CC BY
31
УДК 504.05: 504.064
DOI: 10.21209/2227-9245-2016-22-11-52-64
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ГОРОДОВ КОТЛОВИННОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ С МАЛОЙ АТМОСФЕРНОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД
INTEGRATED COMPLEX OF PROTECTION OF THE AIR ENVIRONMENT OF PIT LOCATED CITIES WITH LOW ATMOSPHERIC CIRCULATION IN WINTER PERIOD
Л. П. Щербатюк, Забайкальский государственный университет, г. Чита andrey. shcherbatyuk.63@.ru
A. Shcherbatyuk, Transbaikal State University, Chita, Russia
Рассмотрен вариант построения розы ветров для Читино-Ингодинской котловины, в которой расположен г. Чита, а также карты ареола рассеивания вредных и опасных веществ.
Произведена оценка рисков заболеваний, в особенности онкологических. Определен порядок оценки рисков заболеваемости населения городского округа в зависимости от качества атмосферного воздуха города.
Рассмотрены вопросы разработки экологического паспорта воздушной среды города и районов.
Предложен косвенный метод оценки рисков на основе ранжирования уровня требований. Автором предложен интегральный комплекс инженерной защиты территорий от техноприродных опасностей, состоящий из определенных технических решений: предложен вариант инженерной защиты территорий городов от опасности отработавших газов автомобильного транспорта; рассмотрены вопросы экомониторинга загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами автомобилей, представлена блок схема системы мониторинга; определено, как производить экоаудит состава атмосферного воздуха; показана зависимость выброса окиси углерода в атмосферу от скорости движения легкового автомобиля; показаны результаты оценки влияния растительности на содержание NO* в воздухе и РЬ в пробах мха.
Установлено, что разработка экологического паспорта городов с неблагоприятными географическими условиями должна базироваться на сведениях по управлению качеством окружающей среды, что его основой является система управления рисками техноприродных процессов в городах с развитой транспортной инфраструктурой, основанной на определении интегрального комплекса защиты воздушной среды при негативных социально-экономических последствиях антропогенных воздействий, включающей меры технического, технологического и организационного направлений.
Определено, что управление рисками заболеваемости населения должно начинаться с формирования стратегии в области повышения качества воздушной среды на улично-дорожной сети городов со сложным ландшафтом и неблагоприятными климатическими условиями на основе реализации принципов экологической безопасности населённых пунктов.
Установлено, что в таких случаях необходимо проведение экомониторинга — универсальной схемы информационной системы контроля состояния природной среды, пригодной как для системы в целом, так и для любой геофизической службы, входящей в эту систему гидрометеорологической службы или системы наблюдений загрязнений, что применимо и к экоаудиту
Ключевые слова: роза ветров; ореол рассеивания; вредные вещества; опасные вещества; риски заболеваний; экологический паспорт; интегральный комплекс; воздушная среда; защита; город; экоманиторинг; экоаудит
The option of a wind rose creation for Chita-Ingoda pit in which the city of Chita, and also the cards of areole dispersion of harmful and dangerous substances are located, is considered.
The assessment of diseases risks, in particular of oncological ones, is made. The order of risks' assessment of population morbidity of the city district depending on quality of atmospheric air of the city is defined.
© А. П. Щербатюк, 2016
52
The questions of ecological passport development of the air environment of a city and its districts are considered.
The indirect method of risks' assessment on the basis of ranging of requirements level is offered. The author has offered an integrated complex of engineering protection of territories from the techno-spheric dangers, consisting of certain technical solutions: the option of engineering protection of territories of the cities against the danger of the fulfilled gases of motor transport is offered; the questions of eco-monitoring of pollution of atmospheric air by the fulfilled gases of cars are considered; the flowchart of monitoring system is submitted; it is defined how to make eco-audit of atmospheric air composition; the dependence of carbon monoxide emission into the atmosphere on the speed of the car movement is shown; the results of assessment of vegetation influence on the maintenance of NO * in the air and R in the tests of moss are shown.
It is established that the ecological passport development of the cities with adverse geographical conditions has to be based on the data on quality management of the environment that its basis is the control system of techno-spheric risks processes in the cities with the developed transport infrastructure, based on the definition of an integrated complex of the air environment protection at negative social and economic consequences of anthropog-enous influences including a package of measures of technical, technological and organizational directions.
