о Впервые проведено зонирование территории города по длительности пребывания в атмосферном воздухе повышенных концентраций вредных веществ на основании расчетов по климатической модели, представлен анализ ореолов распространения примесей, поступающих в атмосферу города. Для каждой из зон предложен комплекс мероприятий, направленный на улучшение экологической обстановки. Сформулированы основные рекомендации городским службам.

Список публикаций по теме диссертации:

1. Аргучинцева A.B. Экологическая ситуация города Братска /A.B. Аргучинцева, О.В. Лазарь (Сташок) // Вопросы геоэкологии и природопользования в Байкальском регионе: Сборник научных статей с участием молодых ученых географического факультета Иркутского госуниверситета и Института географии СО РАН. - Иркутск, 2003. - С. 41-47.

2. Аргучинцева A.B. Экологические проблемы города Братска /A.B. Аргучинцева, О.В. Лазарь (Сташок) // Современные проблемы экологии, природопользования и ресурсосбережения: сб. научных статей с участием молодых ученых географического факультета Иркутского госуниверситета. -Иркутск: Иркут. ун-т, 2004. - С. 9-13.

3. Аргучинцева A.B. Оценка воздействия на окружающую среду опасных антропогенных производств /A.B. Аргучинцева, О.В. Лазарь (Сташок), Н.В. Сирина //Вестник Иркутского регионального отделения академии наук высшей школы России. - Иркутск, 2006. - №3. _ с. 50-54.

4. Аргучинцева A.B. Оценка загрязнения воздушной среды автотранспортом / A.B. Аргучинцева, В.К. Аргучинцев, О.В. Лазарь (Сташок) // География и природные ресурсы.- 2009,- №1.-С. 131-137.

5. Лазарь О.В. (Сташок) Статистическая обработка параметров выбросов (по городу Братску) / О.В. Лазарь (Сташок), С.А Лапина // Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: БрГТУ, 2004. - С. 229-230.

6. Лазарь О.В. (Сташок) Статистическая обработка параметров выбросов (по городу Братску) / О.В. Лазарь (Сташок), С.А Лапина // Труды Братского государственного технического университета. - Братск: БрГТУ, 2004.-Том 1. - С. 146-149.

7. Лазарь О.В. (Сташок) Особенности экологической ситуации малых промышленных центров Сибири /О.В. Лазарь (Сташок) //Успехи современного естествознания: Москва: "Академия Естествознания". - 2004. - №2. - С. 117-118.

8. Лазарь О.В. (Сташок) Влияние промышленных выбросов на здоровье населения / О.В. Лазарь (Сташок) // Естественные и инженерные науки -развитию регионов: Материалы Межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. - С. 177-178.

9. Лазарь О.В. (Сташок) Зависимость здоровья населения от степени загрязнения атмосферы / О.В. Лазарь (Сташок) // Труды Братского государственного технического университета. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. -Том 1. - С. 132.

10. Лазарь О.В. (Сташок) Влияние промышленных выбросов на здоровье населения / О.В. Лазарь (Сташок) //Труды Братского государственного технического университета. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. - Том 1. - С. 115-118.

11. Лазарь О.В. (Сташок) Экологическая ситуация города Братска / О.В. Лазарь (Сташок) //Вестник Иркутского университета. Специальный выпуск: Мат-лы ежегод. науч.-теор. конф. мол. уч. - Иркутск: Иркут. ун-т, 2005. - СЛ15-116.

12. Лазарь О.В. (Сташок) Статистическая обработка метеорологических параметров/ О.В. Лазарь (Сташок) // Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: Межвуз. темат. сб. тр. - Спб., 2005.-Вып. И.-С.42-46.

13. Лазарь О.В. (Сташок) Антропогенное загрязнение воздушного бассейна (на примере Братска) / О.В. Лазарь (Сташок) // VI региональная научно - практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных, 10 апреля 2006 г., г. Новокузнецк: Материалы конф./. - Новокузнецк, 2006. - С. 36-37.

14. Лазарь О.В. (Сташок) Антропогенное загрязнение воздушного бассейна города / О.В. Лазарь (Сташок) // Вестник Иркутского университета. Специальный выпуск: Материалы ежегодной научно-теоретической конференции молодых ученых. - Иркутск: Иркут. гос. ун-т, 2006. - С. 111-112.

15. Лазарь О.В. (Сташок) Анализ степени загрязнения атмосферного загрязнения города Братска / О.В. Лазарь (Сташок) // Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири: Материалы Всероссийской на-

учно-технической конференции. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007. - С. 5758.

