загрязнения атмосферного воздуха.

Влияние метеоусловий на уровень

Выбросы вредных (загрязняющих) веществ на выходе из устья источника загрязнения атмосферы обычно имеют несколько большую температуру, чем атмосферный воздух. По этой причине они вначале поднимаются в верх (чем ниже температура подстилающей поверхности, тем выше они поднимаются и лишь постепенно остывая они опускаются вниз и при этом происходит распределение примесей в атмосферном воздухе. Распределение примесей после выхода из устья трубы от стационарных источников показано схематично в рисунке 1.

Расстояние на которое распространяется выброс зависит от высоты трубы, чем выше высота тем длиннее зона влияния выброса.

Уровень загрязнения атмосферного воздуха в данном районе зависит от масштаба выбросов загрязняющих веществ из источника загрязнения атмосферы (ИЗА) (мощность выброса) и характера циркуляции воздушных потоков в этом районе. Если эти два фактора совпадают по направлению и во времени, загрязнение атмосферного воздуха может быть и глобальным, а если не совпадают – региональным, местным или локальным. Под региональным загрязнением понимают загрязнение атмосферного воздуха на территории в сотни километров, которая находится под воздействием выбросов крупных промышленных и сельскохозяйственных комплексов. Местное загрязнение определяется совокупностью выбросов множества источников, расположенных на территории, находящейся в зоне влияния этих источников. Локальное загрязнение может быть обусловлено одним или несколькими источниками, зона влияния которых определяется главным образом изменчивостью скорости и направления ветра.

К резкому возрастанию концентраций вредных веществ в приземном слое атмосферы приводят неблагополучные метеорологические условия. Между уровнем загрязнения атмосферы и климатологическими факторами имеется прямая связь.

На степень и интенсивность загрязнения атмосферы влияют:

рельеф местности, направление и скорость ветра, влажность атмосферного воздуха, осадки – их количество, интенсивность и периодичность, циркуляция воздушных потоков, инверсии (изотермии).

Рельеф и связанная с ним циркуляция воздушных потоков на местности имеют большое влияние на уровень загрязнения атмосферы.

В горных долинах, когда ветры дуют вдоль оси долин, концентрация загрязняющего вещества по краям долин будет возрастать, в подветренной части гор (города) могут возникать завихрения и при этом возможно встречное основному потоку движение воздуха. Такая рециркуляция приводит к повышению уровня загрязнения атмосферы в городе. Поступление чистого воздуха с городских окраин в центр города приводит к снижению загрязнения воздуха в центре, так как этим потоком, нагревающегося в процессе движения от окраины к городу, примеси подхватываются и выносятся в верхние слои атмосферы.

В результате размещения ИЗА с наветренной стороны концентрация загрязняющих веществ в городе возрастает только при определенном направлении ветра (когда ветры дуют от промышленной зоны в сторону города).

Для примера возьмем города Чебоксары и Новочебоксарск.

В Чебоксарах промышленная зона размещена с северной стороны и при северных ветрах концентрация загрязняющих веществ в городе возрастают (особенно в Новоюжном районе).

В Новочебоксарске, когда дуют северо-восточные и восточные ветры в городе происходит увеличение уровня загрязнения.

Инверсия- это затруднение вертикального воздухообмена. При нарушении общей закономерности понижения температуры с высотой в пределах тропосферы при определенных условиях образуются слои воздуха, в которых температура с высотой не понижается, а может остаться постоянным (слои изотермии) или повышается (слои температурной инверсии) Инверсии и изотермии бывают на высоте и у земной поверхности. В случаях, когда инверсия находится на высоте, она называется приподнятой, а когда температура повышается на подстилающей поверхности, называется приземной инверсией.

Если слой инверсии (изотермии) располагается над источниками выбросов, то она затрудняет подъем отходящих газов, способствуя их накоплению в приземном слое.

В условиях инверсии большую роль играет характеристика источников выбросов: высокие или низкие; холодные или теплые и т.д. и объемы выбросов.

При наличии приподнятой инверсии концентрации загрязняющих веществ на приземном слое увеличиваются приблизительно на 35 % (по некоторым источникам - даже до 60 %). К основным причинам возникновения инверсий относятся охлаждение земной поверхности и адвекция теплого воздуха.

Важное значение для рассеивания примесей имеет ветер: его направление, скорость, продолжительность. В случаях низких и холодных выбросов при небольших скоростях ветра (от штиля до 2 м/с), а в случае высоких при опасных скоростях ветра в приземном слое атмосферы также могут наблюдаться повышенные концентрации загрязняющих веществ. Значение опасной скорости ветра зависит от типа источника и определяется по формуле

и = 0,65

где и – опасная скорость ветра, м/с

V – объем газовоздушной смеси из ИЗА, м³

ΔТ – разность температур выброса ИЗА и атмосферного воздуха,⁰С

Н – высота трубы, м

Опасная скорость ветра способствует накоплению вредных веществ в приземном слое. Для низких источников (с Н< 10 м) при скорости ветра 0,1 м/с концентрация загрязняющих веществ в приземном слое повысится приблизительно на 50 %, чем при больших скоростях ветра. При слабом ветре и устойчивой атмосфере (застое) концентрация загрязняющих веществ в приземном слое может резко возрастать.