It is defined that risk management of the population morbidity has to begin with the formation of a strategy in improvement of the air environment quality in a street road network of the cities with a difficult landscape and adverse climatic conditions on the basis of the ecological safety principles realization in the settlements.
It is established that in such cases, it is necessary to carry out eco-monitoring — the universal scheme of an information system of control of the environment condition, suitable both for the system in general, and for any geophysical service, entering this system of hydro-meteorological service or system of pollution observations as well, is applicable also to eco-audit
Key words: wind rose; dispersion areole; harmful substances; hazardous substances; disease risks; environmental passport; integration complex; air environment; protection; city; eco-monitoring; eco-audit
Разработка экологического паспорта городов с неблагоприятными географическими условиями должна базироваться на сведениях по управлению качеством окружающей среды. Его основой является система управления рисками техноприрод-ных процессов в городах с развитой транспортной инфраструктурой, основанной на определении интегрального комплекса защиты воздушной среды при негативных социально-экономических последствиях антропогенных воздействий, включающей комплекс мер технического, технологического и организационного направлений.
Управление рисками заболеваемости населения должно начинаться с формирования стратегии (далее — Методика) в области повышения качества воздушной среды на улично-дорожной сети городов со
сложным ландшафтом и неблагоприятными климатическими условиями на основе реализации принципов экологической безопасности населённых пунктов.
В таких случаях необходимо проведение экомониторинга — универсальной схемы информационной системы контроля состояния природной среды, пригодной как для системы в целом, так и для любой геофизической службы, входящей в эту систему гидрометеорологической службы или системы наблюдений загрязнений.
Это применимо и к экоаудиту — системе повторных наблюдений элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.
Построение «розы ветров» и составление карт ореола рассеяния вредных и опасных веществ. Оценка рисков заболеваний. Разработка экологического паспорта воздушной среды города и районов
1. Построения «розы ветров». По данным предварительно проведенных наблюдений, «роза ветров» строится на уров-
не флюгера (на высоте 10 м), на расстояниях от окружающих предметов, равных их 10...20-кратной высоте. На практике
наиболее часто используется «роза ветров» по среднегодовым наблюдениям, но может быть построена для любого сезона или месяца.
Определение и использование «розы ветров» затруднено в условиях неоднородной подстилающей поверхности, при сложном рельефе, в извилистых речных долинах, где «роза ветров» меняется на разных отрезках долины. В этих случаях возможна корректировка «розы ветров» по данным регулярных аэрологических наблюдений.
Построение «розы ветров» производится в системе географических прямоугольных координат с использованием промежуточных румбов ЮВ-СЗ и ЮЗ-СВ. По данным статистических наблюдений определяется количество штилевых дней в процентах от общего годового баланса дней. Это число указывается в центре координатной системы. Оставшиеся «ветровые» дни разбиваются по восьми направлениям (румбам), и подсчитывается повторяемость ветров каждого направления в процентах от баланса «ветровых дней».
Повторяемость ветра в выбранном масштабе (например, в 1 мм — 0,5 %) отмечается на осях направлений ветров, при этом длина векторов откладывается на направлениях, соответствующих названиям ветров: «северный» — на северном направлении, «северо-западный» — на северо-западном и т.д. Концы векторов соединяются между собой, образуя векторный многоугольник «розы ветров».
Существуют и другие способы изображения «розы ветров»: в виде восьмилучевой звезды либо системы восьми стрелок, сходящихся в одной точке, длины лучей или стрелок которых пропорциональны частоте повторяемости ветров.
2. Составление карт ореола рассеяния вредных и опасных веществ. Обычно «ореолы рассеяния» — изолинии (кривые, соединяющие точки с одинаковыми значениями какого-либо параметра: линии равных концентраций вредных веществ на планах местности, горизонтали на топографических картах для изображения рельефа) вредных веществ около источников выбро-
сов имеют неправильную геометрическую форму, что обусловлено режимом ветров («розой ветров»), влиянием рельефа местности, растительности, характера застройки и других факторов.
Построение «ореолов рассеяния» около автотранспортных магистралей производится прямым или косвенным методом.
Построение «ореола рассеяния» прямым методом. Для этого на изучаемой территории проводится съемка местности, где по определенной сети (например, 50x50 м или иной, в зависимости от масштаба) отбираются пробы грунта или растительности, в которых с помощью химических и спектральных анализов определяются концентрации загрязняющих компонентов. Например, концентрация свинца (в мг на 1 кг почвы).
