Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Статистическая структура полей концентраций твердых примесей в атмосфере большого города

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Статистическая структура полей концентраций твердых примесей в атмосфере большого города"

Одесский гидрометеорологический институт

На правах рукописи

ПОЛЕТАЕВА Лариса Николаевна

УДК 551.510.42:519 ;2

СТАТИСТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОЛЕЙ КОНЦЕШРАЩЙ ТЗЕРДЫХ ПРИМЕСЕЙ В АТМОСФЕРЕ БОЛЬШОГО ГОРОДА (НА ПШЕРЕ г. ОДЕССЫ)

11.00.09 - метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Одессч - 1990

Работа внполнена б Одесском гадрометеорологическом им ти ту та.

• Научный доководитель - канадца? географических каух,

доцент Лоева Й.Д.

Официальные оппонента: доктор физико-математических наук, профессор Морачевский В.Г.

хавдвда» географических каух, доцент Дуров В .В.

Ведущая организация - ЛешшградскаВ гидроматеороЕОГкчгсюй ИКСГИтут

Залита диссертация состоятся - II октября 1980 г. в И .00 часов на заседания специализчзовашого совета К 068.04. Ш. в Одесском гидрометеорологическом институте по адресу: 270016, г. Опасса - 16, у*.Дюа®ская, 15, ОПШ

С диссертацией можно ознакомиться в бибиютоке Одесского гидрометеорологического института.

Автореферат разослан

сентября 193С г.

Учешй секретарь впецимкаироэаныого совета х.г.н., доцент =

Н.С. Хобода

ощля хараюшсша работы

Актуальность темы. В последки® десятилетия по мере роста городов,- развития промшлешости, сельского хозяйства все чаще возникавт экологические ситуации, представляющие опасность для здоровья и кизни людей.

В целях ограничения негативных антропогенных воздействий на природную среду в .СССР принят ряд законов и постановлений.

'.'■' Вопрос о чистоте атмосферного воздуха занимает важное место в системе .охраны природной среды крупных городов. Одесса имеет существенное отличие от других городов с миллионным населением, так как наряду с: развитой промшшекностьв здесь имеется широкая сеть санаторно-курортных и других оздоровительных уч-ре?кдений. В настоящее врет воздушный бассейн Одессы, загрязняет десятки т::сяч автомобилей, более 200 промышленных предприятий, спиле 600 мелких котельных, значительное количество частных домов 'с печньм. отохше'ниём v другие источники неорганизованных выбросов.' $йзикэ-географическое. тодожсн'/,s Одессы, специфика размещения на тёрриторш! города про№й1ле:-1ньк зон, особенности . развития в'расс^шриваемом регионе атьгасф'еркых процессов не способствуют быстрому рассеяний загрязнят;!«: вецеств. fia сессии Верховного Совета УССР Одесса ьазгана среди II городов Украины " с- иайбойыай«- уровне»: эагряайеши- атмосферы".; в связи с этим воэ-никает настоятельная необходимость, разработки мероприятий, направленных на защиту от: загрязкенш вреднши веществами воздушного; бассейна города. Одним из них является оптимальное регулировало режима работы основных источников загрязнения атмосферы/^и небМГопрдатньЕс метеорологических условиях.; При этом большое значение имеет' достоверность прогноза уроки загрязне-Н!1П аплосферы. • Реаение перечиолерчк; задач базируется на. детальном изучении особенностей загрязнения атмосферы и распределения вредщ^с прийесей в конхфетном регионе." ■ ; Цэдьэ работи; является изучение; пространственно-временных особенностей распределения концентраций твердых примесей в ат- . посфвре:г. Одессы. в соответствии с поставленной цельи исследований решались следующие -задачи:

- исследовать статистическуа однородность исходных рядов даиних измерений концентраций пыли я сажи в атмосфера города;

- проанализировать статистические свойства эт;а рядов;

- ввделить районы города, однородные по уровню и характеру загрязнения атмосферы'Твердыми примесяю*.;

- определить особенности загрязнения воэдушого бассейна г. Одессы при различных направлениях переноса воздушных масс;

- исследовать тенденции изменения во времени концентраций твердых примесей в различных районах города;

- изучить статистическую структуру полей концентраций твердых примесей.

Фактический материал и методика исследований. Поставленные в работе задачи решались методами математической статистики, в том числе: исследования законов.распределения и однородности рядов случайных величин, анализа нестационарных случайных последовательностей, изучения 'статистической структуры случайных.полей. В качестве исходных данных использованы результаты измерений концентраций пыли и сади на сети контрольно-замерных постов (КЗШ Госкомгидромета г. Одессы за 14-летний период инструментальных наблюдений (1976-1989 гг.), синхронные им данные метеорологических и аэрологических наблюдений Одесской гидрометеорологической обсерватории. При анализе использованы приземные синоптические и кольцевые нарты погоди.' аа упомянутый вше период.

