Тема: Картографирование источников загрязнения атмосферы

 

Цель работы: научиться экологически грамотно и географически корректно представлять данные о техногенных воздействиях на атмосферный воздух.

 

Материалы и оборудование: данные о выбросах загрязняющих веществ по городам региона, таблица величин ПДК основных загрязняющих веществ, контурная карта территории региона, калькуляторы, чертежные инструменты.

 

Теоретический материал

Атмосферный воздух представляет собой сложную систему, находящуюся в тесном взаимодействии с подстилающей поверхностью, почвами, водными объектами, а также солнечным излучением. В атмосферном воздухе под действием внешних и внутренних факторов постоянно протекают гидродинамические, тепловые, электромагнитные, химические и фотохимические процессы, от которых зависят физические параметры и химический состав воздуха.

Картографирование загрязнения атмосферы складывается из:

– картографирования потенциала загрязнения атмосферы;

– картографирования источников загрязнения;

– картографирования уровней загрязнения.

С эколого-гигиенической точки зрения наибольший интерес для картографирования представляют следующие характерные уровни загрязнения атмосферного воздуха:

– средний годовой (многолетний) уровень, который формируется при наличии динамического равновесия между эмиссией и рассеянием атмосферных загрязнений;

– уровень загрязнения, складывающийся при сочетании обычного режима работы предприятий - источников загрязнения атмосферы, и неблагоприятных для рассеяния метеоусловий (5% повторяемости, согласно действующей системе экологического нормирования);

– уровень загрязнения, который может возникнуть при аварийном выбросе от потенциально опасного объекта при определенных заданных (обычно неблагоприятных) метеоусловиях; фактически существующий текущий уровень загрязнения.

Картографирование потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА) проводится на основе данных стационарных метеорологических наблюдений, в мелких и средних масштабах. Величина ПЗА показы­вает, во сколько раз средний уровень загрязнения атмосферного воздуха в конкретном районе, с определенной повторяемостью неблагоприятных для рассеивания примесей метеорологических условий (НМУ), будет выше или ниже, чем в некотором другом районе, принятом за эталон.

Поскольку состояние атмосферы претерпевает как внутри-, так и межгодовые изменения, различают климатический и метеорологический потенциал загрязнения атмосферы. Климатический ПЗА отражает среднюю повторяемость и степень выраженности НМУ, определяется исходя из средних многолетних характеристик и яв­ляется стабильной характеристикой.

Метеорологический потенциал загрязнения атмосферы (МПА) определяется конкретными метеоусловиями и постоянно изменяется. Поскольку климатический и метеорологический потенциалы загрязнения атмосферы обладают повсеместным распространением и характеризуются количественно, для их картографирования используется способ изолиний.

Климатический потенциал загрязнения атмосферы зависит от основных климатических параметров, определяемых за длительные промежутки времени. Для расчета климатического ПЗА требуются данные аэрологических наблюдений, выполняемых в весьма ограниченном числе пунктов.

Картографирование источников загрязнения атмосферы проводится на основе данных инвентаризаций, статистической отчетности об объемах выбросов и обобщающих материалов. Данные инвентаризаций получают при разработке материалов экологического нормирования (тома ПДВ предприятий, материалы ОВОС) на генеральных планах предприятий, в масштабах 1:500-1:5000. При этом показывается плановое положение источников выбросов, включенных в инвентаризацию, и их номера по списку. Характеристика источников (наименование, удельные выбросы отдельных ингредиентов в г/с, режим работы источника) дается в табличных материалах и исполь­зуется для расчетов рассеяния максимальных разовых выбросов.

Картографирование уровней загрязнения атмосферы выполняется для разных временных интервалов.

Долговременное (осредненное за длительный период) загрязнение воздуха может быть охарактеризовано по прямым или косвенным данным.

Число постов в городах зависит от их населения и объемов промышленных выбросов и составляет от 1 до 10-20. Из-за ограниченности числа постов при картографировании по прямым данным интерполяция выполняется схематично, практически без учета планировочной структуры городов. Необходимо также отметить, что сопоставление характеристик загрязнения по разным постам не всегда бывает корректным вследствие разнообразия условий размещения постов. Посты могут размещаться вблизи предприятий и промышленных зон, на автомагистралях, в жилых и зеленых зонах и т.д., причем количество функциональных зон каждого типа намного превышает число приуроченных к ним постов. Это позволяет решить задачу получения общегородских характеристик, дифференцированных по функциональным зонам, но делает весьма проблематичной возможность интерполяции между постами. Расстояние между постами в городах обычно бывает порядка километров, и функциональные зоны между ними сменяют друг друга неоднократно.