После того, как в точках опробования территория будет иметь количественную характеристику степени загрязнения, выполняют построение изолиний распределения загрязняющих примесей общепринятым методом линейной интерполяции, поскольку принимается, что закон распределения параметра (концентрации) между соседними точками наблюдений носит линейный пропорциональный характер.
Изолинии отстраиваются через определенные интервалы, кратные 1, 2, 5, 10, 50, 100 и т.д. Для определения положения точек, соответствующих заданному значению отстраиваемой изолинии, отрезки между соседними точками наблюдений делятся на пропорциональные части. Найденные точки искомой концентрации примеси соединяются замкнутыми кривыми изолиниями, в разрыве которых указывается значение параметра.
Построение «ореола рассеяния» косвенным методом по данным площадной съемки местности. Этот метод применяется при отсутствии фактических данных о степени загрязнения территории около источника выбросов.
В фиксированных точках в факеле выброса замеряется загазованность приземного слоя воздуха (мг/м3) по координатным направлениям ветра (З, В, С, Ю).
Известны повторяемость ветров по соответствующим направлениям и их среднегодовая скорость.
Условный показатель степени загрязнения территории К выражается функцией
К=/(с, п, т), (1)
где с — концентрация пыли в приземном слое воздуха, мг/м3;
п — частота повторяемости ветра определенного направления, число дней в году;
т — среднегодовая скорость ветра соответствующего направления, м/с.
Показатель К соотносится с указанными параметрами прямой зависимостью. Тогда, согласно «теории подобия и размерностей», общая функциональная зависимость выразится произведением составляющих элементов
К = с п т. (2)
Принимаем, что частота повторяемости ветров величина безразмерная. Тогда размерность
Таким образом, физический смысл К определяется как масса вещества, выпадающего на 1 м2 поверхности в единицу времени. Очевидно, что чем больше значение К, тем выше степень загрязнения территории. Данный показатель учитывает режим ветра местности и концентрацию примеси в выбросе.
Ущерб здоровью населению города проявляется в виде заболеваний (хронических или острых).
В общем случае показатели ущерба отражают ухудшение состояния здоровья человека и (или) его потомства, нарушение функционального состояния организма, сокращение предстоящей продолжительности жизни.
Одним из показателей количественной зависимости между уровнем здоровья населения и степенью загрязнения окружающей
среды является заболеваемость. В данной методике используются количественный показатель ущерба здоровью — количество и тяжесть онкологических заболеваний.
3. Оценка рисков заболеваний. Оценку рисков заболеваемости населения городского округа в зависимости от качества атмосферного воздуха города выполняют прямым или косвенным методом (рис. 1). Выбор прямого или косвенного метода зависит от целей оценки рисков, имеющегося объема статистической информации и особенностей решаемых задач.
Прямые методы используют статистическую информацию по выбранным показателям риска или непосредственно показатели ущерба и вероятности их наступления.
При наличии статистической информации, достаточной для достижения требуемой точности оценки, значение показателя риска оценивают (прогнозируют), используя в общем случае методы многомерного статистического анализа.
Для обеспечения требуемой точности оценки риска при недостаточности статистической информации используют статистический по объединенной выборке, вероятностно-статистический или экспер-тно-статистический методы. Критерием выбора метода служит относительная погрешность показателя риска, рассчитываемая через квантили распределений, описывающих ошибку как случайную величину, частоту выбранного показателя риска и объем наблюдений.
Если отсутствует статистическая информация о значениях выбранных показателей рисков или требуется установить влияние опасностей на риски (частично решить задачу управления рисками), то расчет рисков проводят экспертными методами. При этом определяют (идентифицируют) опасности, их возможные проявления и последствия проявлений — ущербы здоровью и жизни жителям города и. и вероятности их наступления Р. для дискретных значений ущерба или интервал изменения ущерба и его плотность распределения ^и) для непрерывных значений.
1. Анализ целей, ресурсов, объема информации, особенностей решаемой задачи. 2. Выбор показателя риска и метода (прямой, косвенный) оценки рисков
Прямой метод
Анализ статистической информации по показателям риска
Косвенный метод
1. Выбор, измерение (расчет) показателей отклонения
¡пс1 (Л). 2. Построение функции преобразования Ф (¡пс! (А))
Достаточно для достижения требуемой точности?