Достоверность полученных результатов обосновывалась путем. , определения точности оценок статистически::: параметров и провар- . ки соответствующих статистических гипотез.;

Научная новизна. В соответствии "с решением поставленной задачи выдвигаются следующие положения. ;отраяаюар!0 результаты, полученные лично автором к представляющие предает зая^игы:

- выделены районы города,, ''однородные по 'уровни. и динамике''■ загрязнения атмосферы; >•; '■•■■•'• •

- установлены особенности временной, изменчивости концентраций твердых' прм-есей в атмосфере города при определенных , характеристиках состояния пограничного слоя атмосферы; ; :

- определены законы распределения концентраций шли и сати ,: и на их основе получены вероятности, различии:ровней загрязнения атшсферы ингредиентами; ; •

- с учетом направления переноса воздушных масс установлены, особенности статистической структуры временных рядов и полей концентраций твердые примесей ьа террритории города. ';. ■'■..■:

Практическая ценность. Диссертационная работа является самостоятельной частью исследований, выполняемых по решению Одесского городского Совета народных депутатов Одесским гидрометеорологическим институтом по тема: "Исследовать особенности загрязнения вредными примесями воздушного бассейна г. Одессы и разработать методику прогноза уровня загрязнения атмосферы" ($ гос.. регистрации 01860030033). Результаты работа использованы при разработке проекта целевой региональной научно-технической программы рационального использования природных ресурсов, воспроизводства и сохранения окружающей среды в народнохозяйственном комплексе Одесской области "Экология-2005".

Материалы исследования могут быть использованы Одесским областным комитетом по охране природы при разработке норм ВДВ, установления штрафных еаЯ$р1Й за загрязнение атмосферы, а также в дальнейших.исследованиях с целью построения методик прогноза уровней загрязнения атмосферы города, а также моделей оптимального регулирования режима работы основных источников загрязнения атмосферы. .

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и положительно оценены на отчетных конференция": по итогам научно-исследовательской работы Одесского гидрометеорологического института в 1985-8? годах, на конференциях молодых ученых и специалистов в ГГО им. А.И. Еоейкова в 1985 и. 1986 гг., на конферзнции студентов и молодых ученых по физике к химии нижней тропосферы в Ленинградском государственном, университете в 1988 г., на Всесоюзном совещании "Состойни§ и охрана воздушного бассейна курортных районов" в г. Кисловодске в 1989 г., на У1 съезде Географического общества УССР в 1990 г.

• 'Публикаций. Но теме диссертации опубликовано семь научных работ. ■ .

.Объем и Структура работы. Диссертация'состоит из введения, 4 глав и заключения. Общий объем работы - 194 страницы, в том числе 51 рисунок и 29 таблиц.

; СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении •раскрывается актуальность ^емы, изложены цели и задачи работы, кратко сформулированы основные положения, ,

представляющие предмет защиты.

Первая глава представляет собой, главным образом, обзор литературы, посвященной исследований условий накопления и рассеяния вредных примесей в. атмосфере. В ней рассматриваются происхождение твердых примесей атмосферы, типы источников техногенных выбросов пыли и сажи, влияние орографии и метеорологических условий на уровень загрязнения воздушного бассейна большого города, приводятся критерии опасности загрязнения атмосферного воздуха пылью и сажей (ПДЮ.

Во второй главе излагаются результаты исследования законе* распределения концентраций пыли и сажи, что позволило выявить основные особенности загрязнения воздушного бассейна г, Одессы твердыми примесями. Г.ревде всего представлена характеристика расположения КЗП города и основных источников промышленных выбросов. Приведен макет кодирования синоптической ин$орыаЦш , который учитывает направление воздушного перекоса, барическое образование и наличие метеорологических явлений, оказывающих наибольшее влияние на рассеяние и накопление примеси (осадки, туман, бриз). Рассчитаны повторяемости соответствующих типов переноса при циклонической и антициклонической кривизна изобар. Наибольшую повторяемость имеют ветры с С, СЗ составляющей при циклонической кривизне Изобар <28 %) и малоградиентные барические поля (21 %).

Сформированы ряди среднемесячных значений концентраций пыли и сажи на отдельных КЗП города, С помощь» критерия Виякоксо-на проведено исследование однородности как внутри каждой статистической совокупности, так и меаду рядами. .

Установлено, ч.а перенос ряда КЗП привел к нарушению статистической однородности рассматриваемых рядов-концентраций. С учетом этого вывода проведено районирование Одессы по степени загрязнения атмосферы тверддои примесями и выявлены особенности распределения вредных примесей в то* или ином районе города. По уровню и характеру запыленности атмосферы выделено четыре однородных района, а по саже,- три; По наличия в воздуха пыяи' и сажи наиболее чистой является прибрежная к/рорткал аока (район I). Далее по направлению на запад и северо-запад концентрации твердых примесей возрастают (район 3 и.4 - здпь находится основная промышленная глицрдкь города).

