"К методике прогноза загрязнения атмосферы"
К.: Укргидрометеоцентр, 1985.с. 3 – 14с.
В исследованиях связей между загрязнением воздуха в городах и метеорологическими условиями. Успешность прогноза загрязнения
воздуха связана в первую очередь с учетом физических закономерностей распространения примесей в атмосфере и особенностей
влияния метеорологических условий на уровень загрязнения.
Анализ случаев высокого загрязнения атмосферы за трехлетний период позволил установить некоторые закономерности влияния метеорологических условий на концентрации вредных примесей. Загрязнение воздуха в городе является сложным многофакторным явлением, поэтому связи загрязнения с отдельными метеорологическими характеристиками выражены нечетко и проявляются достаточно заметно только при учете комплекса метеорологических условий.
Росту уровня загрязнения воздуха в Донецке способствуют неблагоприятные погодные условия.
Известно негативное влияние застоев воздуха на накопление примесей в атмосфере. В течении года повторяемость слабых ветров составляет 30%. Приподнятые инверсии температуры препятствуют рассеиванию выбросов от высоких источников (какими являются предприятия черной металлургии и электростанции). Повторяемость этих инверсий в среднем за год в Донецке составляет около 20%, но зимой увеличивается до 40%. Приземные инверсии также играют большую роль, так как способствуют накоплению примесей, поступающих в атмосферу от множества низких источников выбросов: шахт и терриконов. Летом в дневные часы при разрушении приземных инверсий развивается сильное турбулентное перемешивание воздуха и выбросы от высоких источников попадают к земле. Поскольку максимум концентрации двуокиси азота в Донецке наблюдается летом, при мощных приземных инверсиях ночью и ясном небе днем, создаются условия для фотохимических реакций и образования смога.
Роль направления ветра проявляется в том, что в данный район города примеси поступают от источников, расположенных с наветренной стороны. Если же рассматривать город с рассредоточенными источниками, то в целом влияние направления ветра проявляется слабее. Характер связи между загрязнением городского воздуха и скоростью ветра определяется состоянием устойчивости атмосферы. Зимой высокое загрязнение формируется при штиле и скорости ветра 2 – 5 м/с и ветрах восточного и юго -восточного направлений. Для ТЭЦ опасная скорость ветра 5 – 7 м/с, для металлургических предриятий 2 – 4 м/с, для химического производства – 1 – 2 м/с. Следует отметить, что в Донецке выявлено два максимума в зависимости от скорости ветра. Второй максимум в условиях Донецка отмечается при более сильном ветре (8 м/с).
Направление и скорость ветра в свого очередь зависят от типа барического образования, располагающегося в регионе. Учет влияния синоптической ситуации на загрязнение атмосферы повышает эффективность прогноза. В целом загрязнение атмосферы уменьшается при переходе от антициклонального барического поля к циклоническому. В области центральной части стационарного антициклона или гребня высокого давления на теплой западной периферии антициклона, в длительно сохраняющихся малоградиентных полях, в теплом секторе циклона при небольшом градиенте давления, при тумане отмечается повышенная повторяемость высокого уровня загрязнения.
В условиях активной циклонической деятельности, при быстро смещающихся барических образованиях примеси рассеиваются в атмосфере и отмечается снижение их приземных концентраций.
Антициклональный характер барического поля создает особо неблагоприятное сочетание слабого ветра, устойчивой стратификации и отсутствия осадков. Эта ситуация застоя воздуха создает возможность формирования высокого загрязнения атмосферы в городе.
Температура воздуха и относительная влажность оказывают косвенное влияние на загрязнение атмосферы, так как характеризуют условия выхода газовоздушной смеси из устья источника и дальнейшего ее распространения в атмосфере. Атмосферная влага способствует протеканию химических реакций и образованию различных соединений, в том числе и токсичных. В зависимости от температуры меняется расход топлива на обогрев помещений, режим работы ТЭЦ и котелен. Данные свидетельствуют о том, что в летний сезон влияние температуры слабее. В зимний период роль температуры в формировании загрязнения более заметна. Повторяемость случаев высокого загрязнения увеличивается с понижением температуры. Относительная влажность влияет на уровень загрязнения летом.
Помимо этого следует иметь в виду, что в формировании высокого уровня загрязнения большую роль играет инерция самого загрязнения. Поэтому учет концентрации примеси в предшествующий прогнозу день может существенно улучшить прогноз.
Донецк является одним из самых загрязненных городов Украины. Очень высокий уровень загрязнения воздуха в городе определяется выбросами предприятий Минуглепрома, черной металлургии, автомобильного и железнодорожного транспорта, большим количеством действующих шахт.
Анализ результатов за трехлетний период показал, что среднесуточные концентрации в летний и зимний периоды превышали по пыли 2 ПДК, по фенолу 2 ПДК, по двуокиси азота 2 ПДК, по двуокиси серы ПДК.
Максимальные разовые пыли, двуокиси азота, фенола достигали 5 – 9 ПДК, а фенола и 10 ПДК.
Летом часто увеличивается загрязнение воздуха из-за горящих терриконов и выхлопных газов автомобилей. Максимум концентрации двуокиси азота наблюдается летом. Весной и летом повышаются концентрации пыли, переносимой от терриконов.
Наличие в городе 6 стационарных постов наблюдений дает возможность оценить характер пространственного изменения концентраций примесей.
Наиболее высокое содержание в атмосфере практически всех примесей (пыли, двуокиси азота, двуокиси серы, фенола) отмечается в зоне влияния выбросов металлургических и коксохимических заводов (Донецкий, Смоляниновский и Рутченковский участки – это район постов 7 и 9). Повышенные концентрации отмечены и в южном промышленном районе (пост 4). Здесь преобладают выбросы предприятий черной металлургии. Наибольшие концентрации двуокиси азота отмечены в северной части (пост 2, 7), в районе действующих шахт, горящих терриконов. В центре города из-за выхлопов автомобилей концентрация двуокиси азота почти на 50% выше, чем в целом по городу. Колебания в уровне загрязнения воздуха фенолом создаются выбросами асфальто-бетонных заводов. Сравнительно чистыми районами можно считать районы постов, расположенных вдали от основных источников загрязнения.