CC BY
0
Оценка влияния рассеивающей способности атмосферы на её загрязнение, на примере городов Ижевск и Хабаровск
Е.В. Дахова, А.И. Лукьянов, С.И. Тукмачёва Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск
Аннотация: В статье проведена сравнительная характеристика городов Ижевск и Хабаровск по разным критериям, проведена оценка качества атмосферного воздуха по индексу загрязнения атмосферы (ИЗА) и его динамика, рассчитан усовершенствованный показатель рассеивающей способности атмосферы (УМПА). По большинству показателей города очень похожи и сопоставимы, за исключением выбросов от стационарных источников, которые в Хабаровске выше в 3-4 раза. УМПА города Ижевска соответствуют зоне с благоприятными условиями для рассеивания примесей, однако показатели близки к границе данного критерия (УМПА > 3,5), в городе Хабаровске благоприятные условия рассеивания примесей. Это объясняет почему при многократно превышающих выбросах, ИЗА в обоих городах находятся на сопоставимых уровнях. Ключевые слова: индекс загрязнения атмосферы, усовершенствованный показатель рассеивающей способности атмосферы, загрязнение, атмосфера, устойчивое развитие.
Из всех сред, подвергающихся техногенному воздействию, наиболее нестабильная, сложная в оценке, и представляющая дальнейшую нагрузку для иных сред - является воздушная среда. Качество атмосферного воздуха напрямую влияет как на компоненты естественных экосистем, так и на здоровье человека. По данным ВОЗ, качество атмосферного воздуха напрямую влияет на процент заболеваемости и смертности по группе сердечно-сосудистых, респираторных, онкологических болезней. Данный риск обусловлен воздействие твердых частиц (РМ 2,5 и РМ 10) и химических соединений агрессивной природы, таких, как кислотные оксиды [1]. В частных случаях стоит упомянуть о чрезвычайно опасных веществах (1 класс опасности), например, таких, как бенз(а)пирен.
Исследование качества атмосферного воздуха в среде населенных пунктов является актуальным вопросом современной экологии, как на внутренне российском уровне, так в международном сообществе. Данные исследования проводятся чаще всего для двух направлений применения, это комплексное и устойчивое развитие территорий (строительство, урбанистика,
транспорт, развитие промышленного сектора) [2 - 4], или для решения существующих проблем качества окружающей среды [5 - 8].
Цель данной работы - провести сравнение качества атмосферного воздуха и метеорологических показателей в городах Ижевск и Хабаровск, через анализ данных по индексу загрязнения атмосферы (ИЗА) и усовершенствованному показателю рассеивающей способности атмосферы (УМПА).
Для проведения исследования был сделан анализ официальных данных на основе изучения Государственных докладов о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации, г. Хабаровск, г. Ижевск за период 2014-2022 года (Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Хабаровского края, Государственные доклады Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации), проведены расчеты показателей: усовершенствованного метеорологического потенциала самоочищения атмосферы и коэффициента самоочищения атмосферы. Данные города были выбраны в связи с тем, что они разобщены территориально, имеют различия в уровне промышленности и городской инфраструктуре, и относительное сходство в количестве населения и климатическом составляющей.
Далее приведена сравнительная характеристика городов на основании данных государственных докладов и информации из открытых источников (табл. 1).
Как видно из сравнения, города очень похожи и сопоставимы, за исключением выбросов от стационарных источников, которые в Хабаровске выше в 3-4 раза, что связанно с типом промышленных источников и наличием систем пылегазоочистки.
Для сравнения степени загрязнения атмосферы были рассчитаны ИЗА по утвержденной методике (Приказ Минприроды России от 17.02.2022 N 106
"Об утверждении методики определения высокого и очень высокого загрязнения атмосферного воздуха"), результаты представлены на рис. 1, 2.
Таблица № 1.
Сравнительная характеристика городов Ижевск и Хабаровск
№ Характеристика Ижевск Хабаровск
1 Площадь, км2 316,6 389, в том числе на правобережье 230 и на левобережье 159.
2 Климат Умеренный континентальный климат, но с более мягкими зимами и более прохладным летом. Среднегодовая температура, 2,9 °С. Умеренный континентальный климат с холодной зимой и теплым летом. Муссонная дальневосточная область. Среднегодовая температура, 2,2 °С.
