Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Мониторинг земель приаэродромных и сопредельных территорий Воронежской области

ВАК РФ 25.00.26, Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

Автореферат диссертации по теме "Мониторинг земель приаэродромных и сопредельных территорий Воронежской области"

На правах рукописи^

Шевырев Виктор Евгеньевич

МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ ПРИАЭРОДРОМНЫХ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИИ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ

25.00.26 — Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

АВТОР ЕФ ЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Воронеж 2004

Работа выполнена в Центрально-Черноземном филиале ФГУП «Гос-земкадастрсъемка» - ВИСХАГИ.

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Русинов Павел Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Золоторев Виктор Николаевич

кандидат географических наук Касьянов Сергей Владимирович

Ведущая организация:

Экологическая инспекция администрации Воронежской области

Защита состоится «25» декабря 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.036.02 Воронежского государственного педагогического университета по адресу: 394018, г. Воронеж, ул. Ленина, д. 86, ауд. 305.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан «24» декабря 2001 г.

Ученый секретарь диссертационного I кандидат географических наук

Шмыков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Увеличение общей антропогенной нагрузки на природную среду привело в последнее десятилетие к значительному ухудшению состояния земельных ресурсов. В результате низкой культуры земледелия, использования мощной техники с большим удельным давлением на грунт, недостаточного внесения минеральных и органических удобрений в пашню происходят процессы деградации сельскохозяйственных земель, выражающиеся в низкой биологической активности почв, обеднении их плодородного слоя, проявлении процессов эрозии, переувлажнении и заболачивании земель.

В последние десятилетия одновременно в связи с быстрым развитием авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников, что в значительной степени повлияло на состояние земель, подвергающихся воздействию аэродромных комплексов. Поэтому разработка системы мониторинга приаэродромных и сопредельных территорий является весьма актуальной.

Целью работы является разработка системы мониторинга земель, подверженных негативным воздействиям аэродромных комплексов.

Объект исследования: земли, прилегающие к аэродромным комплексам.

Предмет исследования: негативные процессы, создаваемые авиатранспортом и системами наземного обслуживания аэродромных комплексов.

Задачи исследования:

1. Оценка изученности проблемы влияния аэродромных комплексов на окружающую природную среду.

2. Разработка методики картографирования земель, подверженных негативным воздействиям аэродромных комплексов.

3. Разработка структуры мониторинга приаэродромных земель.

4. Экодиагностика земель, находящихся в зоне влияния аэродромных комплексов.

5. Разработка рекомендаций по минимизации воздействия аэродромных комплексов на прилегающие территории.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика выделения земель, подверженных негативным воздействиям аэродромных комплексов.

2. Структура мониторинга приаэродромных земель.

3. Комплекс мероприятий по оптимизации земель, подверженных негативным воздействиям аэродромных комплексов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В разработке структуры и содержания мониторинга приаэродромных земель.

2. В проведении экодиагностики земель, подвергающихся негативному воздействию аэродромных комплексов.

3. В создании методики картографирования земель приаэродромных территорий.

4. В разработке рекомендаций по охране приаэро ЗЦОД^ьйХЩМ^ЙЬ-ДЬНАЯ

ВКЛ ПОТЕКА

Теоретическая значимость работы состоит в обосновании и разработке методики по рациональному использованию и защите земель приаэродромных и сопредельных территорий в региональном масштабе и проведении оценки факторов антропогенного воздействия на эти земли.

Практическая ценность работы. Результаты исследований и выводы могут быть использованы в комитетах экологии и природных ресурсов по оценке загрязненности природной среды от эксплуатации аэродромных комплексов и разработке природоохранных мероприятий для Воронежской области.

Информационная обеспеченность и характеристика исходных материалов наблюдений. В диссертации использованы материалы наблюдений по метеорологическим станциям, расположенным в Воронежской области, за период наблюдений с 1928-2003 годы, данные состояния окружающей среды Воронежской области; справочники и ежегодники по земельным ресурсам, климату и стоку для исследуемой территории, режимные наблюдения, экспедиционные специальные наблюдения мониторинга приаэродромных территорий.

Достоверность результатов работы подтверждается: качеством исходных материалов государственной сети Росгидромета; проведением экспериментальных исследований в соответствии со стандартными требованиями; корректным применением методов исследования при решении поставленных задач; апробированных методик обработки исходных материалов; статистической обработкой полученных результатов.

Реализация и апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всероссийских научно-практических конференциях «Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание» (Пенза, 2003); «Совершенствование наземного обеспечения авиации» (Воронеж, 2003), Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация ландшафтов и рекреационных зон на зональных и нарушенных землях» (Воронеж, 2004), на Межрегиональной научной конференции, посвященной 80-летию со дня рождения известного ученого-землеустроителя В.Я. Заплетина «Современные проблемы мониторинга землепользования Центрального Черноземья России» (Землеустройство, кадастр и мониторинг земель) (Воронеж, 2004).

Материалы диссертации используются на лекционных и семинарских занятиях с курсантами Воронежского военного авиационного инженерного института по дисциплинам «Экология», «Безопасность жизнедеятельности», «Основы выживаемости». Материалы исследования отражены в научно-исследовательской работе Воронежского военного авиационного инженерного института «Комплексный геоэкологический мониторинг воздействия частей авиации на окружающую природную среду (на примере г. Воронежа)».

Публикации. По теме диссертации опубликовано девять печатных работ.

Личное участие автора заключается в разработке структуры экологического мониторинга земель приаэродромных территорий и проведении экологической оценки состояния природной среды этих территорий по степени их за-

грязнения авиатранспортом, тематическое дешифрирование и анализ АФС и КФС.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, общим объемом 128 страниц, библиографического списка, состоящего из 107 наименований, а также 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований, охарактеризованы научная новизна, показана практическая и теоретическая значимость работы.

В первой главе работы «Анализ состояния изученности влияния аэродромных комплексов на окружающую среду» рассмотрены вопросы изученности степени загрязнения окружающей среды воздушным транспортом, проведен анализ современных методов оценки его негативного воздействия.

Выбросы от авиадвигателей представляют один из аспектов воздействия воздушного транспорта на экологическую ситуацию. Авиация имеет ряд отличительных особенностей по сравнению с другими видами транспорта: повышенное потребление кислорода, шумовое загрязнение и др.

Это обусловило научный и практический интерес к решению данной проблемы. В работах Е.И. Павлова, И.Р. Голубева и Ю.В. Новикова, В.Г. Ененкова, В.Е. Квитки, Б.Н. Мельникова рассматриваются вопросы загрязнения земель аэротранспортом. Из зарубежных авторов следует выделить работы Баррета, Ж. Крайстона и других.

Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ двигателями самолетов относительно невелик (для города, страны), в районе аэродромного комплекса эти выбросы вносят определенный вклад в загрязнение среды. Авиационные двигатели при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное количество примесей в аэродромных комплексах выбрасывают и наземные передвижные средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили-заправщики, доля которых составляет по СО - 88%; ^^ - 5-10%; NOX - 30%; а по аэрозолям - 2-3% от общего объема выбросов.

Исследования последних лет показали, что загрязнения воздуха в районах крупных аэродромных комплексов, возникающие в результате выброса вредных веществ, образующихся при работе авиадвигателей, сопоставимы с загрязнением, наблюдающимся в центре городов с высокой степенью развития промышленности и транспорта.

Из продуктов неполного сгорания наиболее токсичными и значительными в количественном отношении являются угарный газ и несгоревшие углеводороды. Кроме этих веществ, в атмосферу аэродромного комплекса поступают значительные количества окислов азота - продуктов окисления азота воздуха в камере сгорания двигателя. Для минимизации влияния автотранспорта на прилегающие земли при проектировании аэродромных комплексов используют климатический потенциал загрязнения, определяющийся, в основном, условиями стратификации атмосферы.

В процессе функционирования на землях аэродромных комплексов накапливаются твердые и жидкие отходы. В большинстве случаев эти отходы не опасны в санитарно-гигиеническом отношении. Объемы накопления твердых отходов в 1998 году в среднем по России составили: производственные - 43 тыс. т; бытовые - 79,9 тыс. т; отходы, удаляемые из самолетов международных авиалиний, - 2,1 тыс. т. Отходами аэродромного комплекса заняты специальные помещения и открытые хранилища (свалки), из них только 18% специально подготовлены для их хранения и накопления.

Водоемы, ручьи и реки вблизи территорий аэродромных комплексов содержат повышенные концентрации нитратов, аммония, серной и соляной кислот. Концентрация свинца, хрома, кадмия, бериллия, марганца в 5-20 раз превышает фоновую природную концентрацию.

Для аэродромных служб возникают трудности по определению загрязненности от летательных аппаратов, так как в статике (перед взлетом воздушного судна) при замерах будут большие погрешности в замерах концентраций, а в динамике летательного аппарата замер концентраций практически невозможен. Поэтому методика прогнозных оценок загрязнения от аэродромных комплексов базируется на определении индекса эмиссии, то есть предельных выбросов, отнесенных к 1 кг сожженного топлива, полученного при стендовых испытаниях двигателей.

