Оцінка забруднення атмосферного повітря міста Дніпропетровськ з використанням чисельних розрахунків на ПЕОМ

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Дніпропетровська область є однією з найбільш індустріально-розвинених областей України, з високим рівнем урбанізації. Створена потужна енергетична база, яка забезпечує виробництво біля 33 млрд. кВт/годин на рік. Енергетична база стала основою розвитку потужного гірничо-металургійного комплексу. В області виявлено більше 30 видів мінеральної сировини, яка використовується сучасною промисловістю. Відкрито та розвідано 300 родовищ і ділянок корисних копалин, з яких по 284 затверджено балансові запаси. В цілому з надр області видобувається більше 50 % державного видобутку різних корисних копалин. З шахт Західного Донбасу видобувається понад 11 млн.т вугілля. В області у машинобудівному комплексі виробляється, як міжконтинентальні ракети, так і унікальне ковальсько-пресове обладнання та багато іншого.

Ці та інше чинники, зокрема низький рівень екологічної свідомості суспільства, привели до значної деградації довкілля Дніпропетровщини, забруднення повітря, поверхневих та підземних вод, земель, нагромадження у дуже великій кількості шкідливих, у тому числі високотоксичних відходів виробництва. Такі процеси тривали десятиріччями і призвели до різкого погіршення стану довкілля.

Навколишнє природне середовище області у 2003 році також зазнавало негативного впливу від викидів шкідливих речовин в атмосферу, скидів забруднених стічних вод у водоймищах та розміщення відходів.

Обсяг валових викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря від стаціонарних та пересувних джерел забруднення в 2003 році склав біля 1 млн.т , що становить 17 % від загальнодержавних. У 2003 році обстежено 806 підприємств і організацій, які здійснювали викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря області і мали 23 тис. джерел забруднення. Протягом 2003 р. обсяги викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря від стаціонарних джерел забруднення становили 834 тис.т, що на 6,2 % нижче, ніж у попередньому році. Кількість викидів забруднюючих речовин на душу населення області у 2003 році склала 237 кг, у тому числі: твердих речовин - 36,4 кг, сірчистого ангідриду - 40,8 кг, оксидів азоту - 15,7 кг, окису вуглецю - 128,6 кг, вуглеводнів - 13,7 кг. Частка від сумарної кількості викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря від підприємств металургії складає 54,0 %, електроенергетики - 18,8%, вугільної галузі - 4,9 %, хімічної та нафтохімічної промисловості - 0,4 %, сільського господарства - 0,06 %.

Результати спостережень Дніпропетровського обласного центру гідрометеорології за рівнем забруднення атмосферного повітря показують, що у 2003 році середньорічні концентрації забруднювачів становили у містах Дніпропетровську, Кривому Розі, Дніпродзержинську:

- пилу 1,3-2,0 ГДК;

- оксиду азоту 1,3-1,8 ГДК;

- формальдегіду 2,0-5,7 ГДК;

- бенз(а)пірену 0,8-1,9 ГДК.

Аналізуючи динаміку забруднення по пилу, по оксидам азоту слід відмітити його зниження за останні роки. Непокоїть постійно високий рівень забруднення бенз(а)піреном - особливо токсичної речовини мутагенної дії з піком забруднення у Дніпродзержинську. І це зрозуміло: викиди забруднюючих речовин від пересувних джерел в атмосферу області складають 161.86 тис. тонн (16,2 % від загального), а у Дніпропетровську цей показник 31,4 %. Кількість автотранспортних засобів за останні роки збільшилася з 500 до 625 тис одиниць із зростанням питомої ваги застарілих моделей без знешкодження шкідливих викидів. Вагомий вклад в забруднення повітря вносить погіршення якості палива для транспортних засобів.

Дані про динаміку викидів в атмосферне повітря по м. Дніпропетровську наведені в таблиці 1, а відомості про основні забруднювачі атмосфери в таблиці 2. Згідно з наведеними у таблиці 2 даними на частку цих підприємств припадає майже 90 % від загального обсягу викидів [1, 2].

Таблиця 1 - Динаміка викидів в атмосферне повітря в тому числі по найпоширеніших речовинах (пил, діоксид сірки, діоксид азоту, оксид вуглецю) по м. Дніпропетровську, тис. тонн

екологічний викид атмосферний

Таблиця 2 - Дані про основні забруднювачі атмосферного повітря м. Дніпропетровська

Аналізуючи наведені дані, можна відзначити, що незважаючи на зниження обсягів викидів в атмосферу забруднюючих речовин більшістю підприємств, ситуація з забрудненням повітряного басейну в місті Дніпропетровську залишається кризовою, наслідком, чого є зростання захворюваності й смертності серед дорослого, а також дитячого населення.