3 Рельеф Находится на всхолмленной равнине, окруженной лесами и озерами. Расположен на равнине вдоль реки Амур, окруженной горами и лесами, присутствует холмистость.
4 Численность
населения в 2022 620591 617168
году, человек
5 Выбросы от стационарных источников за 2020 -2022 год. 2020 - 10573 т/год, 2021 - 15077 т/год, 2022 - 11318 т/год. 2020 - 39759 т/год, 2021 - 38414 т/год, 2022 - 42279 т/год.
6 Количество
автотранспорта на 1000 чел. (по данным 299,4 272,5
2019 года).
Показатель ИЗА рассчитывается как сумма пяти наибольших парциальных индексов, являющихся суммой среднегодовых значений концентраций (в долях ПДК, с соотнесением класса опасности каждого загрязняющего вещества с классом опасности диоксида серы) пяти загрязняющих веществ, которые вносят наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха города.
и
В соответствии с существующими методами оценки, уровень загрязнения считается низким при ИЗА от 1 до 4, повышенным от 5 до 6,
высоким - от 7 до 13, очень высоким при больше или равном 14.
/1 4
/ с )
7 \ ......й ^^ X (
4 4
3 2
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023
ГОД
Рис. 1. - Уровень загрязнения воздуха в Ижевске
12
0
2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023
ГОД
Рис. 2. - Уровень загрязнения воздуха в Хабаровске
ИЗА в Хабаровске и Ижевске сопоставимы, и в последние годы относятся к высокому уровню загрязнения, в 2022 году в Ижевске к очень высокому уровню. При этом выбросы от стационарных источников в Хабаровске в несколько раз выше. Для оценки влияния климатических
факторов использован метод на основе усовершенствованного показателя рассеивающей способности атмосферы, разработанный ФГБУ «СибНИГМИ», на основе анализа и обобщения существующих методов оценки рассеивающей способности атмосферы [9, 10]. Показатель УМПА рассчитывается по формуле:
УМПА = К + К + Косад где Kt - коэффициент теплообеспеченности; Kv - коэффициент ветра; Косад - коэффициент осадков.
На основании методики проведены расчеты с применением Excel, исходные данные взяты из Свода правил СП 131.13330.2020 "СНиП 23-0199* Строительная климатология". Промежуточные и итоговые результаты сведены в табл. 2.
Таблица № 2
Расчётные коэффициенты и УМПА
Рассчитанный коэффициент Ижевск Хабаровск
Кг 1,67 1,47
К 0,58 2,60
Косад 1,3 1,69
Усовершенствованный метеорологический потенциал самоочищения атмосферы (УМПА) 3,55 5,76
Коэффициент самоочищения атмосферы (К), как 1/УМПА 0,28 0,17
УМПА города Ижевска соответствуют зоне с благоприятными условиями для рассеивания примесей, однако показатели близки к границе данного критерия (УМПА > 3,5), в городе Хабаровске благоприятные условия рассеивания примесей. Это объясняет, почему при многократно превышающих выбросах, ИЗА в обоих городах находятся на сопоставимых уровнях. Индекс УМПА может быть использован при комплексной оценке территории, изучении условий для устойчивого развития и определения
промышленного потенциала для развития, без ущерба для качества атмосферного воздуха.