Да
Нет
Методы многомерного статистического анализа Методы: статистический по объединенной выборке; вероятностно-статистический; экспертно-статистический; экспертный Методы, использующие функции преобразования
Оценка риска
Рис. 1. Порядок оценки рисков заболеваемости населения городского округа в зависимости от качества атмосферного воздуха города
Fig. 1. The procedure for estimating the population morbidity of the urban district depending on the
atmospheric air quality of the city
Косвенные методы оценки рисков для здоровья и жизни жителей городов используют показатели, характеризующие отклонение существующих (контролируемых)
условий (параметров) от норм (далее показатели отклонения) и имеющие причинно-следственную связь с рисками.
Косвенный метод оценки рисков на основе ранжирования уровня требований
Оценка рисков заболеваний. В основе метода оценки рисков на основе ранжирования уровня требований к качеству атмосферного воздуха в городах с развитой автомобильной транспортной инфраструктурой лежит предположение, что выполнение в полном объеме нормативных требований по ПДК токсичных и вредных веществ автомобильными выбросами не причиняет ущерба здоровью и жизни жителям городов. В этом случае риски минимальны. Чем
больше доля невыполненных требований, тем выше риски.
Поскольку требования, как правило, влияют на риски по-разному, их разделили на группы. Например, государственные нормативные требования, предъявляемые к автотранспортным средствам (АТС, имеющие официальное утверждение — сертификат соответствия), относят к группе обязательных требований. В формуле (4) общее количество таких требований обо-
значено как поо. Требования, не входящие с правовой точки зрения в группу обязательных, но фактически признаваемые таковыми в силу их объективной важности, относят к группе важных. Рекомендации, не являющиеся обязательными, но применение которых желательно для улучшения атмосферного воздуха, относят к группе рекомендуемых. Общее количество важных и рекомендуемых требований обозначены как п и п . Количество выполненных в
св ор
полном объеме обязательных, важных и рекомендуемых требований обозначено как К=$и[(_и)сШ. п и п соответственно.
вв вр
где N — количество дискретных значений возможных ущербов (одного типа, одной размерности) или объединяющих их групп.
Вычисляемое по формуле (6) значение является математическим ожиданием дискретной случайной величины — ущерба здоровью и жизни человека. Если ущерб и является непрерывной случайной величиной, имеющей плотность распределения вероятностей ^и), то риск рассчитывают по формуле
(6)
Каждой группе требований присвоен определенный весовой коэффициент, например, обязательной группе — К1, важной — К2, рекомендуемой — К3, причем К >К >К0. Индекс безопасности И — от-
1 2 3 овр
ношение количества требований, которые выполнены, к общему количеству показателей с учетом их весовых коэффициентов. Данный индекс рассчитывают по формуле
И =
100%.
(4)
Количество групп и весовые коэффициенты выбирают по усмотрению эксперта.
В случае если требования не делят на группы и им не присваивают весовые коэффициенты, то формула может быть трансформируема в простую дробь, в числителе которой находится количество выполненных требований, а в знаменателе — общее количество требований.
Этот метод используют для сравнительной оценки рисков заболеваний от комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Связь индекса И с прямыми показателями риска здоровью и жизни жителя города осуществляется с помощью функции преобразования.
Риск R в общем случае рассчитывают суммированием произведений возможных дискретных значений ущерба здоровью и жизни жителя города и. на вероятность их наступления Р. :
(5)
Интеграл берут по всему интервалу изменения ущерба и.
Характеристики случайных чисел, в том числе значения вероятности и ущерба, как правило, определяют по репрезентативной ограниченной по объему и времени выборке. В этом случае формула (7) приобретает следующий вид:
(7)
где Я' — статистическая оценка риска;
р*— частота наступления и, ущерба здоровью и жизни жителю города.
К таким показателям относят:
— отклонение значений (измеренных или рассчитанных) вредных и (или) опасных факторов (концентрация, доза, уровень и т.д.) от предельно допустимых концентраций, уровней и других известных предельных значений;
— отношение невыполненных АТС нормативных требований охраны окружающей среды к их общему количеству и т.д.
По существующей или построенной функции преобразования (отображения) пространства показателей отклонений на пространство рисков здоровью и жизни, используя измеренные (рассчитанные) значения показателей отклонения 1М(Л.) в качестве исходных данных, определяют значения 1-х показателей риска Ri:
Я=Ф(М(А)), (8)
где Ф — функция преобразования (отображения ) показателей отклонений (Л.) на пространство рисков R.