Была проведена аппроксимация эмпирических распределений средн~месячных концентраций пыли и сажи для каждого района теоретическими функциями распределения из семейства кривых Пирсона. Сто позволило подучить основные закономерности статистической -структуры рядов концентраций ингредиентов, в том числа вероятности превышения ПДК^, ЦПКСС.

Закономерности распределения пыли в атмосфере Одессы хорошо прослеживаются по полям средних концентраций, модальных значений и их вероятностей, которые были-построены с учетом направления переноса воздушных масс.

Установлено, что поля модальных значений и особенно.их вероятностей существешо разл!тются при га^ ветра. При малоградиен-ных барических полях отмечаются высокие модальны" значения концентраций пыли, причем они равновероятны (25-30 %) практически на всей территории города. При С, СЗ ветрах (со стороны промышленной зоны города) ложбина невысоких вероятностей модальных значений сориентирована по ветр". Здесь' . часто могут отмечаться концентрб'рш существенно вше модальных. _

Проверка статистической однородности меаду концентрациями твердой примеси за отдельные месяцы года позволила выделить два сезона, условно названные» "теплым" и "холодным*. По пыли-к теп-лоцу периоду относятся месяцы с апреля по октябрь, а к холодно мУ - с ноября по март; по саже - соответственно: Май-сентябрь и октябрь-апрель. Учитывая ввделенше сезоны, по среднесуточным концентрациям пыли и сажи рассчитаны статистические характеристики, построены гистограммы, подобраны теоретические ф/нкции' распределения, а тахжо рассчитаны вероятности превышения кон- " центрациями твердых примесей ПД^р и ЦДКСС. В диссертационной работе показано, что запыленность атмосферы города в теплый период года всегда превышает ПДКСС» а б 50 % сцучпев даже ДПКур. В холодный сезон запыленность атмосферы ниже. Загрязнение атмосферу сажей с мая по сентябрь никогда не превышает ШЯ^р и лишь в 34 % случаев концентрация сажи выше ПДКС2. В холодный сезон в связи с вводом отопительных систем концентрация саля в воздухе растет. Вероятность превыиеьотя ПДК^ - '66 а ПЯ^ - 16 %.

Третья глава посвящена анализу чрэмечних рядэь среднемесячных концентраций пыли и.саяи в различных районах города за период 1976-1989 гг. Поскольку исследуемые ряда являются неста-

ционарнши, они были подвергнуты процедуре сглаживания с целью гзидедения детерминированной основы процесса. Сглаживание осуществлялось с использованием максимальной периодичности скрытой в исследуемом процессе. Выявленные с помощью преобразования фурье периодичности для обоих ингредиентов составляют порядка '12 месяцев, что соответствует годовьм колебаниям концентраций твердых примесей, которые накладываются на трендсгвую компоненту.

Для временного хода концентрации пыли в атмосфере города характерно повышение уровня запыленности до 2980-1981 гг., а (затем резкое снижение во всех районах города. Наряду с определенными мероприятиями по зайдете воздушного бассейна от промышленных выбросов, основная причина такого резкого скачка в загрязнении воздуха пылью заключается в том, что с октября 1981 г. осуществлялся перенос ряда КЗЦ на новое место. Концентрации пыли на перенесенных КЗП стали значительно ниже. Таким образом, с переносом цунктов измерений произошла потеря информации о состоянии воздуха в районах города с наибольшим количеством пыли. :

В пос; здние 6 лет уровень запыленности в промышленной части города стабилизировался, и даже имеется тенденция к его снижению в 1968-69 гг. Если до 1981 г. кенцентрацйи пыли в южной части города превышали загрязнение центрального района, то с 1981 г. картина диаметрально изменилась. В последние 5 лет запыленность этих двух районов меняется синхронно: минимум в 1987 г. и небольшей рост в 1988-1989 гг.

Наиболее чистой является прибрежная курортная зона. Однако и здесь с 1983 г. можно проследить тревд в сторону увеличения загрязнения.воздуха пылью.

' Анализ детерминированных основ временных рядов концентрации сажи Позволил также установить наличие тревдов. Уровень загрязнения воздуха сажей возрастал до зимы 1979-198С гг., . а затем снизился почти в 2 раза. Начиная с 1981 г. прослеживается небольшой тренд в сторону увели"ения примеси. Особенно отчетливо он проявляется в районе Припортового завода и в прибрежной курортной зоне города.'

. Путем исключения детермш фованной составляющей из исход-• ного случайного процесса образованы ряды квазистационарных приращений концентрации пыли и сапи, по которым построены корреляционные функции. В рядах среднемесячных концентраций твердых примесей корреляциоюйя связь затухает ужена 1-2 шаге до цуле-

вых значений, а затем через .11-12 месяцев возрастает до ИкСъ) = 0,3*0,4. Такой вид корреляционных функций подчеркивает, что даже в случайной компоненте хорошо прослеживается годовой ход концентраций твердых примесей.