В случае приземных туманов концентрация примесей может возрасти на 80 – 90%. Концентрации примесей пропорциональны продолжительности и ли устойчивости тумана.

Атмосферные осадки вымывают примеси из атмосферного воздуха и чем меньше диаметр капель дождя, тем лучше очищается атмосферный воздух.

Для учета многообразия условий и факторов, влияющих на перенос и рассеяние примесей в атмосферном воздухе каждого географического района (режимы ветра, инверсий, температуры, особенности глобальных, региональных, местных и локальных процессов циркуляции воздуха), возникла необходимость разработки комплексного показателя рассеивающей способности атмосферы. В связи с этим был разработан метод оценки климатических условий рассеяния примесей – метеорологический потенциал загрязнения атмосферы – ПЗА. При установлении ПЗА параметры выбросов считаются постоянными, поэтому ПЗА определяется особенностями климатических и метеорологических условий. В общем виде ПЗА, выраженный в условных единицах, можно представить как отношение среднего уровня концентрации примеси (при заданных выбросах) в конкретном районе q_ì к среднему уровню концентрации примеси в условном районе q₀^:

^{ПЗА =} q_ì/ q₀

Поскольку уровень концентрации примесей определяется такими факторами, как приземные инверсии (повторяемость, мощность. интенсивность), ветровой режим (повторяемость скоростей и застойных явлений), высота слоя перемешивания, продолжительность туманов, а также повторяемость других метеопараметров, то уровни концентрации устанавливаются по экспериментальным наблюдениям и вводятся в расчет соответствующими функциональными зависимостями. По территории России значения ПЗА можно принимать в пределах от 2,1 до 4,0.

По совокупности метеорологических и климатических факторов ПЗА имеет не числовое а сравнительное выражение: низкий –Северо-западная часть ЕТР, побережье Белого и Баренцово морей; умеренный – центральный и юго-западный, а также Северо-восточная часть европейской территории страны; повышенный – нижнее Поволжье, Ставропольский край, Северный Кавказ, Приморский край, Сахалин, Камчатка; высокий – Южный Урал, Красноярский край; очень высокий – горные районы восточной Сибири.

При постоянных параметрах уровня загрязнения атмосферы на направление и распространение загрязняющих веществ, влияет интенсивность солнечной радиации, определяющей фотохимические превращения примесей и возникновение вторичных продуктов загрязнения.

Влияние параметров ИЗА на уровень загрязнения атмосферы.

1. Вблизи источников выброса при отсутствии низких и неорганизованных выбросов концентрация примеси небольшая. Она увеличивается и достигает максимального значения на некотором удалении от источника. Расстояние до зоны максимального загрязнения составляет 15 высот трубы при скорости ветра менее 5 м/с.

2. Чем выше высота трубы, тем лучше рассеиваются примеси в атмосфере, прежде чем достигнут подстилающую поверхность.

3. На промышленной площадке загрязнение приземного слоя может быть повышенным за счет неорганизованных и низких источников.

Рассеивающаяся способность атмосферы зависит от вертикального распределения температуры и скорости ветра, вследствие чего возникает турбулентное движение воздуха вверх. Над городом температура больше чем на окраине, что вызывает приток холодного воздуха с окраины.

Прогноз загрязнения атмосферы осуществляется в целях:

1. планирования мероприятий при ожидаемом загрязнении атмосферы.

2. планирование выбросов для сохранения концентрации загрязняющих веществ в пределах ПДК в приземном слое населенных пунктов.

Прогнозы разрабатываются: а) кратковременные (от нескольких часов до нескольких суток), б) научно-технические (10-20 лет), в) глобальные, учитывающие трансграничные переносы загрязняющих веществ.

Одним из главных условий составления прогнозов является установление метеорологических характеристик, при которых достигается максимальная концентрация загрязняющего вещества в приземном слое. Для прогнозов используются статистические и синоптические методы. Статистика - установление экстраполяции между уровнями загрязнения атмосферы (определение концентрации).

При наступлении неблагоприятных метеоусловий промышленными предприятиями выполняются мероприятия для снижения уровня загрязнения атмосферы. Предприятия разрабатывают мероприятия на 3 режима наступления НМУ. При наступлении 1 режима выбросы ЗВ должны уменьшатся на 15 %, при 2 режиме на 40 % и при 3 режиме на 60 %.

Составляется перечень предприятий, которые должны оповещаться местным органом Росгидромета при ожидании наступления неблагоприятных метеоусловий.

Мероприятия на случай неблагоприятных метеоусловий должны разрабатываться в составе томов ПДВ с проведением расчетов рассеивания. При наступлении НМУ должны проводиться отбор проб и анализы загрязняющих веществ на тех источниках, которые учтены в плане мероприятий на случай НМУ. Частота отбора проб на этих источниках должна быть каждые три часа при не снижении уровня загрязнения в селитебной зоне.

Уровень загрязнения г.Чебоксары:

Координаты Чебоксар – 56 градусов и 8 минут северной широты и 47 градусов и 18 минут восточной долготы., а это Восток русской равнины, климат относится к умеренно - континентальному и ПЗА - умеренный.