16. Лазарь О.В. (Сташок) Санитарно-гигиеническое состояние атмосферного воздуха города Братска (влияние на состояние здоровья населения) / О.В. Лазарь (Сташок) //Сборник статей XII международной научно-практической конференции «Экология и жизнь». - Пенза: «Приволжский Дом знаний», 2007. - С.7-9.

17. Лазарь О.В. (Сташок) Анализ экологической обстановки города с развитой промышленной инфраструктурой (на примере города Братска) / О.В. Лазарь (Сташок) // Вестник Иркутского Государственного Технического Университета. - Иркутск: ИрГТУ, 2008. - №4. - С.21-24.

Подписано в печать 08.04.09 г.

Формат 60x84^^

Печать трафаретная Уч.-изд. л. 1,25. Усл. печ.л. 1,25 Тираж ЮОэкз. Заказ 68

Отпечатано в РИО ГОУ ВПО «БрГУ» 665709, Братск, ул. Макаренко, 40.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Сташок, Ольга Владимировна

Введение.

Глава I. Анализ существующих методов и подходов в моделировании и прогнозировании степени загрязнения атмосферы.

1.1. Загрязнение окружающей среды как актуальная проблема современности.

1.2. Существующие методики для осуществления прогностической деятельности уровней загрязнения воздуха.

1.3. Существующие направления в моделировании загрязнения воздушного бассейна.

1.3.1.Модели, полученные на основе решения уравнения турбулентной диффузии.

1.3.2.Модели, полученные на основе статистических методов.

1.3.3. Методы прямого моделирования загрязнения атмосферного воздуха.

1.4. Анализ современных подходов к моделированию и прогнозированию степени загрязнения атмосферы.

1.5. Стандартные методики исследования качества воздуха.

1.6. Методики расчета степени загрязнения атмосферного воздуха автотранспортом.

1.7. Выводы по главе 1.

Глава II. Физико-географическая, экономическая и экологическая характеристики города Братска.

2.1. Экономика города.

2.2. Краткая характеристика основных промышленных источников загрязнения атмосферы.

2.2.1. Братский алюминиевый завод.

2.2.2. Предприятия филиала группы «Илим».

2.2.3. Подразделения ОАО «Иркутскэнерго».

2.3. Физико-географический, экологический очерк города Братска.

2.3.1. Краткая характеристика географического положения.

2.3.2. Рельеф и гидрография.

2.3.3. Братское водохранилище.

2.3.4. Особенности климата.

2.3.4.1. Атмосферная циркуляция.

2.3.4.2. Осадки и явления.

2.3.4.3. Термический режим.

2.3.4.4. Ветровой режим.

2.4. Экологическая характеристика города.

2.5. Санитарно - эпидемиологическая обстановка города

2.6. Выводы по главе II.

Глава III. Анализ антропогенного загрязнения атмосферы города Братска.

3.1. Вероятностная модель загрязнения природной среды.

3.2. Реализация вероятностной модели в условиях города Братска.

3.3. Расчет поля загрязнения автотранспортом атмосферного воздуха города Братска.

3.4. Рекомендации городским службам и заинтересованным организациям по улучшению качества воздуха.

3.5. Выводы по главе III.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методы и анализ оценки атмосферного загрязнения промышленных центров"

Актуальность проблемы.

Увеличение выбросов вредных веществ в атмосферу городов и населенных пунктов, которое неизбежно является опасным спутником возрастающего уровня производственной деятельности, потребовало значительного развития исследований в области загрязнения воздуха. Человечество постоянно испытывает на себе негативные последствия антропогенной деятельности, что отражается на здоровье нации, на благосостоянии населения и на репродуктивной функции. Проблема охраны и восстановления окружающей среды на данный момент является основной из важных задач науки, развитие которой стимулируется во всех странах мира.

Рост индустрии, превращение городов в крупные мегаполисы, наращивание автомобильного парка влекут за собой формирование критического уровня состояния воздушного бассейна. Часть ингредиентов, поступающих в воздух, подвержены эффекту суммации, часть способна накапливаться в почве и воде, а затем, опосредованно оказывать неблагоприятное воздействие на все живые существа. Проведение натурных экспериментов очень дорогостояще и практически не возможно. Поэтому, необходимо использовать более совершенные методы, позволяющие оценить, спрогнозировать и предотвратить антропогенные изменения, влекущие за собой фатальные последствия. В решении данного вопроса неоспоримое преимущество принадлежит математическому моделированию, которое позволяет учесть орографические, и климатические особенности того или иного региона, выбрать оптимальные условия для работы промышленных объектов, правильно и обоснованно сформулировать рекомендации по принятию мер, направленных на улучшение экологической обстановки.