Уровень загрязнения определяется ко' только наличием потен-циалыых источников загрязнения, но я в большой мере термодинамическим состоянием пограничного слоя атмосферы. Условия переноса и диффузии примеси определяются режимом ветра, термической стратификации атмосферы, наличием ряда атмосферных явлений.. Тредстмляет-«ояьеой^интерес вопрос о' том, в какой мере связаны ?ассь!Отренные выше особенности временного режима концентраций •шли и сажи в воздушном бассейне город? с характеристиками ' . пограничного слоя атмосферы.

Сравнение детерминированных составляющих концентрации ьн-¡и и повторяемости слабого ветра позволило прийти к вывода, что >ни хорошо согласуются между собой как по трендовш .кекгонентам, ■ак в по максимумам и минимумам в годовом ходе. Наибольшие кон-, (ентрацин пыли наблюдались именно- тогда, когда отмечались мак- • :шальные повторяемости слабых ветров, т.е. в 1980-1981 гг.

Слабые ветры часто сочетаются с приземными инверсиями, [а детерминированной оск ве повторяемости приземных инверсий ;орошо'выражен тренд в сторону увеличения повторяемости ночных [риземных инверсий в период с 1976 по 1986 г. Наиболее мощные шерсти с интенсивностью около 2 °С в ночной срок, и около I °С дневной отмечались з 1962 г. С 1984 г. до конца рассматриьае-ого периода прослеживается тенденция к увеличению мощности и нтенсивности ночных и дневных инверсчй. Для Одессы ке хчр&к-ерны приземные инверсии при ветрах с восточной составляющей, .е. направленных о моря. На ветры других румбон приходится О % повторяемости приземных инверсий.

Сочетание двух таких неблагоприятных для рассеяния приме-ей условий, как штиль и приземная инверсия (условия застояв, среднем за год по данным ст. Одесса, обе., отмечается лить 2 % случаев. По мере продвижения вглубь территории повторяв-ость застоев растет. Уже на ст. Одесса АМСГ максимум аастоза остигает 20 % и приходится ка мзй-июнь. Зо вреионнси ходе ко-ичество застойных явлений з Одгзссе уменьшалось с 1976 по Эг/В год, далее возрастало" и- достигло максиьуна лет см 1960 го-

да, а к 19году количество застоев уменьшилось.

Поскольку отмечается хорсшеесогласование максиг.умов концентрации пили, повторяемости слабых ветров, приземных инверсий и застойных явлений, то можно сделать вывод, что больщую • часть пыли в Одессе составляет пиль техногенного происхождения. В пользу этого факта свидетельствуют резкие различия меаду концентрациями пыли в промышленных зонах города и прибрежных районах, а 1 шже не слишком глубокие' минимумы запыленности атмосферы в зимнее время, когда почэа находится в увлажненном или замерзшем состоянии.

На высокие концентрации сажи в холодный период года большое -влияние оказывают приподнятые инверсии, поскольку зимой к низким выбросам (автотранспорт) добавляются высокие перегретые выбросы (котельные и печные трубы, пр ш-яленные источники). Этот вывод подтверждает совпадение положения на оси времени максимумов и минимумов в детершшровашйи составляющих-концент рации сажи и повторяемости приподнятых инверсий. Увеличению общего уровня концентрации сажи, наблюдавшемуся в период с 1976 по 1980 гг., соответствует увеличение об-его уровня повторяемости приподнятых, инверсий, их мощности и интенсивности. Совпадают всплески концентраций сажи и повторяемости приподнятых инверсий в конце 1983 - начале 1984 гг.

Важным фактором, оказывающим влияние на формирование уровня загрязнения воздуха, является бриэовая циркуляция. Анализ концентраций пыли и сажи в дли с бризом показал, что вероятности превышения ими ВДКСС в большинстве районов города близки к 100'%, Значительное чи«п дней с бризом сопровождается концентрациями пыли, превышаюс^аш ПДй^р. Во второй половине дня с бризом концентрации твердых примесей обычно уменьшаются.

Четвертая глава содержит результаты статистического анализа полей ко лцентраций врзднцх примесей атмосферы города."

Было проведено исследование.особенностей статистической : структуры введенного Л.Р. Сонькйным показателя фонового загрязнения Р .Повторяемость пониженного фонового загрязнения в Одессе несколько больше по сравнению со средними условиями боль- • того города, рассчитанными для 10 больших городов СС Р. Однако'в Одессе значительно большими являются повторяемости высоки/ фонорых .сойцеьтраций твердого аороэоля, особенно сажи (30 56).

Проанализирован годовой ход средней по городу концентрации твердых примесей (Q), среднего показателя Р , показателя P¡¡ пр высоком уровне загрязнения атмосферы к его повторяемости, а также теснота корреляционной связи между указанными вше параметрами. .

Параметр фонового загрязнения Р характеризует одновременные изменения концентрации примесей над всем городом и определяется влиянием метеорологических условий. В работе показало, что высокие ¿ровни.запыленности чаце всего связаны с ветром северного и северо-западного направления а тылу циклона или восточной, северо-восточной части антициклона, а также со слабиш ветрами в малоградиентном барическом поле. В годовом ходе при ветрах с северной составляющей Р может достигать значений 0,5 и более в декабре, феврале, мае, августе и сентябре.