В настоящее время нет общепринятой методики оценки возможного загрязнения воздушного бассейна аэродромных комплексов. Это связано с трудностями точного количественного определения величин выбросов загрязняющих веществ от перемещающихся источников загрязнения, какими являются воздушные суда, и условий распространения выбросов загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы с учетом многочисленных взаимно влияющих факторов (скорости и направления ветра, рельефа местности, температуры и давления воздуха).

Для оценки воздействия выбросов вредных веществ (ВВ) от воздушных судов и автотранспорта в окружающую среду приаэродромных территорий применяются различные методы. Их можно условно классифицировать как лабора-торно-исследовательские, инструментальные, органолептические, расчетные. В работе дана характеристика каждому из этих методов.

Накопление загрязняющих веществ (ЗВ) в приземном атмосферном слое в районе аэродромного комплекса рассчитывается в условиях штиля и инверсии, т.е. наивысшем потенциале загрязнения. Расчет производится по официальной методике [Методика расчетов ЗВ, 1984], учитывающей определение параметров воздуха на входе в камеру сгорания для каждого из эксплуатационных режимов работы двигателя, и параметр форсирования камеры сгорания. Индексы эмиссии находятся из табличных данных, приведенных в методических указаниях. Следует отметить эмпирический характер методики расчетов индекса эмиссии и валовых выбросов. Большинство параметров задается таблично. Следовательно, необходима региональная корректировка существующей методики оценки загрязнения окружающей среды приаэродромных территорий.

Поршневые, газотурбинные и ракетные двигатели воздушных судов выбрасывают в атмосферу токсичные компоненты, рассеиваемые в атмосфере: оксиды углерода и азота, углеводороды, сажу, альдегиды, а при сжигании ракетного топлива - оксид углерода, пары соляной кислоты, хлор, двуокись углерода и азота, трехокись алюминия. Загрязнение окружающей среды от двигателей воздушных судов более существенно по сравнению с наземным автомобильным транспортом: на 55% больше выбрасывается оксидов углерода; на 77% - оксидов азота; на 93% - углеводородов; на 97% - аэрозолей.

Оценка степени загрязнения приземного слоя атмосферы приаэродром-ных территорий производится путем сравнения содержания в ней веществ с действующими федеральными гигиеническими нормативами. В Российской Федерации разработаны нормативы предельно допустимых и временно согласованных выбросов (ПДВ и ВСВ) для стационарных источников.

В настоящее время установлены ПДК более 520 различных веществ, превышение содержания которых отрицательно влияет на здоровье человека.

Для характеристики качества воздуха принято использовать стандартный индекс (СИ). СИ - отношение наибольшей концентрации вещества, измеренной за короткий период (в пределах 20 минут) к ПДКмр . При СИ < I загрязнение воздуха не оказывает заметного влияния на здоровье человека и окружающую среду. При СИ > 10 загрязнение воздуха характеризуется как высокое.

Наряду с непосредственным влиянием отдельных источников выбросов' на концентрации примесей в приземном слое воздуха большое значение имеет формирование фонового загрязнения воздуха за счет наложения и взаимного перемешивания выбросов множества самых разнообразных источников. Одним из наиболее простых интегральных показателей является нормированная (безразмерная) концентрация примесей (ц), осредненная по всей территории и по разным срокам наблюдений:

1 "

Мы Чс

Ч,

(1)

з ср.сез.

где <7, - среднесуточная концентрация, цсрссх - среднесезонная концентрация на /-том пункте наблюдения, N - число стационарных ПНЗ в городе.

Для оценки качества воздуха и выявления веществ, вносящих наибольший вклад в загрязнение атмосферы, применяется комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА).

Величина КИЗА позволяет выявить, во сколько раз суммарный уровень загрязнения воздуха несколькими примесями превышает его допустимое значение. Для этого уровни загрязнения различными веществами приводят к уровню загрязнения одним каким-либо веществом (обычно диоксидом серы), что осуществляется с помощью показателя степени Индекс загрязнения атмосферы для /-того вещества (ИЗА) рассчитывается по формуле:

' а лС>

Чсрл

пдкс

где: Цсрл. средняя за месяц, сезон или год концентрация отдельной примеси; ПДКС_С,1 - среднесуточная предельно допустимая концентрация этого вещества.

Комплексный индекс загрязнения атмосферы (КИЗА) рассчитывается для п = 5, т.е. из пяти наибольших значений концентрации веществ, определяющих основной вклад в суммарное загрязнение воздуха.

Представляет интерес метод установления ПДВ на основе предельно-допустимой экологической нагрузки (ПДЭН), которая устанавливается для объекта исследования с учетом его специфики.

Одной из трудностей в решении подобных задач является сложность объективного метрологического обеспечения. Прогнозирование загрязнения, получение достоверной информации о состоянии среды возможно только при условии наличия большого количества данных, что определяет задачу организации экологического мониторинга уровней загрязнения атмосферы с помощью автоматических систем. Внедрение автоматических непрерывно действующих газоанализаторов переводит систему контроля загрязнения атмосферы на качественно новую основу. Существенно увеличивается объем информации, повышается обоснованность выводов о закономерностях изменения концентраций загрязняющих веществ и эффективности мероприятий по уменьшению загрязнения атмосферы.

Задача контроля качества воздуха при резком увеличении номенклатуры подлежащих контролю вредных компонентов и расширения диапазонов измерения их (от ПДК до ПДВ) требует перехода от использования отдельных автономных автоматических газоанализаторов к системам многоточечного экологического контроля, когда он осуществляется значительным количеством датчиков, объединенных в единую информационную систему экологического мониторинга приаэродромных территорий.

Во второй главе «Природные условия и экологический мониторинг земель приаэродромных территорий Воронежской области» рассмотрена ландшафтно-природная характеристика изучаемого региона, который располагается на юго-западе Европейской России, занимает территорию площадью 54,4 тыс. км2 и целиком находится в лесостепной и степной ландшафтных зонах.

Воронежская область является наиболее изученной в природном отношении. Ей посвящена обширная литература, в том числе и классические труды Г.И. Танфильева, Б.А. Келлера, Б.М. Козополянского, Ф.Н. Милькова и др.

Аэродромные комплексы практически имеются в каждом районном центре области. Взлетная полоса аэродромных комплексов предъявляет определенные требования к рельефу местности: необходима ровная обширная площадка с очень малыми уклонами и перепадами высот местности. В наибольшей степени этим требованиям соответствуют плакоры междуречных пространств (рис. 1).

(3)

Рисунок 1. Зоны воздействия аэродромных комплексов на сопредельные территории

Необходимость осуществления контроля за состоянием земель и воздушной среды требует организации специальных мониторинговых наблюдений в приаэродромных территориях. Мониторинг проводится для качественной и количественной оценки загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод, почвенного и растительности покрова, животного мира, акустического состояния окружающей среды.

Основными задачами мониторинга являются:

- наблюдения за состоянием окружающей среды с использованием аттестованных или утвержденных специально уполномоченными природоохранными службами методов и оборудования;

- аналитическая обработка полученной информации по специальным программам, входящим в состав информационно-аналитических подсистем территориальных органов Госкомэкологии РФ;

- составление краткосрочных и долговременных прогнозов изменений состояния окружающей среды;

- осуществление контроля за выполнением деятельности по регулированию качества окружающей среды.

На основе этих задач для мониторинга приаэродромных территорий можно сформулировать два требования:

-оптимизация работы взлетной полосы и всех вспомогательных служб аэродромного комплекса;

- поддержание в оптимальном состоянии окружающей среды в зоне влияния аэродромных комплексов, проведение природоохранных мероприятий на основании данных мониторинга.

Безопасность взлетно-посадочных циклов и трассовых полетов зависит от соответствующего функционирования системы обеспечения безопасности, которая, в свою очередь, включает контроль за техническим состоянием воздушных судов, мониторингом взлетной полосы и метеорологическим обеспечением.

Контроль загрязнения среды основывается не только на инструментальных замерах параметров воздуха, но и на аналитических оценках их, сопоставлении расчетных данных с экспериментальными для разработки мер по снижению уровней загрязнения, проверки эффективности природоохранных мероприятий, а при необходимости их доработки и корректирования. Кроме того, на основе полученных экспериментальных замеров и расчетов производится оценка источников выбросов по интенсивности загрязнения.

Если при отсутствии некоторых параметров категорию опасности загряз -няющего вещества определить затруднительно, то используют показатель ориентировочно безопасного максимального разового уровня загрязнения воздуха (ОБУВ). Помимо ПДК вредных веществ, в зависимости от токсичности вещества выделяются четыре класса опасности: 1 - чрезвычайно опасные, 2 - высоко опасные, 3 - умеренно опасные, 4 - малоопасные. К вредным веществам, обладающим суммацией действия, относятся, как правило, близкие по химическому строению и характеру влияния на организм человека диоксид серы и сероводород, диоксид серы и диоксид азота, диоксид серы и триоксид серы, аммиак, оксиды азота, диоксид серы и фенол и т.д.