Звичайно на цей процес впливає багато факторів, але забруднення повітряного басейну займає не останнє місце в цьому переліку.

Очевидно, що для районування території міста за ступенем забруднення повітряного середовища треба використовувати регіональний підхід на основі комплексної оцінки впливу на повітряний басейн, диференціації джерел забруднення і виділення найбільш значущих, із погляду забруднення повітряного середовища, інгредієнтів.

У зв'язку з цим методика оцінки території міста за ступенем забруднення повітряного середовища включає такі етапи [3].

І. Оцінка значущості забруднення повітряного середовища міста різноманітними інгредієнтами та виділення з них найбільш істотних.

II. Визначення переліку підприємств, що викидають в атмосферу пріоритетні забруднюючі речовини, обсяги викидів яких складають переважну частину від усього забруднення.

III. Ідентифікація на кожному з виділених підприємств найбільш значущих джерел викидів і приведення їх до умовного джерела; визначення для кожного джерела параметрів викидів.

IV. Розрахунок розсіювання забруднюючих речовин у приземному шарі атмосфери для різноманітних напрямків вітрових потоків (за румбами), що мають різноманітну повторювальність протягом року.

V. Розрахунок забруднення атмосфери міста від автотранспорту.

VI. Збір, аналіз та обробка даних експериментальних спостережень за забрудненням повітря на стаціонарних постах та підприємствах міста.

VII. Розробка програмно-інформаційного забезпечення для побудови карт забруднення атмосфери.

VIIІ. Інтегрування отриманих результатів.

ІХ. Побудова ізолінії забруднюючих речовин на карту-схему.

X. Інтерпретація отриманих результатів.

Слід зазначити, що наведені показники валових викидів забруднюючих речовин в атмосферу дозволяють вести аналіз впливу джерел забруднення на атмосферу і ефективність повітряно охоронної діяльності, але при цьому лише умовно можуть застосуватися для характеристики якості повітря. Це пояснюється, насамперед тим, що стан (забруднення) повітряного басейну залежить не тільки від кількості шкідливих речовин, що викидаються, але й від умов їхнього поширення, що визначаються метеорологічними (напрямок вітрів, температурні інверсії), географічними (рельєф місцевості) і іншими чинниками.

Якість атмосферного повітря визначається насамперед утриманням в ньому забруднюючих речовин, тому поширеними показниками його якості є концентрації, а критеріями оцінки стану атмосферного повітря служать співвідношення фактичних (розрахункових) концентрацій із установленими значеннями граничнодопустимих концентрацій (ГДК) [4].

Таким чином, оцінка забруднення атмосфери густонаселеного промислового міста є актуальною задачею.

У зв'язку з цим виконані розрахунки розсіювання забруднюючих речовин у приземному шарі атмосфери міста, для таких забруднюючих речовин як діоксид сірки, оксиди азоту (у перерахунку на діоксид), оксид вуглецю та тверді речовини (різноманітний пил, зола та інші завислі речовини, приведені до умовного забруднювача).

Кінцевою метою цієї роботи є побудова карти ізоліній основних забруднюючих атмосферу речовин у м. Дніпропетровську.

Проблема побудови карт забруднення атмосфери сама по собі не нова.

Екологічні карти різної тематичної спрямованості є одним з наочних і інформативних засобів оцінки стану навколишнього природного середовища. Побудова карт потрібна для розв'язання картографії, збору й аналізу екологічної інформації, оцінки повноти і наглядності вихідних даних, вибору математичних і програмних засобів обробки інформації.

Так при складанні екологічного паспорта міста Дніпропетровська в 1993 році визначення рівня забруднення повітряного басейну в житлових районах міста проводилося на основі карт розсіювання викидів з міського Тома ПДВ, де містяться карти майже з 20 основних інгредієнтів забруднення атмосфери, включаючи зважені речовини, окис вуглецю, сірчистий ангідрид, двоокис азоту, сірководень, фенол тощо [5].

Однак за минулі 11 років ці карти застаріли, тому що істотно змінилися як обсяги викидів, так і пропорція між викидами стаціонарних і нестаціонарних джерел, зміну потерпів якісний склад викидів, з'явилися нові джерела забруднення.