В теп-.ый период года в мало градиентных барических полях Р часто 'превышает G,o, что связано с высокой повторяемостью ветра со скоростью 0-1 м/с, а весной л осенью в 'гаком барическом поли формируются прлземные и низкие приподнятые клверсии. При ветрах, имеющих южную и восточную составляющую (со стороны моря), такле отмечаются шсокке уровни, загрязнения атмосферы пылью в . бризоеый период года (апрель-октябрь).

Для сажи характерна Р^ 0,5 для периода с сентября по апрель при северных, северо-западных ветрах и при слабых ветрах ь малоградаентном барическом поле.

показатель Р дает представление лишь об о(Цей тенденции загрязнения воздушного бассейна города в целом, а не п различных его районах. Исследование пространственной структуры концентраций пыли и саки состояло в том, что по исходным рядам с учетом направления переноса воздушных масс строились матрицы корреляций отдельно для теплого и холодного периода года.- В холодное время года абсолютно преобладающими являются ветры с северной составляющей. С этими ветрами на город переносится пыль с основной промышленной площадки города. lía., следствие, вас^ ше корреляции концентрации пкли наблюдаются практически к . всей территории города. Ветер с моря способствует очг-.ению района, расположенного к востоку и северо-востоку от центра города ^ В теплый период года при северных , северо-западных ветрах поле

концентрации пыли является менее однородным, чем в холодный. При малоградиентном барическом поле пыль не может распространяться далеко от источника, поэтоцу корреляция уменьшается достаточно быстро во всех направлениях.

Что касается сажи,'то в холодный период года наиболее загрязненным является самый южный в городе КЗП 19, расположенный ня пересечения магистралей с интенсивным движением автотранспорта. При преобладающих северных, сезеро-западных ветрах зона высоких корреляций простирается с севера т юг, т.е. совпадает с направлением основных автоаддгистралсй города. Очаг повышенных корреляций в северной части города отражает влияние расположенных здесь промышленных предприятий. В теплый период года структура полей корреляции концентрации сами практически не меняется, что можно объяснить увеличением ин;енспвиости движения автотранспорта на фоне усиливающегося влияния турбулентной дифг^узии примеси.

В целях ко1щентрации информации о пространственной и временной структур« полей концентраций твердых примесей производилось их разложение по естественным ортогональным.функциям (е.о.ф.). Дня этой цели решалась полная проблема собственных значений.

Установлено, что вклад в суммарную дисперсию полей концентрации пыли и сада первых трех главных компонент составляет 73-87 %, причем на дисперсию первой главной компоненты приходится около 50 %. Для пыля в холодный период года доля дисперсии первой главной компоненты достигает 73 %, а наиболее существенная информация содержится в первых двух главных компонентах полей концентрации примеси.

В холодный период поле.первой е.о.ф. характеризуется небольшими градиентами, Направленными от прибрежных районов в сторон/ основных источников пыли, размещенных в западном и северном промышленных районах. Пространственные изображения вторых ' е.о.ф. при изменении направления воздушного переноса значительно различаются. Если при северных, северо-западных ветрах поле второй е.о.ф. достаточно гладкое, то при потоках с моря (В, СВ) нулевая изолиния второй е.о.ф. отделяет районы, находящиеся в противофазе по характеру загрязнения: прибрежную зону' и промышленные районы. ; ,.■;■'■ '.'•.:•■■'...ч

■Оснсвнсе отличие первой е.о. теплого сезона состоит в том, что область с наибольшей учтенной дисперсией занимает всю .*-;

западную промышленную часть города и направлена своим гребнем к востоку. Значительно большими являются градиенты, поскольку поля концентрации пыли э теплый период менее однородны. Поля второй е.о.ф. отражают влияние направления переноса на поле концентрации примеси. При северных, северо-западных ветрах полоса высоких учтенных дисперсий сориентирована по ветру, а при малоградиентном барическом поле практически надвсей территорией города (за исключением иурортной зоны) создаются благоприятные условия для накопления пыли в воздухе. ■

Как.для теплого, так и для холодйого периодов поля первой е.о.ф. концентрации сажи имеют вид полосы повышенных значений, располагающейся вдоль западной части города и ориентированной с севера на юг. Положение оси э.того гребня включает в себя западный промышленный район и основные транспортные магистрали.

В холодный период года при ветрах с моря (В, СВ) поле второй е.о.ф. представляет собой обширную глубокую ложбицу ориентированную по направлению .преобладающего воздушного потока с северо-востока на юго-запад. В противофазе ей находятся лишь северо-западный, западный и южный районы города. Цулевая изолиния ограничивает ту больщую часть города, на уменьшение концентрации сажи в воздухе которой оказывают влияние потоки, направленные со стороны моря. При ветрах С, СЗ четверти загрязняющее действие северо-западного промышленного района проникает далеко на. восток, достигая района железнодорожного вокзала.