При построении функции преобразования (отображения) учитывают:
— состояние здоровья;
— заболеваемость с временной утратой трудоспособности;
— биологический возраст в сравнении с паспортным;
— нарушение репродуктивного здоровья и здоровья потомства;
— смертность, недожитие, инвалидность и т.д.
Степень причинно-следственной связи нарушений здоровья (возникновение ущербов и рисков) с показателями отклонений определяют по данным эпидемиологических исследований [Р 2.2.1766-03
Руководство по оценке профессионального риска для здоровья работников. Организационно-методические основы, принципы и критерии оценки].
На основе экспериментальных данных определена эмпирическая функция — вероятность наступления онкологического заболевания населения г. Чита в зависимости от суммарных выбросов загрязняющих веществ всеми автотранспортными средствами (на 100 тыс. человек):
Ш = -123,33-5,4^+198,7 Ц-З 8,73хз-26,15х4, (9)
где СО (Х1), NOx (Х2), СхНу(Х3), бензапи-
рен (Х4).
Разработка интегрального комплекса инженерной защиты территорий от опасностей
Интегральный комплекс инженерной защиты территорий от техноприродных опасностей состоит из следующих технических решений.
1. Способ защиты атмосферного воздуха городов в тёплый период года с помощью строительства — лесотехнических сооружений технологических скверов и парков защитных в пределах нижних точек котловины.
2. Способ защиты атмосферного воздуха городов в холодный период года, основанный на увеличении площади испарения. Пары газа дают возможность запускать двигатель при любых низких температурах.
Деревьями для засадки технологических парков и скверов, обладающими наилучшими показателями по очистке ат-
мосферного воздуха от ТВ и ВВ, являются тополь и сирень, представляющие собой двухуровневую систему, наиболее эффективную в данном случае.
Технологические скверы размещаются также за автомобильными стоянками по розе ветров. Технологических парков строятся два (они выполняют роль аэродинамической трубы). Размещаются они на противоположных окраинах города по розе ветров с подветренной стороны и имеют форму вытянутых прямоугольных лесополос. Первая играет роль естественного пре-градного фильтра для поступающих в город воздушных масс, а вторая исходящих. Также усиливаются лесопосадки газонов улиц, проходящих поперек города, особенно с подветренной стороны (рис. 2).
Экомониторинг загрязнения атмосферного воздуха отработавшими газами
автомобилей
Универсальная схема информационной системы контроля состояния природной среды, пригодная как для системы в целом, так и для любой геофизической службы, входящей в эту систему (гидрометеорологической службы или системы наблюдений загрязнений — мониторинга загрязнений или мониторинга антропогенных изменений в биосфере), представлена на рис. 3.
Поскольку в системе контроля состояния природной среды мониторинг загрязнений является относительно новым элементом, остановимся на нем подробнее; пояснения к универсальной схеме будем давать в основном применительно к схеме мониторинга загрязнений природной среды.
Наиболее универсальным подходом к определению структуры системы монито-
ринга антропогенных изменений природной среды является его разделение на блоки: «Наблюдения», «Оценка фактического состояния», «Прогноз состояния», «Оценка прогнозируемого состояния» (существующие геофизические службы строились по такой же схеме).
В данную схему укладываются все перечисленные блоки (подсистемы). Такой подход изложен ранее.
Далее подробно рассматриваются составные части и блоки системы мониторинга антропогенных изменений природной среды.
Рис. 2. Инженерная защита территорий городов от опасности отработавших газов автомобильного транспорта
Fig. 2. Engineering protection of cities' territories from the danger of the exhaust gases of motor transport
На рис. 3 показаны отдельные блоки описываемой системы, а также прямые и обратные связи между этими блоками.
Блоки «Наблюдения» и «Прогноз состояния» тесно связаны между собой, так как прогноз состояния окружающей среды возможен лишь при наличии достаточно репрезентативной информации о фактическом состоянии (прямая связь). Построение прогноза, с одной стороны, подразумевает знание закономерностей изменений состояния природной среды, наличие схе-
мы и возможностей численного расчета. С другой стороны, направленность прогноза в значительной степени должна определять структуру и состав наблюдательной сети (обратная связь).
Данные, характеризующие состояние природной среды, полученные в результате наблюдений или прогноза, должны оцениваться с помощью специально выбранных или выработанных критериев. Оценка подразумевает, с одной стороны, определение ущерба от воздействия, с другой — выбор
оптимальных условий для человеческой деятельности, определение существующих экологических резервов. При такого рода
Информационная система (мониторинг, аудит)
оценках подразумевается знание допустимых нагрузок на окружающую природную среду.