Проведенные исследования позволяют расширить известные концепции мониторинга атмосферного воздуха на аэродромных комплексах не только за счет инструментальных замеров параметров загрязняющих веществ, но и вести активный анализ с применением ЭВМ для определения полей концентраций и коэффициента экологической опасности. Отметим, что при адекватности и

надежности математических моделей дорогостоящие инструментальные замеры сокращаются до минимума. Натурные замеры проводились передвижными постами на аэродромном комплексе со средним числом 200...300 циклов «взлет-посадка» реактивных самолетов в месяц. Передвижные посты перемещались по направлению ветра. Экспериментальная проверка полученных теоретических зависимостей проводилась на площадке централизованной заправки топливом (ЦЗТ). Определялись концентрации оксида углерода и оксида азота на различном расстоянии от рулящего по ЦЗТ воздушного судна. Время запуска двух двигателей и руления составляет около 10 минут. Воздушные суда рулят вдоль технических позиций подготовки к вылету каждые 15 минут со скоростью Увс=20...30 км/ч. Удельный выброс оксида углерода одним судном зависит в основном от режима работы двигателя, качественного состава авиационного топлива, степени износа авиационного двигателя.

Важное место в мониторинге земель приародромных территорий занимает постановка наблюдений за шумовыми загрязнениями.

Натурные измерения уровня шума с применением инструментальных методов исследования проводились на аэродромном комплексе и территориях селитебных зон населенных мест или отдельных объектах лечебного, оздоровительного и рекреационного назначения, и других территориях с целью выявления наиболее точной и объективной характеристики шумового режима, необходимой для разработки соответствующих требований по уменьшению акустической нагрузки, или оценки эффективности уже внедренных мероприятий.

К задачам акустического мониторинга относятся:

- инвентаризация источников шума и их акустическая характеристика;

- определение суммарного уровня шума от взлетной полосы и вспомогательных служб аэродромных комплексов и допустимой акустической нагрузки на границе жилой застройки;

- оценка эффективности мероприятий и предлагаемых шумозащитных сооружений.

В качестве гигиенических нормативов принимаются дифференцированные максимальные уровни шума на территориях в зависимости от их функционального использования. На селитебных территориях населенных мест с высокой плотностью застройки и заселения, в ночное время на территориях санаторно-курортных зон и зон массового отдыха и туризма, дачных поселках и спальных районах принимаются наиболее жесткие показатели эквивалентного уровня звука. Эквивалентный уровень звука определяется с помощью интегрирующих шумомеров или другой специальной акустической аппаратуры.

В третьей главе «Методика проведения геоэкологической оценки по степени воздействия аэродромных комплексов на земли сопредельных территорий» изложены методики расчетного определения загрязнения земель приаэродромных территорий на основе математических моделей.

Категории источников выбросов определяются в соответствии с рекомендациями по основным вопросам воздухоохранной деятельности с целью рациональной организации работ по контролю соблюдения нормативов выбросов с учетом влияния выбросов загрязняющих веществ на загрязнение воздуха

Категории определены по следующим параметрам (Ф и О)-.

где: М- максимальная величина выброса загрязняющего вещества, содержа-

щегося в отработавших газах, г/с; С^дх

С,шх _ Е, • "10

^ IПДК ^возО ' С/ ОДА'

макси-

мальная расчетная концентрация /-го загрязняющего вещества в долях ПДК; Н-

высота выброса, м.

Определение степени энергетического воздействия объекта на окружающую среду производится согласно [ОНД 1-84, 1985]. Степень воздействия определяется по значению критерия оценки изменения качества окружающей

(6)

7=1

ттУвозд=Т-Р-Вп=\Ог-

1=1

м

р

-требуемое потребление воздуха, м ,

-ПДК>

*>1

1 Н, + £>,■

ЧМАХ С№К

- геометрическим параметр, т - количество циклов

V ' У

"взлет-посадка" воздушных судов с выбросом однотипных загрязняющих ве-гцеств; и — номер загрязняющего вещества, содержащегося в отработавших газах; Симх - максимальная концентрации загрязняющего вещества в устье источника, мг/м3; С,пдк - предельно допустимая концентрация, мг/м3; О] - диаметр устья источника, м; воздушного судна, м.

Формирование и расчет загрязнения окружающей среды приаэродромных территорий загрязняющими веществами от двигателей воздушных судов необходимо проводить с учетом аэродинамики струй газообразных выбросов авиационных двигателей. При расчете полей концентрации и плотности потока примесей, выброшенных в атмосферу сверхзвуковой струёй и выпадающих на поверхность земли, возникает необходимость моделирования струи как источника примеси. В качестве математической модели рассматривается система дифференциальных уравнений движения и неразрывности для сверхзвуковых струй, деформированных окружающим пространством и ветровым потоком.

В работе предлагается пространственное положение оси струи рассчитывать на основе решения системы эмпирических уравнений:

с1//<12 = с/£ог0 + (/>«. I Рс)-("2 )'

/

БШ

а0

2,53 + 3,18^/с/0 +0,429г^/£/,

*о

где: м/у,,-отношение скорости ветра к начальной скорости истечения струи; р„/р^- отношение плотностей окружающей среды и вещества струи (газов); а() - угол атаки струи по отношению к вертикальной оси, с1п- начальный диаметр струи, м; х, 2 - координаты источника; /- зависимость коодинаты х

Следуе1 отметить, что рассмотренные модели являются либо полу- или эмпирическими, либо настолько упрощенны, что нуждаются в экспериментальном подтверждении. Проведение же экспериментов на летательных аппаратах сопряжено с определенными трудностями, они являются дорогостоящими. Поэтому необходимо более точное моделирование диффузионных процессов, чтобы обосновать адекватность принятой модели и экспериментальных данных.

Наиболее строгой является конвективно-диффузионная модель распространения загрязняющих веществ в пространстве с привлечением теории струй.

Уравнение диффузии для описания процесса распространения примеси в общем виде можно представить как:^

где <р - концентрация некоторой субстанции, мг/м , и - вектор скорости перемещения субстанции, /Л - некоторый коэффициент диффузии, <Т-коэффи-циент пропорциональности.

Решение уравнения (9) следует рассматривать в виде набора задач для отдельных мезопроцессов, а полученные решения осреднить в виде комплексного функционала.

Выбросы от летательных аппаратов можно приближенно оценить по существующим диффузионным моделям.

Учет рассеивания легких загрязняющих веществ производится по соответствующей модели, аналитическое выражение которой выглядит следующим образом:

_ Е1

+ 0,143(г /с/0)3} / л-{0,6 + 7,6 / Рех:Ре.[(с(ёа0 + 2,53т){г1с10) + 1,59/и(Г/Й?о)2 +0,143+0,143(г/с/0)3]})

+

.(Ю)

Для тяжелых загрязняющих веществ расчетная модель имеет вид:

ехрКочДО+ай) / //}/-{(кг+{\И)г +(т/3)г3 / 4йл] '

В четвертой главе «Геоэкологическая оценка воздействия аэродромных комплексов на природную среду приаэродромных территорий» рассмотрены вопросы оценки воздействия воздушных судов и средств наземного обеспечения полетов на окружающую среду.

В самолетных двигателях происходит образование вредных газообразных веществ и сажи. Прежде всего, это оксиды азота, эмиссия оксидов углерода и несгоревших углеводородов массой отработавших газов, сажа и другие составляющие топлива.

Результаты опытов по определению загрязнения приземного слоя атмосферы на технической позиции подготовки воздушных судов к вылету показывают, что наибольшее количество выбрасываемых оксидов углерода наблюдается при 56% номинальных оборотов - gт=87)9 г/кг израсходованного топлива; при 83% номинальных оборотов удельный выброс равен gт=2,3 г/кг, а при номинальных оборотах двигателя выбросы СО практически отсутствуют. Удельные выбросы оксидов азота возрастают при увеличении числа оборотов двигателя, а выбросы углеводородов, как и оксида углерода, с увеличением числа оборотов уменьшаются. Таким образом, при рулении воздушных судов одновременно наблюдаются выбросы оксидов азота и углерода, отмечается наличие углеводородов.

В результате анализа уровня фоновых концентраций на технической позиции во время проведения полетов установлено, что количество оксида углерода в теплый период составляет 0,56 мг/м3 и 0,47 мг/м3 - зимой, диоксида азота - 0,039 мг/м3 - в теплый период и 0,032 мг/м3- в холодный.

Представленные результаты натурных экспериментов выполнены при оценке воздействия средств аэродромно-технического обеспечения полетов (САТОП), так как данная техника непосредственно участвует в подготовке и обслуживании воздушных судов (ВС).