. В теплый период года при малоградиентном барическом.поле по. пространственному изображению второй е.о.ф. можно проследить очищающее воздействие бризовой циркуляции в прибрежных районах.

Таким образом, метод разложения на е.о.ф. позволил выделить главные факторы, формирующие поля концентраций твердых примесей, в г. Одессе. Это, прежде всего, особенности расположения промышленных площадок, как основных источников антропогенной нагрузки, а также .преобладающее направление воздушного переноса.

Для каждой .примеси проведено сравнение временного хода фоновых показателей/загрязнения а_.лосферы, таких как Р , средняя суточная по городу концентрация 0. , с временным ходом первых двух главных, компонент , Детерминированные составляющие временных рядов, этих характеристик подучены методом сглаживания.с помощью косту,-фильтра с периодом, равным 365 дням. Показано, что наиболее информативной обобщенной ха-

рактеркстикой полей концентрации пыли и сажи являются их первые. главные компоненты. Они хорошо отражают описанные ранее максимумы и минимумы загрязнения атмосферы города твердыми примесями. Совпадают также их трендовые компоненты. Коэффициент учитывает влияние на формирование полей преобладающего направления циркуляции в пограничном слое. В пользу этого говорит тот фант, что максимумы ка« дпя пыли, так и для сажи отмечается зимой, когда велика повторяемость ветров со стороны промышленной зоны, т.е. с западной и северной составляющей.

Рассмотренные обобщенные характеристики полей концентраций твердых примесей показывают, что при построении прогностических статистических моделей для твердых примесей в качестве предик-танга наиболее целесообразно рассматривать первые главные компоненты полей их концентраций.

В заключение приводятся основные выводы:

1. На основе 14-летних рядов среднесуточных концентраций пыли и сажи вьщелен статистически однородоый период по уровню и динамике загрязнения воздушного бассейна г* Одессы: с1982 по 1987 год. Анализ пространственной однородности временных рядов среднемесячных концентраций примесей показал, что сажа распределяется пс территории города более равномерно, чем пыль.

По уровню загрязнения атмосфера сажей выделено три группы статистически однородных КЗП, а по пыли - четыре. Уровень загрязнения воздушного ^рссейна города твердыми примесями возрастает по мере удаления от побережья вглубь территории.

2. Для эмй:т?ических рядов концентраций твердых примесей, относящихся к каждому из вццеленных районов, подобраны теоретические функции распределения из семейства кривых Пирсона, которые позволили рассчитать вероятность превышения ПДК^р и ПДКСС. Так, в центральном и промышленном районах города запыленность всегда превышает ПДКос и соответственно в 36 % и 53 % случаев может превысить ДДК^р. Загрязнение воздуха сажей меньше более однородно. За исключением прибрежной зоны на остальной территории города концентрация сажи в 63-79 % еду чаев может пре выпить ПДКСС и крайне редко - ( 4 3 %).

3. Проверка гипотез о статистической однородности рядов среднесуточных концентраций ингредиентов для,всех месяцев показала наличие деух периодов однородности, услочно названных .

"теплым" и "холодны:«". Теплый период для пыли: апрель-октябрь, для сажи: Mat,-сентябрь. Для теплого и холодного периодоь подобраны законы распределения среднесуточных концентраций твердых примесей и определены вероятности превышения ПДКСС и ПДК,^^. В теплый период года концентрации пыли превышают 1ТДКсс~е iOO % случаев, а ЦЩСур - в 50в холодный соответственно-е 80 и 36 % случаев. НаибольЕие вероятности превышения концентраций сажи ДЩ отмечаются в холодный период года: 66 % (ПДКСС) и 16 % (ПДК,^). В теплый сезон концентрации сажи могут превышать лишь '■. пдасс1(34 %).

4. Сглаживание временных рядов концентраций ингредиентов • для выделенных районов позволило получить их детерминированные . основы, состоящие из трендов и долгопериодных колебаний. Детерминированные составляющие можно разделить на 2 части. Первая -рост уровьл загрязнения атмосферы во всех районах города (мак- • сииум запыленности - летом 1980 и 1981 гг., сажи - зимой 1980 г.), Вторая - резкое уменьшение уровня загрязнения воздушного бас-: -сейна обоими примесями (câi.jfl - почти в 2 раза). Как пс саз ала проверка соответствующих статистических гипотез, резкий скачок загрязнения вниз можно объяснить переносом ряда КЗЛ в 1981 г.

на новое место. В результате произошла потеря информации о* наиболее высоких концентрациях твердых примесей.

5. Детерминирование составляющие временных рядов кроме трендов содержат колебания с периодом около 12 месяцеч. Таким образом»; проявляется хорошо выраженный годовой ход концентраций пыли и сажи, обусловленный влиянием погодных условий.*.