Косвенными данными, позволяющими оценивать долговремен­ное загрязнение воздуха, являются материалы лихеноиндикации, а также результаты картографирования загрязнения почв. Твердые вещества, загрязняющие почвы, и газообразные соединения, загрязняющие атмосферу, часто выделяются из одних и тех же источников.

Кратковременное загрязнение воздуха при неблагоприятных метеоусловия контролируется в крупных городах значительно более полно, чем долговременное, так как на решение этой задачи направлены подфакельные наблюдения и. контроль санитарно-защитных зон предприятий. Обобщение материалов подфакельных и ведомственных наблюдений позволяет охарактеризовать кратковременное загрязнение воздуха при НМУ в крупном масштабе, по прямым данным. При этом важнейшее значение приобретает анализ условий возникновения высоких концентраций поллютантов, а также картографирование этих концентраций и условий их возникновения.

Неблагоприятные для рассеяния выбросов метеоусловия могут формироваться как в городе в целом, под воздействием макроме-теорологических процессов, так и на локальных участках вследствие влияния мезо- и микрометеорологических процессов.

В первом случае определяющими факторами являются повторяемости приземных и приподнятых инверсий, слабых ветров, зас­тоев воздуха, туманов, составляющие в совокупности потенциал загрязнения атмосферы. Наличие этих условий приводит к формированию над городом шапки загрязненного воздуха, в пределах которой перепады концентраций относительно невелики.

Во втором случае речь идет о локальном повышении приземных концентраций при опасной скорости ветра, величина которой растет по мере удаления от источника загрязнения. В зависимости от скорости и направления ветра зоны максимальных приземных концентраций от конкретных источников постоянно смещаются. Положение точки по отношению к источникам загрязнения атмосферы определяет, какое сочетание скоростей и направлений ветра является для этой точки опасным. Поэтому понятие неблагоприятных метеоусловий для города в целом может быть не вполне однозначно. В связи с этим карта, представляющая максимальное загрязнение воздуха в городе, должна характеризовать не определенную неблагоприятную ситуацию, а их совокупность.

 

Задание к работе

1. Изучить теоретический материал по данной теме.

2. Найти информацию о количестве выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух по крупным городам заданного региона (таблица 5.1). В качестве источника информации использовать «Доклад о состоянии окружающей среды в соответствующей области».

 

Таблица 5.1 – Варианты заданий

№ варианта	Регион	№ варианта	Регион
	Московская область		Ленинградская область
	Ростовская область		Рязанская область
	Саратовская область		Республика Коми
	Республика Крым		Ставропольский край
	Краснодарский край		Оренбургская область
	Волгоградская область		Пермский край
	Челябинская область		Республика Татарстан
	Белгородская область		Астраханская область
	Воронежская область		Кировская область
	Сахалинская область		Забайкальский край

 

3. Результаты оформить в виде таблицы 5.2.

 

Таблица 5.2 – Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух

Населенные пункты	Загрязняющие вещества
Пыль	Диоксид серы	Диоксид азота	...
Керчь
...

 

4. Разработать шкалы условных обозначений и выполнить картографирование загрязнения атмосферного воздуха способом локализованных диаграмм согласно варианту (таблица 5.1).

 

5. Сделать вывод по работе.

 

Методика выполнения работы

1. С учетом диапазона колебаний объемов выбросов в регионе разработать шкалу размеров значков (абсолютную или условную, непрерывную и ступенчатую) и построить карту с использованием структурных значков (по городам).

2. Нанести локализованные диаграммы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух городов согласно варианту (таблица 5.1).

Локализованные диаграммы, приуроченные к определенным точкам, широко используются для дискретной характеристики сезонных и других периодических явлений сплошного и линейного распространения - их хода, величины, продолжительности, повторяемости и др. Обычные сюжеты; годовой ход температуры, количество осадков по месяцам, динамика снегового покрова, распределение годового стока рек, направление и сила ветров и т. п. Точки для построения диаграмм выбираются в пунктах, наилучшим образом отражающих особенности прилегающих пространств.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Раскройте общие закономерности загрязнения атмосферы.

2. Из чего складывается картографирование загрязнения атмосферы?

3. Что представляет собой климатический и метеорологический потенциал загрязнения атмосферы?

4. Каким образом проводится картографирование источников загрязнения атмосферы?

5. Как осуществляется картграфирование уровней загрязнения атмосферы?

Рекомендуемая литература [7,12].

 

Лабораторная работа № 9