Анализ результатов эксперимента показал, что на расстоянии 40...50 м от двигателей самолета наблюдаются концентрации оксида углерода ниже предельно допустимых (ПДК). Для диоксида азота ПДК достигаются уже на расстоянии 10...15 м. В ходе оценочных замеров концентраций при изменении вертикальной координаты на расстоянии 20 м от самолета установлено, что уже на высоте более 5...8 м наблюдаются превышения ПДК. При движении самолета шлейф загрязняющих веществ будет перемещаться за ним с сохранением относительных концентраций в конусе отработавших газов. Рассеивание по высоте конуса отработавших газов за счет высокой турбулентности струи заканчивается на расстоянии порядка 20 м от сопла двигателя.

Оценка загрязнения приаэродромных территорий твердыми частицами производилась по нормативным методикам и ГОСТам. Результаты проведенных экспериментов показали, что масса загрязнения на 1м2 поверхности в центре летного поля в 4-6 раз ниже концевых участков взлетной полосы. На поверхности летного поля были выявлены 8 химических элементов в различных соединениях с кислородом. Это магний, алюминий, кремний, сера, калий, кальций, титан и железо.

Вредные вещества, выделяемые САТОП во время работы, создают «кольцо» вокруг ВС. при этом поле с концентрацией, превышающей значения ПДК, достигает 5...7 м, таким образом, создается почти сплошная зона покрытия технической позиции продуктами сгорания автомобильного топлива.

В результате геохимического круговорота веществ воздушное загрязнение за счет массоэнергообмена непосредственно передается затем остальным компонентам ландшафта, вызывая загрязненность природных вод, химический токсикоз почв, угнетенность растений.

Оценка загрязненности ландшафтов приаэродромных территорий была провалена на основе геоэкологического анализа точек, расположенных в районах изучаемых объектов в различных регионах Воронежской области.

Контроль за состоянием земель приаэродромных территорий и сопредельного геопространства, находящегося в зоне влияния воздушного транспорта и технических средств обеспечения полетов, определяет необходимость современного информационного обеспечения. Определяющим условием получения комплексных сведений о территории являются материалы аэрокосмической' съемки. Дистанционное зондирование является эффективным методом экоди-агностики территории, позволяющим провести анализ ее экологического обустройства и выполнить основное требование, предъявляемое к получаемым сведениям - точность и своевременность фиксирования границ объектов исследования.

Материалы дистанционного зондирования позволяют произвести при-родно-хозяйственную оценку планировочной структуры расположенных в соседстве с аэродромными территориями природно-хозяйственных объектов, определить их местоположение в плане и загрязненность территории по состоянию снежного покрова и угнетенности растительного покрова (рис. 2, табл. 1).

Так, в радиусе трех - пятикилометрового геопространства Воронежского аэроузла, включающего три аэродромных комплекса, в результате обработки данных аэрофотосъемки определено следующее соотношение земель в разрезе их категорий. Площадь земель населенных пунктов составляет 4 км2, лесных земель - 9 км2, под автотранспортными магистралями 1,3 км2, водного фонда 1,6 км2, земель сельскохозяйственного назначения- 10,6 км2.

Анализ состояния биоты наземных экосистем проводился по модельным фоновым видам: растений - береза повислая (Betula pendula); насекомых - травяной клоп (Lygus rugulipennis); млекопитающих - рыжая полевка

Таблица I. Дешифровочные признаки земель приаэродромных террито рий, выявляемых на материалах дистанционного зондирования.

1. Пастбища Ш Сельскохозяйственное угодье, систематически используемое для выпаса животных, причем такое использование является основным, а также земельные участки, пригодные для пастьбы скота, не используемые под сенокос и не являющиеся залежью.

2. Сенокосы - ^Шм^^Шш 4 ^Щ * Сельскохозяйственное угодье, систематически используемое под сенокошение.

3. Сады Многолетнее насаждение, созданное для получения плодов и ягод

4. Покрытые лесом земли Щ-: Лесные площади, занятые Древесной, кустарниковой растительностью.

5. Лесные полосы Лесные насаждения в виде полос, созданные с целью защиты земельных угодий или сооружений от неблагоприятного воздействия климатических факторов

(Clethrionomys glareolus) и восточно-европейская полевка (Microlus rossiaemen-dionalis).

Для анализа состояния растений в каждой точке использовали от 90 до 100 листьев (10 листьев с 9-10 деревьев). Листья собирали с укороченных побегов из нижней части кроны. Для оценки стабильности развития березы повислой использовались 5 мерных признаков. Уровень стабильности развития оценивался по величине интегрального показателя - среднего относительного различия между сторонами на признак.

По разработанной для березы повислой (Betula penduld) пятибалльной шкале отклонений состояния организма от нормы по уровню стабильности развития ситуация соответствует начальным отклонениям от нормального состояния (II балл).

Травяной клоп (Ьу^ rugulipennis)

Для анализа стабильности развития травяного клопа использовались 5 морфологических признаков. Четыре из них - меристические, представляющие собой гомологичные структуры или характерно окрашенные участки на правой и левой сторонах тела, пятый - качественный, отражающий наличие или отсутствие асимметрии в контуре рисунка щитка.

Анализ показал относительно низкие значения величины показателя стабильности развития.

Объектом исследования зоопоказателей послужили два представителя семейства хомяковых (Cricetidae) - рыжая полевка (Clethrionomys glareolus) и восточно-европейская полевка (МисюШ т881аетеШюшШ).Для оценки стабильности развития полевок использовали признаки, рекомендуемые в руководстве Захарова и др., (2000). Уровень стабильности развития оценивался по величине интегрального показателя - средней частоты асимметричного проявления на признак.

По разработанной для грызунов пятибальной шкале отклонений состояния организма от нормы по уровню стабильности развития ситуация соответствует начальному уровню отклонений (II балл).

Рекогносцировочная оценка, проведенная для растений, насекомых и млекопитающих, свидетельствует о наличии незначительного негативного воздействия приаэродромных территорий, расположенных в пределах Воронежской области при современной их нагрузке по модельным фоновым видам.

Непосредственный анализ состояния природных вод по данным проведенного мониторинга, в районах прилегающих к приаэродромным территориям, не показал сколько-нибудь значительного увеличения в них содержания вредных веществ. Их содержание в поверхностном стоке, поступающем с аэродромных комплексов, на 25-30% ниже ПДК.

В районах приаэродромных территорий отмечается определенное загрязнение почв токсичными соединениями (до 1 ПДК и несколько более). Серьезную опасность представляют примеси тяжелых металлов. В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения, радиоактивные элементы. Одним из результатов техногенной миграции элементов является постепенное "ожелезнение" земель.

Проведенное в работе геоэкологическое картирование по состоянию загрязненности приаэродромных территорий показало, что в радиусе до 3 км от центра взлетной полосы данная зона является слабо загрязненной до (1 ПДК); в радиусе от 3 км до 6 км близко к фоновой (1 ПДК и ниже); радиусом более 6 км - соответствует фоновой оценке местности.

Рекомендации по охране и рациональному использованию земель при-аэродромных территорий касаются решения проблемы уменьшения экологического воздействия на окружающую среду отработавших газов. Их необходимо рассматривать в двух аспектах:

1) экономия топливно-энергетических ресурсов;

2) снижение отрицательного воздействия на окружающую среду за счет утилизации и нейтрализации вредных веществ.

Мероприятия по регулированию газовых выбросов в цикле "взлет-посадка" при неблагоприятных метеорологических условиях (антициклопаль-ный тип погоды).

Данные по соблюдению контроля за предельно допустимыми выбросами представлены в таблице 2.

Таблица 2. План-график контроля за соблюдением норм ПДВ на источниках выброса.

Код и наименование примеси Контроль Метод контроля

3337 Углерода оксид 1 раз в 2-3 года (4 кат.) 0НД-90 ПДВ 0,36» 1вг/с

301 Азота диоксид 1 раз в год (2 кат.) I 0НД-90 ПДВ. т/г (г/с)

Другие загрязняющие вещества дают только следы при использовании качественного, удовлетворяющего требованиям ГОСТ, топлива, поэтому контролю не подлежат.

Из таблицы 2 следует, что диоксид азота, содержащийся в продуктах сгорания, относится по вредности ко 2-ой категории и контроль достаточно проводить 1 раз в год, а оксид углерода относится к 4 категории и контроль достаточно проводить 1 раз в 2...3 года.

Разработка мероприятий по регулированию выбросов загрязняющих веществ в природную среду при неблагоприятных метеорологических условиях (НМУ) выполнена в соответствии с методическими указаниями РД 52.04.52-85. При разработке мероприятий по временному сокращению выбросов при НМУ учитывались особенности рассеивания примесей в атмосфере и вклад различных источников в создание концентраций примесей в приземном слое воздуха.