Управление качеством
Оценка фактического состояния индекса загрязнения и индекса
безопасности по показателям качества воздушной среды
1
Прогноз состояния качества атмосферного воздуха города в зависимости от времени года, количества автотранспорта, административного района города
Оценка прогнозируемого состояния по уровню пяти приоритетных веществ
атмосферного воздуха
Регулирование качества воздушной среды
на основе комбинированных инженерных решений
I
Рис. 3. Системы управления качеством атмосферного воздуха и прогнозирования рисков ущерба здоровью и жизни жителей городов с неблагоприятными географическими условиями
Fig. 3. Control systems for air quality and forecasting risks of damage to the health and life of the inhabitants
of cities with unfavorable geographic conditions
Понятие «мониторинг» применяется для этих целей по двум причинам:
1) более универсальный и привычный термин «контроль» включает элементы управления, регулирования; понятие «мониторинг» соответствует информационной системе, не включающей эти элементы (поэтому «мониторинг» скорее ближе к термину «слежение», однако, по определению автора, включает также оценку и прогноз состояния среды);
2) понятие «мониторинг» получила широкое международное распространение и признание; существуют крупные международные проекты по организации и развитию регионального и глобального мониторинга.
Информационные геофизические системы являются составной частью системы управления, взаимодействия человека с окружающей средой, в том числе системы мониторинга антропогенных загрязнений (системы управления качеством окружающей среды), поскольку информация о существующем состоянии природной среды и
тенденциях его изменения должна быть положена в основу разработки мер по охране природы и учитываться при планировании развития народного хозяйства. Результаты оценки существующего и прогнозируемого состояния атмосферы, в свою очередь, дают возможность уточнить требования к подсистеме наблюдений (это и составляет научное обоснование мониторинга, состава и структуры сети наблюдений).
Наблюдения за состоянием окружающей природной среды должны включать наблюдения за источниками воздействия (в том числе источниками загрязнений), за факторами воздействия (загрязнениями), за состоянием элементов биосферы (откликами живых организмов на воздействие).
Наблюдения могут осуществляться по физическим, химическим и биологическим показателям; особенно перспективными представляются интегральные показатели состояния природных систем.
Вовлечение жителей города в обсуждение результатов в области повышения качества окружающей среды населённого
пункта снижает вероятность возникнове- возможность согласованной с общественно-ния конфликтных ситуаций и открывает стью стратегии экономического развития.
Экоаудит состава атмосферного воздуха
Проблема контроля природной среды, ее состояния приобрела не только геофизический, но и экологический характер.
Состояние природной среды, в том числе атмосферы, подвержено непрерывным изменениям. Эти изменения различны по своей направленности и величине, неравномерно распределены в пространстве и во времени мониторингом антропогенных изменений окружающей природной среды. Экоаудит — это система повторных наблюдений элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями в соответствии с заранее подготовленной программой.
Экоаудит не следует рассматривать как принципиально новую систему наблюдений. Эта система должна явиться частью универсальной системы службы наблюдений и контроля состояния природной среды, опираться на опыт уже существующих
геофизических служб и использовать существующие необходимые элементы этих служб. Таким образом, контроль состояния природной среды в широком смысле слова включает мониторинг состояния среды и регулирование качества среды с учетом геофизических, экологических, экономических и социальных аспектов.
Загрязнение атмосферного воздуха оксидом углерода (96,3 и 88,1 %) практически полностью создается автомобилями, они же играют существенную роль в загрязнении атмосферы углеводородами (64,4 и 79 %), а также оксидами азота (32,6 и 31,7 %).
Характерна зависимость выброса оксида углерода легковым автомобилем от скорости его движения. Наименьшее выделение этого газа наблюдается при скорости движения 70 км/ч (рис. 4).
Рис. 4. Зависимость выброса окиси углерода в атмосферу от скорости движения
легкового автомобиля
Fig. 4. The dependence of carbon monoxide emission into the atmosphere on a car speed
Переобогащение горючей смеси на режиме разгона ведет к увеличению выброса несгоревшего топлива, продуктов его неполного сгорания и окислов азота. Особенно переобогащается горючая смесь на режиме принудительного холостого хода, т.е. при торможении двигателем. В этом случае количество окиси углерода в ОГ может достигать 12 %. Эти процессы происходят в центральной части городов, на перекрест-
ках, при преодолении «лежащих полицейских», в автомобильных пробках. Особенно большая концентрация ОГ наблюдается в холодное время года в регионах с резко континентальными климатическими условиями и горнокотловинным расположением.