Среди метеорологических параметров, оказывающих Наиболь- ' шее влияние га загрязнение пограничного слоя воздуха, опроде- ■ лявщими являются режим; ветра и температурная стратификация.. Дня Оделен характерна большая повторяемость слабых ветров и хорошо развитая в теияай период года бризозая цлрц/лдакя. Анализ •концентраций пнли и Ъажи о дин с бризом показал¡ что вероятности превышения иметсреднесуточкых ПДК в большинстве районов города близки к ÍC0 %. Значительное число дней с бризами сопро-погдается концентрациями пыли, превышающими ПДК^р. . /

: Гоцозил ходом. обладают пор теряем ост моэдость и интсн- ' ии5н0сть приземных инверсий, повторяемость застойных галт;/.й. Последняя экачшельно различается в прибрежной и Солее удаленной от берега частях города. Если ч лрибрекной зоне ока состав-

ляет всего Ь% и приходится на январь, то по мере удаления от берега происходит увеличение повторяемости застоя до 15-20 %. В годовом ходе максимум повторяемости условий застоя приходится на май-июль.

• ■ 6. Общее представление о загрязнении воздушного бассейна города тзерднми примесями в целом дает параметр фонозого загрязнения Р . Анализ Р иоказал, что дня Одессы характерна значитель но .большая повторяемость высоких уровней загрязнения-атмосферы твердым аэрозолем по сравнению со средними условиями большого города. Особенно это характерно для сажи.

Показатель Р мало зависит от колебаний выбросов отдельных источников и определяется, главным образок, влиянием метеорологических условий. Наиболее часто высокие уровни запыленности в Одессе связаны с ветром северного и северо-западного гаправлений в тылу х^клона или восточной, северо-восточной части антициклона, а также со слабыми ветрами переменных.направлений в ыалогра-диентном барическом поле. Очевидно, с инверсиями адвектиЕного характера связаны частые повышения запыленности воздуха & переходные сезоны при ветре восточной и южной четвертей горизонта. В йризэвый период-года при ветрах с моря отиечаатся значения Р , преьвшащие 0,6.. ■ ' .

Высокие фоновые значения концентрации сажи могут отмечать ея в холодный период года при различных направлениях ветра,, а в теплый период - в основной, при северных и сеЕвро-западкых потоках, что связано, прежде всего, с особенностями распрложения в городе промышленной площадки,'

7. Корреляционные функции, построенные по квазистационарным приращениям исследуемых временных рядов среднемесячных концентраций пыли к сажи, показывают, что корреляционная связь между элементами рада, затухает достаточно быстро (на 1-2 шаге), а ватеа возрастает, через 11-12. месяцев ( ^(т)« 0,2*0,4). Таким образом, для случайной составляющей процесса характерны годовые колебания, обусловленное, главным образом, турбулентностью, интенсивность которой в среднем носит также сезонный.характер.

8. Анализ матриц корреляции показывает, что для концентраций аши структура гфостранстве>шых корреляционных связей в боль-¿пой' -»¿ое эавириг от времени года и типа атмосферных, процессов. ,

3 холодный период (нояфа^рт) . .1юле корреляции отражает ьали—

:чт тесных статистических связей меэду концентрациями пыли в различных районах города. В теплую половицу года (апрель-сентябрь) корреляционная связь быстро затухает с расстоянием. Таким образом, в холодный период года.структура полей концентраций пили-в атмосфере является более однородной. Происходит либо накопление пыли во всех районах города, либо очищение воздуха .при смене воздушных масс, например, при прохождении атмосферных фронтов.

В теплый период Года большую роль играет турбулентность, конвекция и особенно бризовад циркуляция, под действием которой возникают неоднородности в полях концентраций пыли в воздушном бассейне города. _ ,

Фориа полей корреляции концентрации сажи в меньшей степени зависит от времени года. Посколыд'. большей вклад в загрязнение воздуха саяей вносит автотранспорт, как в теплый, так и в холодный период высокие корреляции вытягиваются, в общем, с севера на юг, то есть вдоль направлений основных автомагистралей.

. 9. Цутем ортогонального преобразования полей концентраций пыли и саги посредством собственных векторов матриц ковариации выделены наиболее крупномаситабные составляющие случайных полей" ингредиентов. Установлено, что для всех полей концентрации пыли и сажи в целом дисперсии первых трех главных компонент исчерпывают 73-87 % суммарной дисперсии поля. При стол ка дисперсию первой, главной компоненты приходится во все месяцы 'около:50 суммарной ' дисперсии полей твердых примесей. Отсюда следует,^то наиболее ^существенный вклад в формирование полей концентраций ингредиентов ■ вносит, каибочев крупномасштабная составляющая, которую можно- . рассматривать как некоторую фоновую для всего города компоненту.'