Регулирование выбросов вредных веществ в природную среду предполагает их кратковременное сокращение в периоды неблагоприятных метеорологических условий, приводящих к формированию высокого уровня загрязнения воздуха. Регулирование выбросов осуществляется с учетом прогноза НМУ на основе предупреждений о возможном опасном росте концентрации примесей с целью предотвращения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Осуществление контроля за состоянием земель создает необходимость организации специальных мониторинговых наблюдений на приаэродромных и сопредельных с ними территориях.

2. Основными элементами мониторинга земель приаэродромных территорий являются: контроль атмосферного воздуха, почвогрунтов, подземных и поверхностных вод, растительного покрова, объектов животного мира, акустический контроль.

3. Для экологического мониторинга земель приаэродромных территорий можно сформулировать следующие его основные функции:

- оптимизация работы взлетной полосы и всех вспомогательных служб аэродрома;

- поддержание в оптимальном состоянии окружающей среды в зоне влияния аэродромных комплексов, проведение природоохранных мероприятий на основании данных мониторинга.

4. Мониторинг земель приаэродромных территорий включает в себя не только натурные измерения, но и расчетные характеристики. В работе получены аналитические зависимости для определения категории «источник - загрязняющее вещество» по параметрам Ф и Q: при Ф>0,01 и Q>0,5 - I категория, Ф>0,001 и Q<0,5 - II категория (при данных категориях для рассматриваемого источника необходимо разработать мероприятия по сокращению выбросов данного вещества в атмосферу); Ф>0,001 и Q <0,5 - III категория, Ф<0,001 и Q< 0,5 - IV категория (при данных категориях нет необходимости разрабатывать мероприятия по сокращению выбросов).

5. Определение степени воздействия двигателей воздушных судов на загрязнение атмосферного воздуха производится по величине параметра представленного в виде безразмерного коэффициента.

6. Прогнозирование полей концентраций легких загрязняющих веществ над приаэродромными территориями в циклах "взлет-посадка" и производство расчетов рассеивания тяжелых частиц, осаждение которых происходит, в основном, под действием гравитационных сил и вертикальной составляющей диффузии, осуществляется по аналитическим зависимостям, предложенным в работе.

7. Материалы дистанционного зондирования позволяют произвести при-родно-хозяйственную оценку планировочной структуры расположенных в соседстве с аэродромными территориями природно-хозяйственных объектов. Проведенное в работе геоэкологическое картирование по состоянию загрязненности приаэродромных территорий показало, что в радиусе до 3 км от центра взлетной полосы данная зона является слабо загрязненной до (1 ПДК); в радиусе от 3 км до 6 км близко к фоновой (1 ПДК и ниже); радиусом более 6 км - соответствует фоновой оценке местности.

8. Рекогносцировочная оценка, проведенная для индикационных видов растений, насекомых и млекопитающих, свидетельствует о наличии незначительного негативного воздействия приаэродромных территорий, расположен-

ных в пределах Воронежской области, при современной их нагрузке по модельным фоновым видам.

Непосредственный анализ состояния природных вод в районах, прилегающих к приаэродромным территориям, не показал сколько-нибудь значительного увеличения в них содержания вредных веществ

В районах приаэродромных и сопредельных территорий отмечается определенное загрязнение почв токсичными соединениями (до 1 ПДК и несколько более).

Основные выводы и положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Шевырев В.Е. Транспорт и его влияние на окружающую среду / А.Б. Власов, A.M. Колесов, Е.Г. Спиридонов // Совершенствование наземного обеспечения авиации: межвузовский сборник научно-методических трудов. - Ч. 11. -Воронеж: ВВАИИ, 2002.-С. 165-169.

2. Шевырев В.Е., К вопросу об организации мониторинга земель ча малых водосборах / А.П. Купрюшин, Е.Н. Кононов, О.В. Андронников, В.К. Ря-занцев // Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание: Сб. материалов Ш Всеросс. науч.-практич. конференции. - Пенза, 2003. -С. 77-79.

3. Шевырев В.Е. Инфраструктура стратегического направления как основа тылового обеспечения объединения ВВС и ПВО / В.Е. Шевырев, Д.Ю. Мягков // Совершенствование наземного обеспечения авиации: Сб. тез. докл. Всеросс. науч.-практич. конференции. - Воронеж, 2003. - С. 44-46.

4. Шевырев В.Е. Об оценке загрязнения атмосферного воздуха городов автотранспортными средствами / В.Е. Шевырев, А.Б. Власов // Совершенствование наземного обеспечения авиации: Сб. материалов Всеросс. науч.-практич. конференции - Воронеж: ВВАИИ, 2003. - С. 122-123.

5. Шевырев В.Е. Мониторинг приаэродромных территорий с использованием методов биоиндикации / В.Е. Шевырев // Совершенствование наземного обеспечения авиации: Сб. тез. докл. Всеросс. науч.-практич. конференции. - Воронеж, 2003. - С. 56-58.

6. Шевырев В.Е. Экологический мониторинг земель специального назначения / В.Е. Шевырев // Оптимизация ландшафтов и рекреационных зон на зональных и нарушенных землях: Межвузовский сборник. - Воронеж: ВГЛТА, 2004.-С.123-125.

7. Шевырев В.Е. Использование региональных геоинформационных систем при экологическом мониторинге / В.Е. Шевырев // Экологические проблемы сельскохозяйственного производства: Сб. материалов междун. науч.-практич. конференции. - Воронеж: ВГАУ, 2004. - С. 122-126.

8. Шевырев В.Е. К вопросу о структуре водохозяйственного баланса Воронежской области / Н.В. Бахметьева, Е.Н. Кононов, В.К. Рязанцев, П.И. Чер-нухин // Экологические проблемы сельскохозяйственного производства: Сб. материалов междун. науч.-практич. конференции. - Воронеж: ВГАУ, 2004. - С. 8689.

9. Шевырев В.Е. Дистанционная экодиагностика состояния земель при-аэродромных территорий и сопредельного геопространства, находящегося в зоне влияния воздушного транспорта / В.Е. Шевырев // Современные проблемы мониторинга землепользования Центрального Черноземья России (Землеустройство, кадастр и мониторинг земель): Сб. статей Межрегиональной конференции, посвященной 80-летию со дня рождения известного ученого-землеустроителя В.Я. Заплетина. - Воронеж: Изд-во ВГАУ, 2004. - С. 185-193.

Лицензия ПД № 6-0057 от 8.08.2001 г. Подписано в печать 24.11.2004 г. Формат 60х841/16. Уч.-изд. л. 1.0. Усл.-печ. л. 1,0. Бумага для множительных аппаратов. Тираж 100 экз. Заказ № 710. Воронежский военный авиационный инженерный институт. 391064 Воронеж, Старых большевиков, 54 са».

Р255 5 5

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Шевырев, Виктор Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ.

Щ 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИЗУЧЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ

АЭРОДРОМНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ

СРЕДУ.

1.1 Изученность загрязнения атмосферы воздушным транспортом и анализ современных методов оценки негативного воздействия средств наземного обеспечения полетов на окружающую среду.

1.2 Основные характеристики аэродромов.

1.3 Оценка степени загрязнения приземного слоя атмосферы приаэродромных территорий.

Выводы.;.,.

2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ

МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ ПРИАЭРОДРОМНЫХ

ТЕРРИТОРИЙ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ.

2.1 Природные условия Воронежской области.

2.2 Мониторинг окружающей среды приаэродромных территорий.

Выводы.

3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ

ОЦЕНКИ ПО СТЕПЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ АЭРОДРОМНЫХ

КОМПЛЕКСОВ НА ЗЕМЛИ СОПРЕДЕЛЬНЫХ

ТЕРРИТОРИЙ.

3.1 Методика прогнозирования формирования уровня загрязнения воздушной среды от летательных аппаратов.

3.2 Методика моделирования формирования полей концентраций загрязняющих веществ на выходе из газотурбинной двигательной установки.

3.3 Диффузионная модель рассеивания легких загрязняющих веществ.

V» 3.4 Модель рассеивания тяжелых частиц, содержащихся в отработавших газах двигателей летательных аппаратов.

Выводы.

4. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ

АЭРОДРОМНЫХ КОМПЛЕКСОВ НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ

ПРИАЭРОДРОМНЫХ ТЕРРИТОРИЙ. ф 4.1 Образование вредных газообразных веществ в двигателях.

4.1.1 Образование вредных газообразных веществ в двигателях с искровым зажиганием.

4.1.2 Образование вредных газообразных веществ и сажи в дизельных двигателях.

4.2 Воздействие средств аэродромно-технического обеспечения полетов на окружающую среду.

4.3 Результаты опытов по определению загрязнения природной среды на технической позиции подготовки к вылету воздушных судов.

4.4 Оценка геоэкологических ситуаций приаэродромных и сопредельных территорий.

4.4.1 Дистанционная экодпагностика состояния земель и результаты оценки состояния природной среды приаэродромных и сопредельных территорий.