У роботі [6] приводяться результати досліджень по складанню карт прогнозу, вмісту шкідливих речовин в атмосфері м. Дніпропетровська. До методичних недоліків прийнятого підходу варто віднести те, що проводилися, в основному, числові розрахунки на ЕОМ по застарілій програмі "Ефір-5" і перевагу при візуалізації результатів було віддано виділенню зон забруднення, замість побудови ізоліній забруднюючих речовин.

Рис. 1

У 2000 р. в Інституті проблем природокористування та екології НАН України була складена екологічна карта м. Дніпропетровська [7], у якій у тому числі, були представлені дані про забруднення повітряного середовища. На карті представлені ізолінії так званого "сумарного показника забруднення атмосфери". Однак агрегування показників забруднення повітряного середовища міста в комплексний показник сильно звужує інформативність отриманих результатів, а вибір такого показника вимагає додаткових досліджень і обґрунтувань, що не було зроблено.

У роботі [3] приведена карта-схема забруднення атмосфери оксидом вуглецю, диоксидом сірки, диоксидом азоту і пилом на території м.Дніпропетровська. Розрахунки виконані на ЕОМ з використанням програми "Пленер", з виділенням зон забруднення по ступені перевищення ГДК. Прийнята в [3] методика не дозволила побудувати ізолінії забруднюючих речовин на карті міста. До переваг виконаних розрахунків варто віднести те, що була здійснена спроба урахування впливу напрямку вітру на значення розрахункових концентрацій забруднювачів і введення імовірнісних оцінок.

Однак ці питання вимагають більш детального пророблення.

Виходячи з поставлених цілей, з урахуванням аналізу накопиченого досвіду, сформульовані додаткові вимоги до методики розрахунку полів концентрацій забруднень для наступної побудови ізоліній забруднюючих речовин на карті м. Дніпропетровська:

- відображення у розрахунках не тільки напрямку, але і величини швидкості вітру;

- використання сучасних фактичних даних про концентрацію забруднюючих речовин поряд з розрахунковими даними;

- використання сучасних засобів візуалізації чисельних розрахунків на картах різних масштабів (від 1:25000 до 1:100000);

- застосування комплексного підходу до розрахунку полів забруднень, що передбачає використання не тільки чисельної моделі, але й аналітичної;

- порівняльний аналіз результатів розрахунків, зроблених різними способами між собою і з даними натурних вимірів.

Реалізація цих вимог дозволила, на наш погляд, підвищити інформативність і достовірність результатів розрахунків.

У якості прикладу реалізації вищенаведеної методології на рисунках 1-2 представлені ізолінії концентрацій шкідливих домішок у повітряному басейні міста Дніпропетровська.

Подальші дослідження можуть бути спрямовані на застосування комплексу локальних аналітичних моделей, які описують окремі джерела викидів, для кількісного визначення параметрів розповсюдження забруднювачів і розрахунку вкладу різних джерел у загальне забруднення території.

Література

1. Основні показники стану повітряного басейну Дніпропетровської області у 2003 році. Статистичний бюлетень. - Дніпропетровськ, 2004. - 111 с.

2. Звіт про стан навколишнього природного середовища в Дніпропетровській області за 2003 рік. - Дніпропетровськ, 2004. - 137 с.

3. Ємець М.А., Сердюк Я.Я. Оцінка стану території міста Дніпропетровська за ступенями забруднення атмосферного повітря //Екологія і природокористування. Зб. наук. праць ІППЕ НАН України. - Дніпропетровськ. - 2003. - Вип.6. - С. 200-207.

4.Системний підхід при прогнозуванні стану атмосферного повітря / А.Г.Шапар, С.З.Поліщук, М.О.Волошин, В.О.Долодаренко, В.Ю.Каспійцева. - Дніпродзержинськ, 2004. - 165 с.

5. Павлов В.А., Микулинский И.Б. Экологический паспорт города Днепропетровска. - Днепропетровск, 1993. - 91 с.

6. Крикунов Г.Н., Фоменко В.И., Беликов А.С. Составление карт прогноза вредных веществ г.Днепропетровска как основы для снижения его загазованности // Тез. докладов Межд.конф. по экологизации применительно и сельскохозяйственного производства Приднепровья и Причерноморья. - Днепропетровск, 1995. - С. 25-27.

7. Павлов В.А. и др. Экологическая карта города Днепропетровска. Масштаб 1:25000. Пояснительная записка. - Днепропетровск. 2000. - 32 с.

Размещено на Allbest.ru