Вопросам охраны окружающей среды посвящен большой цикл исследований, выполненных как в нашей стране, так и за рубежом, изучением данного вопроса занимались Алоян Е.М. (2005), Аргучинцева A.B., Аргучинцев В.К. (2004, 2007), Берлянд М.Е. (1975, 1985), Марчук Г.И. (1982, 1992), Монин A.C. (1982, 1988), Пененко В.В. (1981), Сонькин Л.Р. (1991), Яглом A.M. (1992) и др. Большой вклад в изучение данного вопроса вносят ученые Китая - Held F., Hinz К-Р С., Daesu Dacian N, Carmichael Gregory R.J., Xu Diandou, Zhong Weilce, Ma Xio-ming, Zhang Fan J., Lu Ping и Yuan Jiu-yi J., Huang H., Akutsu Y., Shang Ke-zheng и др. Подробно изучены методы и подходы в определении средних концентраций при удалении от источников загрязнения; приемы определения дальности переноса опасных субстанций от источников загрязнения с учетом специфики производств, метеорологических и орографических особенностей местности; особенности воздействия вредных ингредиентов на растительные сообщества.

Выполнение региональных исследований и использование их результатов при разработке прогностических положений позволяет учитывать местные особенности, связанные как с характером поступления выбросов в атмосферу, так и с климатическим режимом, рельефом и так далее. Это одно из условий успешного решения задач прогнозирования высоких уровней загрязнения воздуха в городах.

Братск — один из крупнейших промышленных центров Иркутской области и Восточной Сибири. Системообразующим видом экономической деятельности города являются обрабатывающие производства, развитие которых идет по интенсивному пути за счет эффективного использования имеющихся ресурсов и мощностей (в частности - Братской ГЭС). Промышленную инфраструктуру составляют наиболее крупные предприятия: ОАО «Русал — Братск» (Братский алюминиевый завод); ООО «Братский завод ферросплавов»; предприятия филиала группы «Илим» в Братске ООО «Илим - Братск «Деревообрабатывающий комбинат»», ООО «Илим Братск «Лесопильно - деревоперерабатывающий завод»»; ОАО «Целлюлозно-картонный комбинат»; подразделения ОАО «Иркутскэнерго».

Высокая степень индустриализации обусловила интенсивное загрязнение воздушного бассейна города и пригородной зоны техногенными выбросами. Братск включен в список семи промышленных городов Иркутской области, входящих в приоритетный список 45 городов России с очень высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха.

Население города длительное время подвержено воздействию высоких значений концентраций вредных веществ, содержащихся в воздушном бассейне, что, несомненно, сказывается на здоровье, репродуцирующих функциях и благосостоянии жителей.

Изучению уровня загрязнения воздушной среды города Братска посвящены работы Захаренко Т.А. (1994), Нежевец Г.П. (1996), Руновой Е.М. (1995, 1997), Угрюмова Б.И. (1995, 1996), Шихранова О.Г. (2002), Чжан С.А. (1997) и др. В. то же время вопросы длительности воздействия опасных концентраций, превышающих предельно допустимые нормы практически не изучались.

В задачах охраны окружающей среды большой интерес представляет не только информация о концентрациях тех или иных веществ в атмосферном воздухе города, но и оценка экологического благополучия населения. Речь идет об определении временных рамок, в течение которых живые организмы подвержены воздействию повышенных концентраций. Поэтому изучение проблемы длительности пребывания повышенных концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе промышленных центров является чрезвычайно актуальной.

Многие существующие методики имеют ряд недостатков при учете климатических характеристик региона и дают осредненные значения концентраций. Для оценки степени атмосферного загрязнения города Братска была выбрана климатическая модель (Аргучинцева A.B. 2007), учитывающая в полной мере климатические особенности, орографические неоднородности местности, инвентаризационные параметры источников. По указанной модели произведен расчет времени пребывания в атмосферном воздухе повышенных концентраций, превышающих предельно допустимые нормы, опасных ингредиентов, входящих в состав выбросов промышленных объектов

Недостатки нормативных методик предопределяют потребность в постоянном обновлении в соответствии с развитием технических возможностей и потребностей экологических исследований. Самый эффективный способ решения данного вопроса - поэтапный ввод новых методик, когда использование старых допускается только при отсутствии современных. В противном случае, официальная регламентация, призванная установить нижнюю планку качества экологической экспертизы, может угрожающе лимитировать качество экспертизы в целом.

Цель работы.

Анализ степени техногенного загрязнения атмосферного воздуха города Братска, оценка длительности подверженности населения воздействию повышенных концентраций.