4.4.2 Методика картографирования земель приаэродромных территорий.

4.5 Мероприятия по регулированию газовых выбросов в цикле «взлет-посадка» при неблагоприятных метеорологических условиях.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Мониторинг земель приаэродромных и сопредельных территорий Воронежской области"

Актуальность работы. Увеличение общей антропогенной нагрузки па 0 природную среду привело в последнее десятилетие к значительному ухудшению состояния земельных ресурсов. В результате низкой культуры земледелия, использования мощной техники с большим удельным давлением на грунт, недостаточного внесения минеральных и органических удобрений к пашню происходят процессы деградации сельскохозяйственных земель, выражающиеся в низкой биологической активности почв, обеднении их ф плодородного слоя, проявлении процессов эрозии, переувлажнении и заболачивании земель [25, 30].

В последние десятилетия одновременно в связи с быстрым развитием авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников, что в значительной степени повлияло па состояние земель, подвергающихся воздействию аэродромных комплексов. Поэтому разработка системы мониторинга ириаэродромных и сопредельных ** территорий является весьма актуальной [40].

Цслыо работы является разработка системы мониторинга земель, подверженных негативным воздействиям аэродромных комплексов.

Объект исследовании: земли, прилегающие к аэродромным комплексам.

Предмет исследования: негативные процессы, создаваемые авиатранспортом и системами наземного обслуживания аэродромных комплексов.

Задами исследования:

1. Оценка изученности проблемы влияния аэродромных комплексов на окружающую природную среду.

2. Разработка методики картографирования земель, подверженных негативным воздействиям аэродромных комплексов.

3. Разработка структуры мониторинга ириаэродромных земель.

4. Экодиагностика земель, находящихся в зоне влияния аэродромных комплексов.

5. Разработка рекомендаций по минимизации воздействия аэродромных комплексов на прилегающие территории.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика выделения земель, подверженных негативным воздействиям аэродромных комплексов.

2. Структура мониторинга приаэродромных земель.

3. Комплекс мероприятий по оптимизации земель, подверженных негативным воздействиям аэродромных комплексов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В разработке структуры и содержания мониторинга приаэродромных земель.

2. В проведении экодиагностики земель, подвергающихся негативному воздействию аэродромных комплексов.

3. В создании методики картографирования земель приаэродромных территорий.

4. В разработке рекомендаций по охране приаэродромных земель.

Теоретическая значимость работы состоит в обосновании и разработке методики по рациональному использованию и защите земель приаэродромных и сопредельных территорий в региональном масштабе и проведении оценки факторов антропогенного воздействия на эти земли.

Практическая ценность работы. Результаты исследований и выводы могут быть использованы в комитетах экологии и природных ресурсов по оценке загрязненности природной среды от эксплуатации аэродромных комплексов и разработке природоохранных мероприятий для Воронежской области.

Информационная обеспеченность и характеристика исходных материалов наблюдений. В диссертации использованы материалы наблюдений по метеорологическим станциям, расположенным в

Воронежской области, за период наблюдений с 1928-2003 годы, данные состояния окружающей среды Воронежской области; справочники и Ь ежегодники по земельным ресурсам, климату и стоку для исследуемой территории, режимные наблюдения, экспедиционные специальные наблюдения нриаэродромных территорий.

Достонсрность результатов работы подтверждается: качеством исходных материалов государственной сети Росгидромета; проведением экспериментальных исследований в соответствии со стандартными ^ требованиями; корректным применением методов исследования при решении поставленных задач; использование апробированных методик обработки исходных материалов; статистической обработкой полученных результатов.

Реализации и апробации работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всероссийских научно-практических конференциях «Окружающая природная среда и экологическое образование и воспитание» (Пенза, 2003); «Совершенствование наземного обеспечения авиации» (Воронеж, 2003), Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация ландшафтов и рекреационных зон па зональных и нарушенных землях» (Воронеж, 2004), на Межрегиональной научной конференции, посвященной 80-летию со дня рождения известного ученого-землеустроителя В.Я. Заплетина «Современные проблемы мониторинга землепользования Центрального Черноземья России» (Землеустройство, кадастр и мониторинг земель) (Воронеж, 2004).

Материалы диссертации используются на лекционных и семинарских занятиях с курсантами Воронежского военного авиационного инженерного института но дисциплинам «Экология», «Безопасность жизнедеятельности», «Основы выживаемости». Материалы исследования отражены в научно-исследовательской работе Воронежского военного авиационного Ф инженерного института «Комплексный геоэкологический мониторинг воздействия частей авиации на окружающую природную среду (на примере г. Воронежа)».

Публикации. По теме диссертации опубликовано девять печатных работ.

Личное участие автора заключается в разработке структуры экологического мониторинга земель приаэродромных территорий и проведении экологической оценки состояния природной среды этих территорий по степени их загрязнения авиатранспортом, проведение тематического дешифрирования и анализа АФС и КФС.

Структура п объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, общим объемом 141 страница машинописного текста, списка использованных источников, состоящего из 118 наименований, а также 10 приложений.

Заключение Диссертация по теме "Землеустройство, кадастр и мониторинг земель", Шевырев, Виктор Евгеньевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Необходимость осуществления контроля за состоянием земель и воздушной среды создает необходимость организации специальных мониторинговых наблюдений в ириаэродромных территориях.

2. Составляющими мониторинга являются качественная и количественная оценка состояния атмосферного воздуха, акустического состояния окружающей среды, поверхностных вод, почвенного покрова, растительности и животного мира.

3. Основные задачи экологического мониторинга следующие:

- наблюдения за состоянием окружающей среды с использованием аттестованных или утвержденных специально уполномоченными природоохранными службами методов и оборудования;

- аналитическая обработка полученной информации по специальным программам, входящим в состав информационно-аналитических подсистем территориальных органов Госкомэкологии РФ;

- составление краткосрочных и долговременных прогнозов изменений состояния окружающей среды;

- осуществление контроля за выполнением деятельности по регулированию качества окружающей среды.

Основными элементами мониторинга земель ириаэродромных территорий являются: контроль атмосферного воздуха, геологической среды (экзогенные изменения), подземных и поверхностных вод, почвенного и растительного покрова, объектов животного мира, акустический контроль.

4. Для мониторинга земель ириаэродромных территорий можно сформулировать следующие его основные функции:

- оптимизация работы взлетной полосы и всех вспомогательных служб аэродрома;

- поддержание в оптимальном состоянии окружающей среды в зоне влияния аэродромов, проведение природоохранных мероприятий на основании данных мониторинга.

5. Мониторинг земель приаэродромных территрий включает в себя не только натурные измерения, но и расчетные характеристики.

В работе получены аналитические зависимости для определения категории «источник - загрязняющее вещество» по параметрам Ф и Q: при Ф>0,01 и Q>0,5 - I категория, Ф>0,001 и Q<0,5 - II категория (при данных категориях для рассматриваемого источника необходимо разработать мероприятия по сокращению выбросов данного вещества в атмосферу); Ф>0,001 и Q <0,5 - III категория , Ф<0,001 и Q< 0,5 - IV категория (при данных категориях нет необходимости разрабатывать мероприятия по сокращению выбросов).

6. Предложен аналитический метод определения степени воздействия двигателей воздушных судов на загрязнение атмосферного воздуха по величине параметра Кэол, представленного в виде безразмерного коэффициента: m n ~ ~

Кэоа= £ £ KjL-Cijmx-Cij< 1. j = n = i

7. Предложены аналитические зависимости, позволяющие прогнозировать ноля концентраций легких загрязняющих веществ над нриаэродромными территориями в циклах "взлет-посадка" и расчеты рассеивания тяжелых частиц, осаждение которых происходит, в основном, иод действием гравитационных сил и вертикальной составляющей диффузии.

8. Разработана методика экспериментальных исследований уровня загрязнения окружающей среды. Погрешность проводимых опытов не превысила 5 %. Усовершенствована схема расстановки постов наблюдений на взлетной полосе и приаэродромных территориях.

9. Рекогносцировочная оценка, проведенная для растений, насекомых и млекопитающих, свидетельствует о наличии незначительного негативного воздействия приаэродромных территорий, расположенных в пределах Воронежской области при современной их нагрузке по модельным фоновым видам.

Непосредственный анализ состояния природных вод в районах, прилегающих к приаэродромным территориям, не показал сколько-нибудь значительного увеличения в них содержания вредных веществ

В районах приаэродромных территорий отмечается определенное загрязнение почв токсичными соединениями (до 1 ПДК и несколько более).

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Шевырев, Виктор Евгеньевич, Воронеж

1. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1969. 339 с.

2. Авдюшин С.И. Мониторинг околоземной космической среды/В кн. Достижения в области гидрометеорологии и контроля природной среды. -Л.: Гидрометеоиздат, 1987. -285 с.