Литература
1. Загрязнение атмосферного воздуха (воздуха вне помещений) // Всемирная организация здравоохранения. URL: who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health
2. Хаймин Д.И., Шеина С.Г. Территории комплексного устойчивого развития в г. Ростов-на-Дону // Инженерный вестник Дона, 2022, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2022/7590
3. Пасько Е.А., Шеина С.Г. Экологические технологии при строительстве студенческих кампусов // Инженерный вестник Дона, 2023, №11. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n11y2023/8783
4. Ибрагимова А.А., Шагидуллин А.Р., Габдрахимова В.А., Шагидуллина Р.А., Шагидуллин Р.Р. Пространственно - дифференцированная оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха стационарными источниками в г. Казани // Российский журнал прикладной экологии. 2021. №3 (27). URL: cyberleninka.ru/article/n/prostranstvenno-differentsirovannaya-otsenka-urovnya-zagryazneniya-atmosfernogo-vozduha-statsionarnymi-istochnikami-v-g-kazani
5. Yavuz, V. An analysis of atmospheric stability indices and parameters under air pollution conditions. Environ Monit Assess 195, 934 (2023). doi.org/10.1007/s10661-023-11556-4
6. Zhu, T., Tang, M., Gao, M. et al. Recent Progress in Atmospheric Chemistry Research in China: Establishing a Theoretical Framework for the "Air Pollution Complex". Adv. Atmos. Sci. 40, 1339-1361 (2023). doi.org/10.1007/s00376-023-2379-0
7. Hong, W.Y. Meteorological variability and predictive forecasting of atmospheric particulate pollution. Sci Rep 14, 14 (2024). doi.org/10.1038/s41598-023-41906-8.
M Инженерный вестник Дона, №8 (2024) ivdon.ru/ru/magazine/arcliive/n8y2024/9434
8. Бронский B.A., Солопова B.A., Хисанова Э.Р. Влияние медно-серного комбината на повышение индекса загрязнения атмосферы (ffîA) г. Mедногорска // Инновационная наука. 2020. N°4. URL: cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-medno-sernogo-kombinata-na-povyshenie-indeksa-zagryazneniya-atmosfery-iza-g-mednogorska.
9. Mорозов A.E., Стародубцева Н.И. Mетеорологические условия и загрязнение атмосферы: учебное пособие // Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, 2020, 128 с.: электронный. URL : core.ac.uk/download/pdf/333550323.pdf.
10. Помеляйко И.С. Aнализ экологического состояния ряда природных сред отдельных городов РФ // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология, 2018, M 2, С. 61-73.
References
1. Zagryaznenie atmosfernogo vozdukha (vozdukha vne pomeshcheniy) [Atmospheric air pollution (outdoor air)]. URL: who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health
2. Khaymin D.I., Sheina S.G. Inzhenernyj vestnik Dona, 2022, M4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2022/7590
3. Pas'ko E.A., Sheina S.G. Inzhenernyj vestnik Dona, 2023, M11. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n 11y2023/8783
4. Ibragimova A.A., Shagidullin A.R., Gabdrakhimova V.A., Shagidullina R.A., Shagidullin R.R. Rossiyskiy zhurnal prikladnoy ekologii. 2021. M3 (27). URL: cyberleninka.ru/article/n/prostranstvenno-differentsirovannaya-otsenka-urovnya-zagryazneniya-atmosfernogo-vozduha-statsionarnymi-istochnikami-v-g-kazani
5. Yavuz, V. Environ Monit Assess 195, 934 (2023). doi.org/10.1007/s10661-023-11556-4.
6. Zhu, T., Tang, M., Gao, M. et al. Recent Progress in Atmospheric Chemistry Research in China: Establishing a Theoretical Framework for the "Air Pollution Complex". Adv. Atmos. Sci. 40, 1339-1361 (2023). doi.org/10.1007/s00376-023-2379-0.
7. Hong, W.Y. Meteorological variability and predictive forecasting of atmospheric particulate pollution. Sci Rep 14, 14 (2024). doi.org/10.1038/s41598-023-41906-8.
8. Bronskiy V.A., Solopova V.A., Khisanova E.R. Innovatsionnaya nauka. 2020. №4. URL: cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-medno-sernogo-kombinata-na-povyshenie-indeksa-zagryazneniya-atmosfery-iza-g-mednogorska
9. Morozov A.E., Starodubtseva N.I. Meteorologicheskie usloviya i zagryaznenie atmosfery: uchebnoe posobie. [Meteorological conditions and atmospheric pollution: a textbook]. Ural'skiy gosudarstvennyy lesotekhnicheskiy universitet. Ekaterinburg, 2020. 128 p.: elektronnyy. URL: core.ac. uk/download/pdf/333550323. pdf
10. Pomelyayko I.S. Geoekologiya. Inzhenernaya geologiya, gidrogeologiya, geokriologiya, 2018, № 2, pp. 61-73.
Дата поступления: 24.06.2024 Дата публикации: 3.08.2024