Задачи исследования. о Оценить возможности атмосферы к созданию условий, благоприятствующих рассеянию примесей в атмосфере. о Проанализировать экологическую ситуацию города, используя данные с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха. о Оценить сложившуюся эколого-эпидемиологическую обстановку города. о Смоделировать зоны опасного (с точки зрения превышения предельно допустимых норм) влияния промышленных предприятий. о На основе результатов математического моделирования зонировать местность по длительности превышения концентрации ингредиентов допустимых норм.

Методы исследования.

При изучении степени техногенного загрязнения атмосферного воздуха города Братска применялся следующий комплекс методов: статистическая обработка многолетних климатических данных, данных с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха; вероятностно-статистические - при установлении корреляционных зависимостей; компьютерное моделирование зон распространения загрязняющих веществ от промышленных источников и автотранспорта; графико-построительные - при совмещение модельных результатов и схем города; сравнительные при установлении близости расчетных характеристик с данными наблюдений.

Научная новизна работы.

- Впервые для города Братска выявлены эллипсы рассеяния потенциальных загрязняющих веществ в рассматриваемой местности;

- Смоделировано распространение примесей в воздушном бассейне с учетом климатических характеристик города и инвентаризационных данных действующих промышленных источников;

- Произведено зонирование местности по длительности воздействия вредных ингредиентов, концентрации которых превышают предельно допустимые нормы.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность подтверждена установлением качественной и количественной близости расчетных характеристик с имеющимися в распоряжении материалами стационарных и экспедиционных наблюдений; данными исследований, обработанных с использованием методов математической статистики с достоверностью 87 — 90%; большим количеством численных экспериментов по исследованию влияния неопределенности входных параметров; тестированием расчетов путем сгущения расчетной сетки.

Положения, выдвигаемые на защиту. о Климатические характеристики города в течение года не обеспечивают полного рассеяния антропогенных выбросов в атмосферном воздухе; для города характерна высокая степень загрязнения, значительное превышение предельно допустимых концентраций связано с высоким уровнем промышленного развития города и близостью территориального размещения предприятий к жилому сектору. о Впервые выполнено зонирование территории города по длительности пребывания в атмосферном воздухе повышенных концентраций на основании модельных расчетов, которое свидетельствует о том, что население города длительное время подвержено негативному воздействию вредных ингредиентов; методика учета вероятностной продолжительности загрязнения атмосферы рекомендована к использованию при градостроительном зонировании.

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 17 работ, в том числе, 2 статьи из списка, рекомендованного ВАК.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на межрегиональных науч- / ных конференциях «Естественные и инженерные науки - развитию регионов» (г. Братск, 2004, 2005), Всероссийской научно-технической конференции «Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири» (г. Братск, 2007), ежегодной научно-технической конференции молодых ученых (г. Иркутск, 2005, 2006), VI региональная научно - практическая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных (г. Новокузнецк, 2006), XII международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (г. Пенза, 2007), расширенных заседаниях кафедр метеорологии и охраны атмосферы и гидрологии и охраны водных ресурсов Иркутского государственного университета (г. Иркутск, 2004-2008 гг.).

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы (100 источников) и приложения. Она изложена на 133 страницах, включая 22 рисунка и 11 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Сташок, Ольга Владимировна

3.5. Выводы по главе III о в период неблагоприятных метеорологических условий зона распространения повышенных концентраций загрязняющих веществ от источников Лесопромышленного комплекса имеет в среднем радиус до 7 км; о в октябре в результате деятельности основных промышленных предприятий в атмосфере города не образуется высокого уровня загрязнения; о от Лесопромышленного комплекса в период благоприятных метеорологических условий зона распространения загрязняющих веществ наблюдается в радиусе 1 — 1,5 км; о в период неблагоприятных метеорологических условий зона распространения повышенных концентраций загрязняющих веществ от источников Лесопромышленного комплекса имеет в среднем радиус до 7 км о в результате совместной деятельности алюминиевого завода и лесопромышленного комплекса в периоды с неблагоприятными метеорологическими условиями возможно появление довольно обширной зоны загрязнения. Длительность превышений ПДКСС определяется до 76 часов в месяц для твердых фторидов, до 16 часов — оксиды углерода, оксиды серы, по другим веществам значительно меньше. Кратность превышений нормы, например бенз(а)пиреном, достигает 10 ПДКСС (в радиусе 15 км) и только на расстоянии 100 км концентрации его концентрации достигает ПДКСС; о максимально длительное время превышения предельно допустимых уровней по всем веществам наблюдается непосредственно вблизи предприятий - на промышленных площадках. о население города подвержено длительному воздействию опасных веществ. о тип застройки города, способствует проникновению вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автотранспорта, в район дворовых площадок, тротуаров и мест прогулок с детьми; о методика учета вероятностной продолжительности загрязнения предложена к использованию при градостроительном зонировании города с целью оздоровления экологической обстановки.