3. Авиационная акустика. Шум на местности дозвуковых пассажирских самолетов (ч. 1) / Ред. Мунин А. Г. М.: Машиностроение, 1988 - 248 с.

4. Антипова А.В., Граве Л.М., Коронкевич Н.И. Методические подходы к разработке географического прогноза природоохранных проблем па территории СССР // География управлению природопользованием. - М.: ИГАМ, 1986. с. 26-42.

5. Антипова А.В., Жеребцова Н.А. Изучение и картографирование современного использования территории в целях прогноза природоохранных проблем // Географическое прогнозирование природоохранных проблем. М.: ИГАН, 1988. с. 159-177.

6. Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха. / Под ред. А.С. Монина. -М., 1962.-512с.

7. Атмосферная турбулентность и моделирование распространения примесей (под ред. Ф. Т. М. Ньистандта и X. Ван Дона). Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-351с.

8. Баранов A.M., Солонин С.В. Авиационная метеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.-390с.

9. Безуглая В.Н. Организация мониторинга состояния загрязнения городов. М.: Высшая школа, 1986. - 195 с.

10. Беккер А. А., Агаев Т. Б. Охрана и контроль загрязнения природной среды. -Л: Гидрометеоиздат, 1989. 225 с.

11. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнение атмосферы. Л., 1975.

12. Берлянд A.M. Обзор пространства. Карта и информация/А.М. Бсрлянд. М.: Мысль, 1986.-240 с.

13. Бсснамятнов Г.П., Кротов Ю.А. предельно допустимые концентрации химических элементов в окружающей среде. Справочник. JI., 1985.

14. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем. М., 1958.

15. Блануца В.И. Интегральное экологическое районирование: концепция и методы. Новосибирск: Наука, 1993. - 160 с.

16. Борисов Н.И. Авиационная экология (в 5 частях). Воронеж: ВВАИИ, 1998.

17. Буйков М.В. О граничном условии для уравнения турбулентной диффузии на подстилающей поверхности. Метеорология и гидрология, 1990, №9.

18. Букс И. некоторые методические подходы к оценке устойчивости природных компонентов для целей прогноза состояния окружающей природной среды // Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды. -JI.: Гидрометеоиздат, 1987, выи.5, с.200-212.

19. Бызова Н.Л., Иванов В.Н., Гаргер Е.К. Турбулентность в пограничном слое атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 191с.

20. Васильев В.П., Дмитриев Е.С. Формирование источника загрязнения окружающей среды при выбросе примеси в атмосферу сверхзвуковой струей//В сб. "Физика атмосферы и магнитосферы".- М.: Труды ИПГ, вып. 29, 1974. -88с.

21. Возженников О. И. О характеристиках превышения заданного уровня концентраций в стационарной струе. Метеорология и гидрология, 1979, №12.-92 с.

22. ГОСТ 17.2.3.01-86. Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. Введен 01.01.87. М.: Изд-во стандартов, 1986.-5с.

23. ГОСТ 17.2.1.01-86. Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу. М.: Изд-во стандартов, 1986. -4с.

24. ГОСТ 17.2.3.02-78 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления до пусти м ы х выбросов вредных веществ промышленных предприятий. -М.: Издательство стандартов. 1979. 14с.

25. Государственная программа охраны ок-ружающей среды и рационального использования природных ресурсов СССР на 1991-1996 гг. и на перспективу до 2005 г. // Правительственный вестник, № 40, 1990. с.5-12.

26. Дёч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z преобразования. - М.: Наука, 1971.- 276 с.

27. Езекиел М., Фокс К. Методы анализов корреляций и регрессий.-М.'.Статистика, 1966.- 557с.

28. Ершова B.C.,. Солонин С.В. О наивыгоднейшей скорости полета самолета с учетом ветра. Тр. ЛГМИ, 1968, вып. 34. - С. 102 - 109.

29. Закон Российской Федерации об охране окружающей природной среды от декабря 1991 г.- М., 1992. 64 с.

30. Защита окружающей среды при авиатранспортных процессах/Ред. Ененков В. Г., 2-е изд. М.: Транспорт, 1986. — 198 с.

31. Израэль Ю. Л. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984.

32. Израэль Ю. Л., Назаров И. М., Прессман Л. Я. Кислотные дожди. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.

33. Израэль Ю. Л. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Воениздат, 1984. - 297с.

34. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. Новосибирск.: Наука, 1991.-151 с.

35. Инструкции о порядке рассмотрения, согласования и экспертизы воздухоохранных мероприятий и выдачи разрешения на выброс загрязняющих веществ в атмосферу по проектным решениям" ОНД 1-84 (Госкомгидромет), приложение 6, п.2., 1985. - 167 с.

36. Инструкция о порядке составления, согласования и контроля выполнения годовых планов по охране природы предприятиями гражданской авиации. М.: Министерство гражданской авиации СССР, 1981. - 89с.

37. Исаченко Л.Г. Экологические проблемы и эколого-картографическое картографирование СССР// Изв. ВГО. 1990., т. 122, вын.4. -289 с.

38. Квитка В.Е. и др. Гражданская авиация и охрана окружающей среды. -Киев: Вита школа, 1984.-136с.

39. Кимстон В.Л. и др. Концепция системы экологического мониторинга России. Метеорология и гидрология, № 10, 1992. 134с.

40. Комедников Н.Н. Экология в картах: Аннотированный библиографический указатель карт и атласов / Н.Н. Комедников, А.А. Лютый и др. // Геодезия и картография. 1993. - с. 120 с.

41. Комедников Н.Н. Экологическое картографирование в России / Н.Н. Комедников, А.А. Лютый и др.// Геодезия и картография . 1993. - №9. - с. 12-18.

42. Кочуров Б.И. Экоднагностика и сбалансированное развитие/ Б.И. Кочуров. Москва-Смоленск: Маджента. - 2003. - 384 с.

43. Кузнецов Д.С. Специальные функции. М.: Высшая школа, 1965. - 424 с.

44. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Паука, 1982. - 320с.

45. Маслов В.Л., и др. Размещение приборов контроля окружающей среды в районе аэродрома./Межвуз. сб. научно-методич. трудов "Совершенствование наземного обеспечения авиации". Ч. IV. Воронеж: ВВЛИИ, 2000.-221 с.

46. Маслов В.Л. /В кн. Сазонов Э.В., Турбин B.C., Ус П.Л. и др."Очистка газовых и пылевых выбросов". Воронеж: ВВЛИИ, 2001.-221с.

47. Маслов В.Л. Экологический мониторинг воздушной и акустической сред приаэродромных территорий/ Сб. материалов 59-ой научно-технической конференции СамГЛСЛ. Самара: СамГЛСЛ, 2002. - 217 с.

48. Международная организация гражданской авиации. Комитет по охране окружающей среды от воздействия авиации. Доклад 1-го совещания (Монреаль, июнь, 1986): Документ ИКАО 9499, САЕР/1. Монреаль, 1986. -235 с.

49. Международная организация гражданской авиации. Комитет но охране окружающей среды от воздействия авиации. Доклад 2-го совещания (Монреаль, декабрь,1991): Документ ИКАО 9592, СЛЕР/2. -Монреаль, 1992. 205 с.

50. Международная организация гражданской авиации. Рекомендации, касающиеся деятельности ИКАО в области окружающей среды: Раб. док. 134 сессии Совета ИКАО. C-WP/9375,1991.-е. 1-17.

51. Международная организация гражданской авиации. Международные стандарты и рекомендуемая практика: "Охрана окружающей среды". Приложение 16 к Конвенции о международной гражданской авиации, т. 1, "Авиационный шум", Монреаль, 2-е изд., 1988.- 200 с.

52. Международная организация гражданской авиации. Прогноз развития воздушного транспорта до 2001 года; Циркуляр ИКАО 237-АТ/98. Монреаль, 1992. — 51 с.

53. Мельников Б. Н. Анализ основных результатов и новых направлений деятельности ИКАО в области экологической безопасности воздушного трапспорта.//В сб. научн. трудов "Проблемы безопасности полетов". М.: ВИНИТИ, 1994, №3.-80 с.

54. Мельников Б.Н. Экологические и экономические последствия введения международных ограничений но шуму для реактивных самолетов//Сб. обзорной информации ВИНИТИ. Сер. Транспорт: наука, техника, управление. 1992, №6, с.32 -41.

55. Методы и средства контроля промышленных выбросов и загрязнения атмосферы и их применение. -М.: Воениздат, 1988.

56. Метод определения склонности авиационных тонлив к выбросу загрязняющих веществ при сжигании в камерах сгорания газотурбинных двигателей", утв. ГлавНТУ МГА от 28.12.84 г. М.:ГОСНИИГА, 1984.

57. Методика расчета выброса загрязняющих веществ двигателей основных типов самолетов гражданской авиации. М.: ГОСНИИГА, 1991. - 22с.

