Оценка загрязнения воздушной среды выбросами объектов техносферы Текст научной статьи по специальности «Математика»

СЕКЦИЯ № 2 ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ВЫБРОСАМИ ОБЪЕКТОВ ТЕХНОСФЕРЫ

А.С. Артемьев, студент, А.В. Звягинцева, доцент, к.т.н.,

Воронежский государственный технический университет

Моделирование распространения примесей в атмосферном воздухе промышленного города требует комплексного учета многих факторов, влияющих на состояние атмосферы [1].

Целью представляемой работы является исследование метеорологических условий загрязнения атмосферы, а также разработка электронных карт, с помощью которых можно определить ожидаемую концентрацию исследуемых канцерогенов. Объектом исследования выбран город Воронеж.

Моделирование оценки загрязнения атмосферы города промышленными выбросами предлагается проводить на основе географической информационной системы ArcGIS 9.3 с помощью модулей Spatial Analyst и Geostatistical Analyst [2].

Расчет и анализ распространения загрязняющих веществ в атмосфере рекомендуется проводить с учетом параметров источников выбросов и метеорологической обстановки, обработки данных о качестве атмосферы с использованием информации со стационарных постов контроля с возможностью краткосрочного прогноза загрязнения (рис. 1). Для проведения расчетов используется следующая входная информация:

• данные об источниках выбросов (наименование и тип, высота, диаметр устья, скорость выхода и температура газовой воздушной смеси, координаты источника на местности и т.д.) и выбрасываемых ими веществах;

• сведения о постах контроля атмосферы, измеренных на них концентрациях загрязняющих веществ и метеорологических параметрах.

Информация о метеорологических параметрах и концентрациях загрязняющих веществ в атмосфере оперативно поступает в систему по каналам связи из Центра по гидрометеорологии и мониторингу (ЦГМС).

Расчет концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе при выбросе от промышленных предприятий города можно проводить в соответствии с тремя способам задания метеопараметров (скорости и направления ветра, температуры окружающего воздуха): по точным (произвольным) значениям метеопараметров, по интервалам изменения параметров ветра и по значениям метеопараметров, измеренным на стационарных постах или метеостанции. Расчет по третьему варианту, то есть с использованием фактической метеорологической ситуации, проводится по значениям метеопараметров на выбранную дату.

По умолчанию в расчете используются метеопараметры с метеостанции, которая является наиболее репрезентативным местом измерения для всей территории города. Измерения на метеостанции проводятся на высоте флюгера (около 12 метров), а на постах ЦГМС - на высоте 2 м над уровнем земли [2, 3]. Поэтому данные с метеостанции наиболее репрезентативны для расчетов рассеивания, в то время как на измерения на постах оказывает влияние прилегающая городская застройка и локальная турбулентность (местный ветер).

Для расчетов могут использоваться данные о количестве выбросов любых загрязняющих веществ (например, СО, ^Оу, И23, БО2, пыль), зафиксированных системами непрерывного контроля и учета выбросов. При этом информация, поступающая на вход системы, предварительно собирается от газоанализаторов и расходомеров и обрабатывается в системе производственных агрегатов в ходе технологического процесса на соответствующую дату. В случае отсутствия нужной информации на анализируемую дату расчет выбросов проводится по значениям соответствующих ПДВ на основе исходной инвентаризации в базе данных.

При работе в географической информационной системе доступны свойства всех объектов карты (источников, постов и расчетных точек). Кроме того, система предоставляет возможность рассчитать вклады источников выбросов в расчетную концентрацию в любой точке местности. Расчетная концентрация от выбранных источников может быть сопоставлена с измеренной концентрацией на постах ЦГМС и, в результате, определена разница и процент вклада источников в месте расположения постов.

Для выявления аэросиноптических условий, способствующих накоплению в атмосфере примесей, а также приводящих к самоочищению атмосферы, использовались следующие источники: приземные карты погоды; карты барической топографии; данные о загрязнении атмосферы; дневники погоды. Приземное содержание примесей практически по всей территории города чаще всего характеризуется четырьмя элементами: пыль, оксид углерода (СО), диоксид серы (БО2), диоксид азота (Ы"О2) и их суммарное содержание. В работе использовались данные пяти пунктов наземных наблюдений за загрязнением воздуха в Воронеже, характеризующие содержание в приземном слое примесей практически по всей территории города по следующим элементам: РЬ (пыли), СО (оксиду углерода), БО2 (диоксиду серы), КО2 (диоксиду азота), N0 (оксиду азота), НСНО (формальдегиду), СбИ50Н (фенолу), КН3 (аммиаку), (саже) и их суммарному содержанию. Для расчетов использовались только четыре элемента: РЬ, СО, БО2, КО2, имеющие наибольшие концентрации в атмосфере. Данные о загрязнении собраны за 2002 - 2004 г.г. в сроки 7, 13, 19 часов [4].

На рис.1. приведен пример модели возможного загрязнения атмосферы на территории города Воронежа. Построение распределения загрязнений (с анализом средних концентраций и превышений по каждому направлению ветра) за любой период времени по данным каждого поста контроля атмосферы позволяет оценить, факел какого промышленного предприятия оказывает наибольшее влияние на загрязнение атмосферы в районе расположения поста. Расчет коэффициентов, характеризующих качество атмосферного воздуха по данным за любой период времени одного либо всех постов контроля атмосферы, по одному либо всем ве-

ществам, позволяет оценить качество атмосферного воздуха в районе города, прилегающем к конкретному посту, либо по всей территории города.

Рис.1. Модель распространения примесей в атмосфере

Список использованной литературы:

1. Приваленко В.В., Домбровский Ю.А., Остроухова В.М и др. Эколого-геохимические исследования городов Нижнего Дона. Ростов н/Д, 1994. 268 с.

2. Корчагин Д.В. Моделирование распространения примесей от выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в атмосфере г. Липецка // ArcReview. - №4 (31). - М.: ООО «Дата+», 2004. С. 5.

3. Руководство по прогнозам загрязнения воздуха. Л.: ГМИ, 1993. 104 с.

4. Долженкова В.В., Звягинцева А.В. Прогнозирование влияния промышленных выбросов объектов техносферы на загрязнение окружающей среды: материалы одиннадцатого международного научно-практического семинара «Практика и перспективы развития партнерства в сфере высшей школы», Таганрог: Изд-воТТИ ЮФУ, 2010. Кн.3. №10. С.125 - 130.