Заключение

В работе решена актуальная научно-практическая задача по анализу и оценке степени техногенного атмосферного загрязнения города Братска и предложены мероприятия, направленные на оздоровление экологической обстановки города, что позволяет сделать следующие выводы: о Произведена обработка многолетнего метеорологического материала, характеризующего климат города Братска (программа реализована на языке С++) в результате которой выявлены месяцы, во время которых наблюдаются неблагоприятные условия для рассеивания примесей. о Дана оценка экологического состояния города Братска на основе статистической обработки данных с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха, установлено, что интенсивность антропогенного загрязнения воздуха находится на очень высоком уровне. Концентрации вредных ингредиентов, содержащихся в воздушном бассейне города, в несколько раз превышают предельно допустимые нормы, что обуславливает частоту проявления экологически обусловленных болезней в структуре детской заболеваемости, вредные вещества, поступающие с выхлопными газами автомобилей, скапливаются на уровне дыхания в пределах тротуаров, площадок для прогулки с детьми, чему способствует тип застройки города. о Впервые проведено зонирование территории города по длительности пребывания в атмосферном воздухе повышенных концентраций вредных веществ на основании расчетов по климатической модели, представлен анализ ореолов распространения примесей, поступающих в атмосферу города. Для каждой из зон предложен комплекс мероприятий, направленный на улучшение экологической обстановки. Сформулированы основные рекомендации городским службам.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Сташок, Ольга Владимировна, Иркутск

1. Автомобильный транспорт России 2002 2003. Ежегодный доклад («синяя книга» IRU). - М. - 2002. - 145 с.

2. Алоян А.Е. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды / А.Е. Алоян, В.В. Пененко, В.В. Козодеров // Современные проблемы вычислительной математики и математического моделирования. — М.:Наука, 2005. - Т.2. - С.279 - 351.

3. Аргучинцева A.B. Моделирование и управление процессами регионального развития/А.В. Аргучинцева, В.К. Аргучинцев, В.А. Батурин // М.: Наука, Физматлит, 2001. - 432 с.

4. Аргучинцева A.B., Лазарь О.В., Сирина Н.В. Экологические проблемы города Братска // Вестник Иркутского регионального отделения академии наук высшей школы России. 2006. - №3. - С. 50 - 54.

5. Аргучинцева A.B., Аргучинцев В.К., Лазарь О.В. Оценка загрязнения воздушной среды автотранспортом // География и природные ресурсы. №1. - 2009. - С. 131-137.

6. Аргучинцев B.K. Негидростатическая модель мезо- и микроклимата // Оптика атмосферы и океана. 1999. - Т.12. - №5. - С. 1106-1111.

7. Аргучинцев В.К. Модели и методы для решения задач охраны атмосферы, гидросферы и подстилающей поверхности / В.К. Аргучинцев, A.B. Аргучинцева // Иркутск: Иркутский госуниверситет. 2001. — 115 с.

8. Аргучинцев В.К. Моделирование мезомасштабных гидротермодинамических процессов и переноса антропогенных примесей в атмосфере и гидросфере региона оз. Байкал / В.К. Аргучинцев, A.B. Аргучинцева // Иркутск: РИО ИГУ. 2007. - 255 с.

9. Аргучинцев В.К. Численное моделирование распространения примесей в пограничном слое атмосферы // Оптика атмосферы и океана. 1994. -Т.7.-№8.-С.1106- 1111.

10. Безуглая Э.Ю. Чем дышит промышленный город / Э.Ю. Безуглая, И.В. Смирнова // Л.:Гидрометеоиздат. 1991. - 255 с.

11. Безуглая Э.Ю. Климатические характеристики условий распространения примесей в атмосфере:справочное пособие / Э.Ю. Безуглая, М.Е. Берлянд // Л.: Гидрометеоиздат. 1983. 328 с.

12. Бызова Н.М. Экспериментальное исследование атмосферной диффузии и расчеты рассеяния примеси / Н.М. Бызова, Е.К. Гаргер, В.Н. Иванов // Л.: Гидрометеоиздат. 1991. - 278 с.

13. Быков A.A. Неверова O.A. Моделирование загрязнения атмосферы и экологическое зонирование территории г. Кемерово // Инженерная экология. 2002. - №6. - С.25 - 32.