Нами проведен анализ данных, полученных посредством двойственной оценки с использованием различных моделей (рис. 5).
Виды моделирования
Математическое и геоинформационное моделирование Выброс ко загрязняющего вещества при движении АТС, - Мь (рис. 6, 7)
Индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) 1-м загрязняющим веществом
автотранспортного средства в зависимости от рельефа местности - J (т) (рис. 6, 7)
Натурное (наблюдения, исследования) и имитационное моделирование
Зависимость изменения концентрации оксидов азота от расстояния до дороги и направления ветра
Изменения потенциала загрязнения атмосферы в г. Чита с прогнозом до 2025 г.
40 60
Расстоянием
1 - ветер перпендикулярно оси дороги, подветренная сторона; 2 - ветер перпендикулярно оси дороги, надветренная сторона; 3 - ветер параллелен оси дороги
ВыЬроса 1-ого компонента вредного воздействия на единицу территории, г/м2 час-1 - ш1 (рис. 6, 7)
Прогноз выбросов в атмосферу загрязняющих веществ до 2025 г.
Качество воздушной среды С (доли ПДК) без применения защитных инженерных сооружений, снижающих техноприродную опасность
антропогенных воздействий (рис. 6, 7)
Влияние зеленых насаждений на содержание оксидов азота:
1 - отсутствие насаждений;
2 - двусторонние посадки
в фитотехнологиче-ском парке
Качество воздушной среды С|2 (доли ПДК) с учётом применения защитных инженерных сооружений, снижающих техноприродную опасность антропогенных воздействий (рис. 6, 7)
Влияние растительности на содержание свинца в пробах мха: 1 - открытая местность;
2 - фитотехно-логический сквер шириной 6 м;
3 - фитотехнологи-ческий парк 80 м2
Рис. 5. Виды моделирования процесса загрязнения атмосферного воздуха выхлопными газами
автомобилей
Fig. 5. Types of air pollution process modeling by the exhaust gases of cars
Выводы, результаты исследования. Таким образом, установлено, что разработка экологического паспорта городов с неблагоприятными географическими условиями должна базироваться на сведениях по управлению качеством окружающей среды, что его основой является система управления рисками техноприродных процессов в городах с развитой транспортной инфраструктурой, основанной на определении интегрального комплекса защиты воздушной среды при негативных социально-экономических последствиях антропогенных воздействий, включающей комплекс мер технического, технологического и организационного направлений.
Определено, что управление рисками заболеваемости населения должно
Список литературы_
начинаться с формирования стратегии в области повышения качества воздушной среды на улично-дорожной сети городов со сложным ландшафтом и неблагоприятными климатическими условиями на основе реализации принципов экологической безопасности населённых пунктов.
Установлено, что в таких случаях необходимо проведение экомониторинга — универсальной схемы информационной системы контроля состояния природной среды, пригодной как для системы в целом, так и для любой геофизической службы, входящей в эту систему гидрометеорологической службы или системы наблюдений загрязнений, что применимо и к экоаудиту.
1. Безуглая Э. Ю., Завадская Е. К. Исследования загрязнения атмосферы и связи с влиянием их на здоровье населения. Современные исследования Главной геофизической обсерватории: к 150-летию со дня основания (юбилейный сборник). СПб.: Гидрометеоиздат, 1999. Т. 1. С. 144—161.
2. Ворожнин В. С. Разработка методики обеспечения экологической безопасности участников дорожного движения (на примере крупного города): автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2014. С. 8—11.
3. Ворожнин В. С. Изучение автотранспортного воздействия на участников дорожного движения / / Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13 (39). № 1 (8). С. 1848—1852.
4. Ворожнин В. С., Маркелов Ю. И. Изучение влияния загрязнения воздушной среды крупного города на участников дорожного движения // Эколого-географические проблемы природопользования нефтегазовых регионов — теория, методы, практика: доклады IV Междунар. науч.-практ. конф. Нижневартовск: Нижневарт. гос. гуманит. ун-т, 2010. С. 221—224.
5. Мониторинг качества атмосферного воздуха для оценки воздействия на здоровье человека // Региональные публикации ВОЗ. Европейская серия, 2005. № 85. 293 с.
