CC BY
100
СЕКЦИЯ №2 ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕГИОНА НА СТЕПЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
В.В. Андронников, к.г.н., доцент, П.Д. Савченко, Военный авиационный инженерный университет
Степень загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами колеблется во времени и пространстве.
Вариабельность концентрации во времени обусловлена прежде всего метеорологическими факторами (направление и скорость ветра, температурная стратификация атмосферы, влажность воздуха), высотой расположения источника выбросов от поверхности Земли. При этом следует учитывать, что способность земной поверхности поглощать или излучать теплоту влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы и приводит к температурной инверсии (отклонение от адиабатности). В инверсионных условиях ослабляется турбулентный обмен, ухудшаются условия рассеивания вредных выбросов в приземном слое атмосферы.
Повышение температуры воздуха с высотой приводит к тому, что, вредные выбросы не могут подниматься выше определенного уровня
2 = 0,61 [ VК/п АТ (6,1/6,2)], (1)
где V - объем уходящих газов в единицу времени; К - коэффициент обмена; АТ - температура перегрева смеси; 6Т/62 - градиент температуры.
Для степени загрязнения атмосферного воздуха имеет значение сочетание инверсий с различными скоростями ветра, в случае достижения максимальных значений при малых скоростях ветра, а также застои и влажность воздуха. Указанные факторы над конкретной территорией меняются на протяжении суток, по сезонам года. Наиболее высокие концентрации вредных веществ наблюдаются при низких температурах в период зимних инверсий при высокой влажности воздуха.
Таким образом, уровень приземной концентрации вредных веществ при одном и том же массовом выбросе может существенно меняться в реальной атмосфере в зависимости от метеорологических условий.
Сочетание природных факторов, определяющих возможный уровень загрязнения атмосферы, характеризуется метеорологическим (краткосрочный прогноз) и климатическим (долгосрочный) потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА). В качестве характеристики устойчивости атмосферы обычно используют высоту слоя перемешивания (ВСП).
106
Уровни ПЗА, ВСП конкретных регионов России устанавливаются по данным мониторинга с информацией о повторяемости приземных и приподнятых инверсий, их мощности, интенсивности; повторяемости застоев воздуха, штилевых слоев до различных высот и др.
Зависимости повторяемости приземных инверсий (Ринв) или застоев (Р3) от повторяемости слабых ветров (Рсл) для Европейской части России имеют вид:
Ринв = 31,4 + 0,29РСТ; Рз = 0,ЗРга - 1,5 (2)
Значения ПЗА на территории России изменяются более чем в 2 раза.
Природно-климатические особенности Воронежского региона характеризуются следующими параметрами.
С точки зрения загрязнения воздуха важным является повторяемость и мощность инверсий, штилей, застоев воздуха.
Наибольшая повторяемость приземных инверсий (30... 50%) наблюдается при штиле. Особенно она велика в период с мая по сентябрь (50...55%), а также при ветрах северного и восточного направлений. В суточном ходе повторяемость приземных инверсий при скорости ветра 0...1м/с (застой воздуха) велика летом в вечерние и ночные часы (24...35%). Днем такие условия практически не наблюдаются.
Повторяемость застойных условий в течение года особенно велика летом - 15... 17%, что создает условия для повышения концентраций загрязняющих веществ в атмосфере города.
Повторяемость приподнятых инверсий при скорости ветра 0...1 м/с велика зимой практически в течение всех суток, летом - в вечерние и ночные часы. Причем, приподнятые инверсии чаще наблюдаются утром и ночью, а приземные - вечером и ночью. В сезонном ходе ночные и вечерние приземные инверсии чаще наблюдаются в теплую половину года, а утренние и вечерние - в холодную.
Таким образом, наиболее неблагоприятные по условиям загрязнения воздуха метеорологические условия, связанные с застоями воздуха и инверсиями, создаются в Воронеже летом, преимущественно в ночные часы при слабых северных и восточных ветрах.
Увеличение количества автотранспорта в последние годы приводит днем в летнее время к дополнительному поступлению в атмосферу вредных веществ, что при высоких температурах и интенсивной солнечной радиации (ясная антициклоническая погода) может стать причиной возникновения фотохимического смога.
Значительная площадь территории города оказывает воздействие на приземный слой атмосферы, изменяя микро- и мезоклиматические характеристики в отдельных районах по сравнению с фоновыми.
Температурные различия в отдельных районах города и в пригороде определяются различием адвекции теплоты, радиационного баланса и теплопроводности подстилающих поверхностей.
Так, из-за значительных площадей территории, находящихся под асфальтом, жилыми зданиями, строениями средние температуры воздуха летом в городе на 1 ...2,5 градуса выше, чем в пригороде. Зимой этому способствует «остров теплоты», формирующийся над городом вследствие сжигания топлива на обогрев жилья, выработку электроэнергии и на привод транспортных средств.
Отмечается существенное различие параметра потенциального загрязнения в разных сезонах года. Зимой при малой повторяемости слабых ветров и увеличении количества осадков метеорологические факторы, способствующие очищению атмосферы, преобладают над факторами, способствующими ее повышенному загрязнению. Летом наоборот создаются наиболее неблагоприятные условия.
Общим для всех сезонов является существенное различие потенциала загрязнения для севера и юга рассматриваемой территории: в северных районах преобладают метеоусловия, способствующие рассеянию примесей, в южных - наоборот их накоплению.
Высокий потенциал самовосстановления атмосферы, трансформация основных компонентов вредных выбросов являются причинами того, что время существования исходных загрязняющих веществ в атмосфере составляет от нескольких часов до нескольких суток, поэтому угрожающие для здоровья людей концентрации этих веществ в открытом пространстве сегодня не наблюдаются.
Список использованной литературы:
1.Андрейчук Г.С. Влияние физических свойств атмосферы на рассеивание окислов азота, выбрасываемых промышленными предприятиями в воздухе // Проблемы контроля и защиты атмосферы от загрязнения. Киев, 1980. Вып.6. С. 20-27.
2. Безуглая Э.Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов. Л.: Гидрометеоиздат. 1980. 184 с.
3. Горелик Д.С., Конопелько Л.А. Мониторинг загрязнения атмосферы и источников выбросов. Аэроаналитические измерения. М.: Изд-во стандартов, 1992. 438 с.
4. Касимов Н.С., Перельман А.И. Геохимические принципы эколого-географической систематики городов // Вест. Московск. ун-та. Сер. География. 1993. №3. С. 16-21.