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

15. Вагнер В.А., Загородских И.А. Управление экологической ситуацией части территории города Барнаула за счет автоматизации режима работы теплоэнергетических установок ТЭЦ-3 // Охрана и улучшение городской среды.-2004.-№9.-с. 1001 1008.

16. Венецианов Е.В. Экологический мониторинг: шаг за шагом / Е.В. Веницианов, В.Н. Вильченко, Т.В. Гусева и др.// М.:РХТУ им. Д.И. Менделеева. - 2003. - 252 с.

17. Галкин JI.M. Решение диффузионных задач методом Монте-Карло/ JIM. Галкин. М.: Наука. - 1975.-95 с.

18. Галкин JI.M., Аргучинцева A.B. Климатические и экологические аспекты прогноза состояния окружающей среды // Моделирование и прогнозирование геофизических процессов. 1987. — №3. - С.194-197.

19. Гельмут Г. Климат города / Г. Гельмут // JL: Гидрометеоиздат. -1983.-248 с.

20. Гичев Ю.П. Современные проблемы экологической медицины / Ю.П. Гичев // Новосибирск: из-во СО РАМН. 1996. - 174 с.

21. Гмурман В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике: Учеб.пособие / В.Е. Гмурман // М.: Высшее образование. 2006. - 404 с.

22. ГОСТ 17.2.1.03-84 Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. Л., - 1985. - С. 6-8.

23. ГОСТ 17.2.1.07-77 Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы. Термины и определения. М.: Из-во Стандартов. - 1984. - С. 9-11.

24. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2002 году / Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Иркутской области // Иркутск. 2004. - 323 с.

25. Гутерман Н.Г. Распределение ветра над северным полушарием / Н.Г. Гутерман. Л.:Гидрометеоиздат. - 1965. - 251 с.

26. Информационный бюллетень за 2003 г. Состояние работ по прогнозу загрязнения воздуха в городах Р.Ф. С-П.:Гидрометеоиздат. - 2005. — 53 с.

27. Егоренков Л.И. Геоэкология: Учебное пособие / Л.И. Егоренков, Б.И. Кочуров // М.:Финансы и статистика. 2005. - 320 с.

28. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды / Ю.А. Израэль. Л.:Гидрометеоиздат. - 1984. - 560 с.

29. Клейко A.B. Моделирование воздействия энергетики на качество воздуха / A.B. Клейко, Е.В. Кучменко, П.П. Филиппов // Иркутск:ИСЭМ СО РАН.- 1999.-44 с.

30. Колмагоров А.Н. Об аналитических методах в теории вероятностей / А.Н. Колмагоров. Успехи математических наук. - 1938. - вып. 35. — С.5 - 41.

31. Ковальчук П.И. Прогнозирование и оптимизация санитарного состояния окружающей среды / П.И. Ковальчук, Е.С. Лахно // Киев: Выща школа. Головное издание. 1986. - 187 с.

32. Лазарь О.В. Статистическая обработка параметров выбросов (по городу Братску) / О.В. Лазарь, С.А Лапина // Естественные и инженерные науки развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции - Братск: БрГТУ. - 2004 - С.229 - 230.

33. Лазарь О.В. Статистическая обработка параметров выбросов (по городу Братску) / О.В. Лазарь, С.А Лапина // Труды Братского государственного технического университета. Том 1. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ». —2004.-С. 146- 149.

34. Лазарь О.В. Особенности экологической ситуации малых промышленных центров Сибири // Успехи современного естествознания: Москва: "Академия Естествознания". №2. - 2004. — С. 117-118.

35. Лазарь О.В. Влияние промышленных выбросов на здоровье населения / О.В. Лазарь Естественные и инженерные науки развитию регионов: Материалы Межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ». - 2005. - С.177 - 178.

36. Лазарь О.В. Влияние промышленных выбросов на здоровье населения / О.В. Лазарь //Труды Братского государственного технического университета. Том 1. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ». - 2005. - С. 115 - 118.

37. Лазарь О.В. Экологическая ситуация города Братска / О.В. Лазарь //Вестник Иркутского университета. Специальный выпуск: мат-лы ежегод. науч.-теор. конф. мол. уч. Иркутск: Иркут. ун-т. - 2005. -С.115-116.

38. Лазарь О.В. Статистическая обработка метеорологических параметров / О.В. Лазарь //Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: Межвуз. темат. сб. тр. Вып. 11/СПбГАСУ. Спб. —2005. С.42 - 46.

39. Лазарь О.В. Анализ экологической обстановки города с развитой промышленной инфраструктурой (на примере города Братска) // Вестник Иркутского Государственного Технического Университета. -Иркутск: ИрГТУ. №4. - 2008. - С.21 - 24.