. Вторая главнал.компонента отражает влияние направления пзреноса на структуру полей концентраций твердых примесей. Указанные особенности статистической "структуры проявляются ецз в большей мерз, когда поля:концентраций ингредиентов группируются по периодам и направлениям -переноса. В зтом случае еще,значительное возрастает роль.наиболее крупномасштабной ксипскентъ^ особенно для концентрации пыли п холодный период, Когда преобладают ветры северной четверти, сочетающиеся превдущестье'"НО с устойчивой стратификацией приземного слоя воздуха, В теплый периодуяеля-1 чисается роль второй главной компоненты, отраасасщей дачанику перераспределения: концетрации пыли в воздухе на территории го-

■рода под влиянием усиливающегося турбулентного обмена. Статистическая структура полей концентрации■ сана мало зависит от времени Ьсда. В большей мере она определяется типом.атмосферных процессов.

10. К настоящему времени, таю-л образом, а г, Одессе сло-гжилось крайне неблагоприятное санитарно-гигиеническое состояние атмосферного воздуха, которое продолжает ухуд^ться. Такое положение обусловлено наличием мощного промышленного потенциала города, большим парк ты. автотранспорта, условиями подстилающей поверхности и характернши для Северо-западного Поичерноморья . циргуляционнши условиями, способствующими частоцу. накоплению . вредных примесей в приземном слое атмосферы.

Одним из методов улучшения состояния воздушного бассейна при создавшемся потенциалё источнй«о_ загрязнения является регулирование вредных выбр зов' при неблагоприятных для рассеяния прймеси метеорологических условиях. Разработка такой стратег.:« должна базироваться на достоверном прогнозе озадаемого уровня загрязнения атмосферы. Поскольку coctояние воздушного бассейна в различных районах города не цдентич.ю, то прогнозировать целесообразно не фоновые п. тзатели Р- , И, а поле;загрязнения, обязательно учитывая направление переноса воздушных масс.

ПО ТЕИЕ.ДИОСЕРТАЦИИ оштамкшш СЛВДШр: РАБОТЫ:

. I. Особенности распространения видных пршесей .:о территории города Одессы // Сборник'трудов конференции молодых учет ных-и специалистов ГГО им. А.И. Воейкова. - I9S5. — Дап. в ИЦ ВНИКШИ. МЦД-14.11,85. - I? 622-ш. - 10. с. (в соавт, с Е.Г. Владимировой). :

■ 2. Расчет суммарного загрязнения, атмосферы г. Одессы и разработка методов прогноза высоких уровной концентраций .// Отсчет о НИР (эаключ.) /ОГШ, ГПР 01830071035, шв. А'< 0206003049 1985, ВН'Щентр, н.р. Лоева И.Д. - 167 с.. (в соавт. с B.C. Паи роцкой, И.Д. Лоевой, H.H. Пераведеицеаой, Е.Г. Владимировой).' .

. ' 3* Прос.транственно~вр$иенное распределение вредак лрггмо-сей в атмосфере, города Одессы // Сборник трудов конференции -' .молода ученых и. специалистов ГГО .им. А .И. Воейкова. - Дел . 'в »Щ 0Н1®Ш ад 6.03.87. - № 622-гм» - Ö с. (в соавт. с Е.М.Гон сиоросской, Е.Г; Владимировой)*.

А. исследовать особенности зглрязаеппя вридииин пршесямн воздушного бассейна г. -Одессы, и разработать иетсдяку прогноза уровня загряз ¡енкя атмосферы // Отчет о ШзР (иршех}точ.)/ CWi, !р ГР CIL5G030C33, шв. « 02Б90024340, ГЗЬЬ, Ьи'ПЩситр, it.p. i-оева «1.Д. - IL0 с. (з соавт. с И.Д. Лоеьой» Е.Г. Ь^ади-мирэвой, П.П. Лерегеденцевай, л.А. Савельевой, Т.А.Гарабаяий).

5. Состояние вездуаисго бассейна г. Одессы а условия рассеяния npiaiecit в прибрежной зоне Западного Причерноморья // Состояние и охрана возданного бассейна курортных районов: Тезисы декл. Бсесэзз.ч. совещ. 10-13 атреля ISfc9 г. - Кис.юн^дск, 1Г05. - С. 23 (в соавт. с И.Д. Хоезой, L.F. Владимировой).

5. Климатические условия рассеяния вредных пркыссеП ь северо-западном Причерноморье. // Сучасн1 гесграф1чн1 проблема Укра1нсько1 PC?: Теги доп. У1 зЧзду ГеографГ-июго тав^риства УРСР. -Ки1в, 1990. - С. 276-277 (в соаьт. с И.Д. ЛоевоЙ, П.И. ¡¿ельниксы).

7. Характерные особенности полей загрязнения атаосфери г. Одессы // Сучасн! географ!чнГ проблеми Укра1нсько1 PCP: Тези доп. У1 зЧзду Географ1чного товарлства УРСР. - Ки1в, I99C. -С. ^5-296 (в соавт. с И.Д. Лоевой, Е.Г. Владимировой, Т.А. Га-рабааиЯ).

Пввя.« печет»3.09. а°г. Форш т Я)х84 1Л8. "

0ДП.О1Я. l.On.a. Зама M. S233. Т«ра* 1П0»гз. i ортмографвя Оавосюго <*тготагрМ>»з тт,пехМ>3. Л«аяжа 49.