58. Методические рекомендации по обеспечению природоохранных требований при проектировании автомобильных дорог в центральной полосе Европейской части России.//ВНИИприроды.-М., 1999.-222с.

59. Мильков Ф.Н. Сельскохозяйственные ландшафты, их специфика и классификация // Вопросы географии. М.: Мысль, 1984, № 124.

60. Мильков Ф.Н. Физическая география: учение о ландшафте и географическая зональность. Воронеж: изд-во ВГУ, 1986. -326 с.

61. Молоканов Г. Ф. О законе управления самолетом, перелетающим из одного пункта в другой в кратчайшее время.— «Изв. ЛИ СССР. Техническая кибернетика», 1966, № 1,с. 161—169.

62. Нормативные данные по предельно допустимым уровням загрязнения вредными веществами объектов окружающей среды. Справочный материал. Санкт-Петербург : АМЕКОС, 1994. 233 с.

63. Об организации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)./ Постановление Правительства Российской Федерации № 177 от 31.03.2003г. -М.: Российская газета, 2003.

64. Об утверждении Положения об осуществлении государственного мониторинга земель. / Постановление Правительства Российской Федерации № 846 от 28.11.2002г. М.: Российская газета, 2002.

65. Общесоюзные санитарно-гигиенические и санитарно-эпидемиологические правила и нормы. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) химических веществ в почве. N506229 91 от 19.11.91.

66. ОНД-86. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. JI.: Госгидрометеоиздат, 1987.

67. ОНД-90. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. Часть 1,2. С. Петербург, 1992 г.

68. Оре О. Теория графов. М.: Гл. ред.физ.-мат.лит., 1968. - 352 с.

69. Охрана окружающей среды: Учеб. для техн. спец. вузов/С.В. Белов, А.Ф. Козьяков и др. 2-е изд., испр. и дои. М.: Высш. шк., 1991. - 319 с.

70. Подольский В.П. Дорожная экология. М.: Союз, 1997. 196с.

71. Подольский В.П., Артюхов В.Г., Турбин B.C., Канищев А.Н. Автотранспортное загрязнение придорожных территорий. Воронеж: ВГУ, 1999-276 с.

72. Подольский В.П. Методика определения коэффициента экологической безопасности//Автомобильные дороги, 1995, №1-2. С. 31-33.

73. Преображенский B.C., Мухина Л.И. Современные ландшафты как природно-антроиогенные системы // Изв. АН СССР. Сер. Геогр. - 1984, №1. с. 19-27.

74. Рабочая методика составления шумовой карты аэропорта. Рига: РКИМГА, 1979.

75. РД 50-210-80. Методические указания по внедрению ГОСТ 17.2.3.02-78.

76. Реймерс. Н.Ф. Словарь-справочник. Природопользование. М.; Мысль. 1990-637 с.

77. Рекомендации но оформлению и содержанию проекта нормативов ПДВ для предприятия/ Госком. СССР по охране природы, М., 1989 г.

78. Руководство по обеспечению безопасности работников гражданской авиации, подвергающихся в процессе труда воздействию электромагнитных излучений радиочастотного диапазона (РЭМБРЧ-89). -М.: Министерство гражданской авиации СССР, 1989.

79. Руководство по контролю загрязнения атмосферы РД 52. 04. 186-89, -М.: Госкомгидромет, 1991.

80. Руководящий документ. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. ОНД-90, часть 1. С.Петербург, 1992. - 99 с.

81. Сборник методических, инструктивно-методических и справочно-ииформационных материалов но проведению оценки воздействия на окружающую среду. Часть 1, 2. М.: 1993.

82. Сборник законодательных, нормативных и методических документов для экспертизы воздухоохранных мероприятий// иод ред.В.П.Антонова. JI.: Гидрометеоиздат, 1986.- 319с.

83. Смирнов В.И., Кожевников B.C., Гаврилов Г.М. Охрана окружающей среды при проектировании городов. Л.: Стройиздат, 1981. - 168 с.

84. Снижение шума самолетов с реактивными двигателями. /Под ред. A.M. Мхитаряна. М.: Машиностроение, 1975.

85. Соколов С.Д. Зеленые насаждения и их размещение на территории жилого микрорайона в связи с формированием оптимального ветрового режима. -Гигиена и санитария, 1970 , № 1.

86. Солонин С.В., Ершова B.C., Киселев В.Н., Мазовер С.И. Вариациоиная задача о минимальном загрязнении окружающей среды воздушным трапспортом//Сб. "Авиационная и космическая метеорология", ЛГМИ, 1979.- 166с.

87. Солонин С. В., Ершова В. С., Мазовер С. И. Определение траектории минимального времени полета самолета методом динамического программирования с учетом сферичности Земли.— «Тр. ЛГМИ», 1971, вып. 42, с. 43-50.

88. Шевелько П.С., Акиндеев А.Е., Брага В.Г. и др. Справочник авиационного техника. М.: Воениздат, 1974. 592с.

89. Статистическое исследование траекторий минимального времени полетов самолетов по воздушной трассе Москва—Хабаровск. — «Тр. ЛГМИ», 1974. вып. 51, с. 174—180//. Авт.: С. В. Солонин, В. С. Ершова, С. И. Мазовср, Р. И. Шамяс.

90. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей./Справочное пособие.//В.З.Бродский, Л.И.Бродский, Т.И.Голикова и др. М.: Металлургия, 1982. - 752с.

91. Указания по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, СИ 369-74, М., 1975.

92. Уорк К., Уорпср С. Загрязнение воздуха: источники контроля. М.: Мир, 1980.-539 с,

93. Федеральная целевая комплексная научно-техническая программа «Экологическая безопасность России» (1993-1998 гг.): / Спец. выпуск-экологической газеты «За зеленый мир», 1993. — С. 3- 14.

94. Цунко И.И. Аэродромы и экология. Авиация и космонавтика, №7, 1993.

95. Шевырев В.Е. Транспорт и его влияние на окружающую среду / А.Б. Власов, A.M. Колесов, Е.Г. Спиридонов // Совершенствование наземного обеспечения авиации: межвузовский сборник научно-методических трудов. Ч. II. - Воронеж: ВВАИИ, 2002. - С. 165-169.

96. Шевырев В.Е. Мониторинг приаэродромных территорий с использованием методов биоиндикации / В.Е. Шевырев // Совершенствование наземного обеспечения авиации: Сб. тез. докл. Всеросс. науч.-практич. конференции. Воронеж, 2003. - С. 56-58.

97. Шевырев В.Е. Экологический мониторинг земель специального назначения / В.Е. Шевырев // Оптимизация ландшафтов и рекреационных зон на зональных и нарушенных землях: Межвузовский сборник. -Воронеж: ВГЛТЛ, 2004. С. 123-125.

98. Шнайдман В.Л., Фоскарипе О.В. Моделирование пограничного слоя и макротурбулентного обмена в атмосфере. J1.: Гидрометеоиздат, 1990.

99. Шум авиационный. Допустимые уровни шума на территории жилой застройки и методы его измерения. ГОСТ 22283-76. М.: Госстандарт СССР, 1977.

100. Barrett М Aircraft, and the global environment. "World Aerosp. TechnoP 92: Int. Rev. Aerosp. Des. And Dev."-London, 1992.- P.32-33, 36-37.

101. Barrett M Aircraft pollution. Environmental impacts and future solutions. WWF Research Paper, 1991. -Юр.

102. Crayston J. ICAO group identiflest environmentaJ problems associated with civil aviation // ICAO Journal., 1992, 17, №8. pp. 4-5.

103. International Air Transport Association. Air Traneport Action Group (ATAG). Environmental Taskek Force (ETAF). Air transport and the environment. Geneva, 1992. —24 p.

104. International Civil Aviation Organization. Committee on Aviation Environmental Protection (CAEP). Environmental activity within ICAO. Information paper CAEP/2-WP/73, 1991. 16 p.

105. Mortimer L.E. Ambitious programme of future work to be undertaken by CAEP//ICAO Journal., 1992, 47,№8. p.6.

106. Smith M.J.T. Evolving noise issue could persist into next century// ICAO Journal.,1992, 47,№8.- pp.11-13.

107. Thame C. European environmental studies focus on impact of engine emissions//ICAO Journal, 1992, 47, №8. pp.7-10.

108. Transportation Noiee Reference Book. Ed by P. M. Nelson. Buttervvorths and and Co. Ltd., 1987.-518 p.

109. Рис. 1. Поле концентраций вредных веществ на технической позиции обслуживания ВС: ir рулящее воздушное судно, V0 скорость и направление ветра, ij. is - месторасположение CHOI 1zz\

110. Масляные Смоченные пористые Тип

111. То же Непрерывная промывка фильтрующих элементов в масле с периодической заменой масла То же Промывка фильтрующих элементов в содовом растворе с последующим замасливанием to Способ регенерацииXej -a1. CJ CO•aосо fclcr1. Ю3 -a5