40. Леонтович М.А. Введение в термодинамику. Статистическая физика / М.А. Леонтович. М.:Наука. - 1983. - 496 с.

41. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды / Г.И. Марчук. М.:Наука. - 1982. - 320 с.

42. Марчук Г.И. Приоритеты глобальной экологии / Г.И. Марчук, К.Я. Кондратьев // М.:Наука. 1992. 263 с.

43. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. С-П.: Гидрометеоиздат. -1999.-16 с.

44. Методика проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий. М., -1991.-79 с.

45. Методика расчетов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях. М., - 1997. - 54 с.

46. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Общесоюзный нормативный документ (ОНД-86). Л.:Гидрометеоиздат. — 1987. - 93 с.

47. Методические указания по расчету выброса вредных веществ автомобильным транспортом. — М.:Гидрометеоиздат. — 1983. 22 с.

48. Миронов Г.Б. Заболевания органов дыхания: профилактика / Г.Б. Миронов. М.:3нание. - 1990. - 294 с.

49. Монин A.C. Статистическая гидромеханика. Т.1. / A.C. Монин, A.M. Яглом / С-П.:Гидрометеоиздат. 1992. - 694 с.

50. Нутерман Р.Б, А. В. Старченко Моделирование распространения загрязненного воздуха в уличном каньоне // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы. 2000. - №18. - С.649 - 687.

51. Пененко В.В. Мониторинг, диагностика и прогноз переноса атмосферных загрязнителей // Охрана и улучшение городской среды. — 2004. -№9. -С.1108- 1124.

52. Пененко В.В. Модели и методы для задач охраны окружающей среды / В.В. Пененко, А.Е. Алоян // Новосибирск: Наука. 1985. - 256 с.

53. Попов Н.С., Буров В.И., Перов В.П. Основные направления в моделировании загрязнения воздушного бассейна за рубежом // Химическая промышленность за рубежом. 1982. - №6. - С. 136 - 138.

54. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация, выпуск 12 /гл. редактор Ю.М. Арский // М.:ВИНИТИ. 2000. — 340 с.

55. Ревич Б.А. Загрязнение окружающей среды и здоровье населения. Введение в экологическую эпидемиологию: учеб.пособие / Б.А. Ревич. -М. :МНЭПУ. -2001.- 264 с.

56. Ревич Б.А. Экологическая эпидемиология: учебник для высших учебных заведений / Б.А. Ревич, C.JI. Авалиан, Г.И. Тихонова // М.: из-во центр «Академия». 2004. - 384 с.

57. Рунова Е.М. Специфика лесопользования в насаждениях, подверженных влиянию промвыбросов / Е.М. Рунова, Т.А. Захаренко, С.А, Джан // Тезисы докладов. XV НТК: БрИИ. Братск. - 1994 г. - С. 2-5.

58. Руководящий документ. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. -М.:Наука. 1991.-436 с.

59. Семенченко Б.А. Метеорологические аспекты охраны природной среды / Б.А. Семенченко, П.Н. Белов // М.:изд-во МГУ. 1984. - 94 с.

60. Система прогноза и предотвращения высоких уровней загрязнения воздуха в городах. С-П.: Гидрометеоиздат. -2004. 127 с.

61. Сонькин Л.Р. Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха / Л.Р. Сонькин, Т.П. Денисова // Труды. М., 1969. - Вып.238. - С.157 - 164.

62. Сонькин Л.Р., Николаев В.Д. Синоптический анализ и прогноз загрязнения атмосферы // Метеорология и гидрология. 1997. - №5. - С.96 — 102.

63. Сонькин Л.Р. Синоптико статистичекий анализ и краткосрочный прогноз загрязнения атмосферы / Л.Р. Сонькин // Л. ¡Гидрометеоиздат. - 1991. - 223 с.

64. Сонькин Л.Р. Состояние работ по прогнозу загрязнений воздуха на территории Российской Федерации /Л.Р. Сонькин, В.Д. Николаев // Труды ГГО. 1998. - №549. - С.120 - 125.

65. Сонькин Л.Р. Среднесуточный прогноз загрязнения воздуха в городах / Л.Р. Сонькин, В.Д. Николаев, Т.П. Ивлева // Труды ГГО. 1998. - № 549. -С.114— 118.

66. Тайсенко О.В. Моделирование пространственного распределения загрязнителей от автотранспорта в условиях городской застройки /О.В. Тайсенко, С.В. Михалюта / /География и природные ресурсы. 2004. - №8. — С.180- 185.

67. Тихонов А.Н. Уравнения математической физики/А.Н. Тихонов, А.А. СамарскийАМ.:Наука,-1972.-352с.