6. Медведева М. А. Системный подход к оценке техногенных рисков: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Екатеринбург: ИПЭ УрО РАН. 2005.
7. Трофименко Ю. В., Лобиков А. В. Биологические методы снижения автотранспортного загрязнения придорожной полосы. М.: Информавтодор, 2001. 60 с.
8. Якимов М. Р. Научная методология формирования эффективной транспортной системы крупного города: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. М., 2012. С. 9—25.
9. Potoglou D., Kanaroglou P. S. Carbon monoxide emissions from passenger vehicles: predictive mapping with an application to Hamilton, Canada // Transportation Research Part D. 2005. Vol. 10. P. 97—109.
10. Ashmore M. R., Dimitroulopoulou C. Personal exposure of children to air pollution // Atmospheric Environment. 2009. Vol. 43. P. 128-141.
List of literature_
1. Bezuglaya E. Yu., Zavadskaya E. K. Issledovaniya zagryazneniya atmosfery i svyazi s vliyaniem ih na zdorovie naseleniya. Sovremennye issledovaniya Glavnoy geofizicheskoy observatorii: k 150-letiyu so dnya osnovaniya [Studies of air pollution and their influence on public health. Modern research of the Main Geophysical Observatory: the 150th anniversary of the foundation]. Vol. 1. St. Petersburg: Gidrometeoizdat, 1999, pp. 144-161.
2. Vorozhnin V. S. Development of methods to ensure the environmental safety of road users (on the example of major cities) [Razrabotka metodiki obespecheniya ekologicheskoy bezopasnosti uchastnikov dorozhnogo
dvizheniya (na primere krupnogo goroda)]: Abstract. dis. ... cand. tehn. sciences. Moscow, 2014, pp. 8-11.
3. Vorozhnin V. S. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk (Bulletin of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences), 2011, vol. 13 (39), no. 1 (8), pp. 1848-1852.
4. Vorozhnin V.S., Markelov Yu. I. Ekologo-geograficheskie problemy prirodopolzovaniya neftegazovyh regionov — teoriya, metody, praktika (Ecological and geographical problems of environmental management of oil and gas regions — theory, methods, practice): report IV International. scientific-practical. conf. Nizhnevartovsk: Nizhnevartovsk State Humanit. University Press, 2010. pp. 221—224.
5. Monitoring kachestva atmosfernogo vozduha dlya otsenki vozdeystviya na zdorovie cheloveka (Monitoring of air quality to assess the impact on human health): WHO regional publications. European Series, 2005, no. 85, 293 p.
6. Medvedev M. A. System approach to the assessment of technological risk [Sistemny podhod k otsenke tehnogennyh riskov]: Abstract. dis. ... cand. phys.-math. sciences. Yekaterinburg: IIE UB RAS. 2005.
7. Trofimenko Yu. V., Lobikov A. V. Biologicheskie metody snizheniya avtotransportnogo zagryazneniya pridorozhnoypolosy [Biological methods to reduce vehicular pollution roadside]. Moscow: Informavtodor, 2001. 60 p.
8. Yakimov M. R. Scientific methodology for creating an effective transport system of a large city [Nauchnaya metodologiya formirovaniya effektivnoy transportnoy sistemy krupnogo goroda]: Abstract. dis. ... dr. tehn. sciences. Moscow, 2012, pp. 9—25.
9. Potoglou D., Kanaroglou P. S. Transportation Research Part D (Transportation Research Part D), 2005, vol. 10, pp. 97—109.
10. Ashmore M. R., Dimitroulopoulou C. Atmospheric Environment (Atmospheric Environment), 2009, vol. 43, pp. 128—141.
Коротко об авторе _ Briefly about the author
Щербатюк Андрей Петрович, канд. техн. наук, Забайкальский государственный университет, г. Чита, Россия. Область научных интересов: охрана окружающей среды, загрязнение атмосферного воздуха andrey.shcherbatyuk.63@.ru
Andrey Scherbatyuk, candidate technical sciences, Transbaikal State University, Chita, Russia. Sphere of scientific interests: environmental protection, air pollution
Образец цитирования _
Щербатюк А. П. Интегральный комплекс защиты атмосферного воздуха городов котловинного расположения с малой атмосферной циркуляцией в зимний период // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. 2016. Т. 22. № 11. С. 52-64. DOI: 10.21209/2227-9245-2016-22-11-52-64