68. Угрюмое Б.И Аспекты лесопользования в лесах, подверженных влиянию промышленных эмиссий / Б.И. Угрюмов, Е.М. Рунова, Г.П. Неже-вец // Братск: БрИИ. 1996. - 100 с.

69. Указания по расчету рассеивания в атмосфере веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий. М.:Стройиздат. - 1975. -40 с.

70. Унифицированная программа расчета загрязнения атмосферы (версия 1.1.0.) инструкция пользователя по методике ОНД -86. JI.: Гидрометео-издат.- 1990.-29 с.

71. Уровень жизни населения Иркутской области: статистический сборник. Иркутск: Облкомстат. - 2002. - 90 с.

72. Фукс Н.А. Механика аэрозолей / Н.А. Фукс // М.:АН СССР. 1995. -351 с.

73. Шихранов О.Г. Экологические аспекты производства алюминия и обустройство санитарно-защитных зон алюминиевых заводов /О.Г. Шихранов, О.А. Пузанова; БрГУ. М., 2003. ~ 11 с. - Деп. в ВИНИТИ, 19.02.03. № 329-В2003.

74. Швер Ц.А. Климат Братска / Ц.А. Швер // Л.:Гидрометеоиздат. -1985.- 165 с.

75. Air pollution Episodes: Modelling Tools for Improved Smog Management. IST 99 - 11764 / Ed.: Dr. S. Dorling. - University of East Anglia: Norwich, UK, 2001.

76. Baik Jong-Jin Numerically model dynamics liquid for makes models street scattered town // Baik Jong-Jin, Kim Jae-Jin, Fernando Harindra J.S., J. Appl. Meteoro - 2003. - №11. - C. 1636-1648.

77. Berkowicz R. OSPM a parameterized street pollution model // Ber-kowicz R. Kluwer Academic Publishers. Netherlands. Environmental Monitoring and assessment. - 2000. Vol. 65.

78. Benson P. A review of the development and application of CALINE3 and 4 models // Benson P. Atmos. Environ. 1992/ - Vol.26B:3.

79. CALINE-4. Режим доступа: www.dot.ca.gov/hq/InfoSvcs/EngApps/ 12.06.05.

80. Daescu Dacian N. Method eguations sensibility for adaptation arrangement observe in models quality air // Daescu Dacian N., Carmichael Gregory R., J. Atmos, Sci. - 2003. - №2. - C. 434 - 450.

81. Held A. Straightness measurement whirlwind vertical stream quotient particle atmosphere substantial // Held A., Hinz K-P, Trimborn a., Spendler В., Klemm O. Goophys. Res. Len. 2003. - №19. - C. ASC 8/4.

82. J MichaeI6 Cfss Glen R Models composition and usual substantial in atmosphere town // J Michael6 Cfss Glen R Environ Sci abd Technol. - 2001. — №24. - C.4834 - 4848.

83. Ketzel M., Berkowicz R., Lohmeyer A. Comperison of numerical street dispersion models with results from wind tunnel and field measurements // Proceedings 2nd International Conference on Urban Air Quality. Madrid, 1999.

84. Shang Ke-zheng Dinamic statistical model soiling air // Shang Ke-zheng, Ziran kexue ban= J. Lanzhou// Univ. Natur . Sci. 2002. - №3. - C. 114 — 119.

85. Li Shu-wen Numerical model scattered weigh particle air and used he for study state towns atmosphere // Li Shu-wen, Zhao Xiu-juan, Zhao gui-fahg,

86. Yang Wei-hua. J. Hebei inst. Architect. Sei. and Technol. - 2002. - №2. - C. 1572-1681.

87. Lu Ping Scattered atmosfhere soilihg substantisl street // Lu Ping, Yuan Jiu-yi. J. Lanzhou/AJniv. Natur . Sei. 2002. - №6. - C. 117 - 120.

88. Ma Xiao-ming Dynamic project models control quality air fundsmental geneticle method III Ma Xiao-ming, Zhang Fan. J. Environ. Sei. (China) - 2002. - №3. - c. 367-374.

89. Menut Laurent. J. Numerical models sensitive procession soiling atmosphere in local scales of basic methods connected equations // Menut Laurent. J. Geophys. Res. - 2003. -№17. - C. 5/1-5/17.

90. Xu Diandou Valuation soiling air environment. Levels of extractable organohalogens in pine needles in China // Xu Diandou, Zhong Weike, Deng Liniin, Chai Zhifang, Mao Xueying Enveron. Sei. and Technol - 2003. - №1. -C. 1 - 6.