Введение к работе
Актуальность исследования. Возрастающие масштабы воздействия человека на окружающую среду породили острые проблемы, связанные с ее качеством (Израэль, 1984 и др.). Загрязненные воздух, почвы, поверхностные и подземные воды вызывают ухудшение здоровья человека, гибель животных, угнетение растительности. Особенно актуальна проблема загрязнения атмосферного воздуха, так как «большинство опасных загрязняющих веществ поступают в природную среду через атмосферу, которая становится важным входным компонентом геосистемы с точки зрения техногенного воздействия» (Исаченко, 2003).
Существенный вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносит цветная металлургия, в частности, алюминиевая промышленность. В последние годы отмечается тенденция смещения предприятий по производству первичного алюминия в Сибирь, в том числе и на территорию Иркутской области за счет увеличения мощности действующих или создания новых предприятий. При этом согласно комплексному районированию, отраженному в работе Б.И. Кочурова, Л.И. Егоренкова (2005), районы размещения алюминиевых заводов на территории области уже сейчас относят к территориям с относительно высокой (Братский алюминиевый завод) и высокой (Иркутский алюминиевый завод) экологической напряженностью.
Цель работы: Оценить вклад существующих и спрогнозировать вклад планируемых источников по производству первичного алюминия в загрязнение атмосферы
Задачи исследования:
-
Проанализировать тенденции развития алюминиевой промышленности в России и за рубежом; загрязнение атмосферы при производстве первичного алюминия (технологический аспект, климатические и орографические особенности территории расположения крупных предприятий по производству первичного алюминия на территории Иркутской области).
-
Оценить продолжительность воздействия повышенных концентраций загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу с выбросами Иркутского алюминиевого завода.
-
Проанализировать воздействие, которое оказывает загрязненный атмосферный воздух в городе Шелехов на состояние компонентов окружающей среды и здоровье населения.
-
Оценить влияние стационарных источников выбросов города Шелехова на территорию Южного Прибайкалья с учетом повторяемости синоптической ситуации.
-
Спрогнозировать продолжительность превышения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе от планируемых источников алюминиевой промышленности в городах Шелехов и Тайшет Иркутской области.
Объект исследования – влияние стационарных источников Иркутского алюминиевого завода и планируемого к строительству Тайшетского алюминиевого завода на загрязнение атмосферного воздуха.
Предмет исследования – природные и антропогенные факторы, обусловливающие загрязнение атмосферного воздуха.
В методическом отношении диссертация основывается на методах системного и сравнительного анализа, позволяющих провести комплексный учет факторов, обусловливающих загрязнение атмосферного воздуха; положениях о взаимодействии и взаимовлиянии компонент геосистемы; статистических методах выявления закономерностей в реализации случайных явлений; методах вероятностно-стохастического и численного моделирования. Основой для оценки влияния на атмосферный воздух существующих и планируемых алюминиевых предприятий послужили математические модели, разработанные в Иркутском государственном университете (А.В. Аргучинцевой и др.).
Научная новизна работы. Впервые:
Оценена продолжительность воздействия повышенных концентраций загрязняющих веществ, выбрасываемых стационарными источниками Иркутского алюминиевого завода на прилегающую территорию.
Дана оценка влияния антропогенных примесей от стационарных источников различных примесей города Шелехова на акваторию Южного Байкала с учетом повторяемости синоптической ситуации.
Спрогнозированы зоны воздействия на атмосферный воздух загрязняющих веществ, с точки зрения продолжительности воздействия повышенных концентраций различных ингредиентов, при условии увеличения мощностей на Иркутском алюминиевом заводе и при планируемой эксплуатации строящегося алюминиевого завода в районе г. Тайшет.
Практическая значимость. Результаты диссертационной работы использованы в проектной деятельности «СибВАМИ» при разработке проекта строительства V-й серии электролиза Иркутского алюминиевого завода в виде Методик расчета и моделирования рассеяния выбросов загрязняющих веществ. Материалы диссертации используются в учебном процессе Иркутского государственного университета (географический факультет) в следующих дисциплинах: Математическое моделирование в задачах охраны природы, Ресурсоведение, Региональное природопользование, Экологический менеджмент, Экологический аудит. Результаты расчетов (как в диагностическом, так и в прогностическом вариантах) необходимы врачам (для выявления причин специфического заболевания), дендрологам (для установления зон потенциальных условий поражения растительности), экспериментаторам (для выбора обоснованных точек наблюдения).
Публикации и апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 25 работ, включая 10 статей, из них две в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Основные новые результаты исследования получены в рамках Научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)» проект РНП. 2.2.1.7334 «Научно-образовательный центр Байкал: интеграция научной и образовательной деятельности в рамках комплексного изучения геоэкологии объекта всемирного наследия ЮНЕСКО» и др.
Работа поддержана грантами РФФИ №03-05-64080, Ур 08.01.009 и Ур 08.01.069, Грантами ИГУ № 110-05-510, 2006-09-01, 111-02-000/7-28 и 111-02- 000/B01.
Результаты исследований обсуждались на 25 конференциях: Международной научно-практической конференции «Человек, среда, вселенная» (Иркутск, 2001); Рабочей встрече с группой российско-американских экспертов, представляющих Министерство образования и науки РФ и американский фонд The US Civilian Research and Development Foundation (CRDF) (Иркутск, 2006); Ежегодных конференциях Научно-образовательных центров (Пермь, 2007; Нижний Новгород, 2008); I, II и III Летних симпозиумах «Научно-образовательный центр «Байкал» - стратегия развития» (Иркутск – Большие Коты, 2006, 2007, 2008);VIII, Х и XII Рабочих группах «Аэрозоли Сибири» (Томск, 2001, 2003, 2005); VI и VII Международных научных школах-конференциях студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2002, 2003); XV научной конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 2003); Третьей интеграционной междисциплинарной конференции молодых ученых СО РАН и высшей школы (Иркутск, 2005); IX, X и XI Всероссийских студенческих научных конференциях «Экология и проблемы защиты окружающей среды» (Красноярск, 2002, 2003, 2004); Студенческой научно-практической конференции «Управление природоохранной деятельностью: экологические, экономические, социальные и правовые аспекты» (Екатеринбург, 2003); Всероссийской конференции аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Рациональное природопользование» (Ярославль, 2006); Научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы экологии природопользования и ресурсосбережения» (Иркутск, 2004); Ежегодных научно-теоретических конференциях молодых ученых (Иркутск, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006).
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Математическое моделирование продолжительности воздействия ингредиентов токсичных выбросов Иркутского алюминиевого завода (бенз(а)пирена, фтористого водорода, твердых фторидов) позволяет прогнозировать характер их рассеяния в пространстве, загрязнение компонентов окружающей среды и возможные последствия для здоровья населения.
2. Согласно анализу синоптической обстановки и численного моделирования процессов миграции токсичных веществ от стационарных источников г. Шелехова, загрязняющие вещества достигают территории Южного Байкала в количествах ниже предельно-допустимых; перенос примесей смещается в сторону долины р. Ангары; достигая противоположного берега Байкала, вещества отражаются от хребта Хамар-Дабан, создавая эффект вторичного загрязнения озера.
3. После ввода в эксплуатацию планируемых и реконструируемых предприятий по производству алюминия в городах Иркутск и Тайшет прогнозируется усиление воздействия на окружающую среду выбрасываемых в атмосферу поллютантов.
Вклад автора. Автором собрана, проанализирована и обобщена информация о тенденциях в алюминиевой промышленности в России и за рубежом, технологических аспектах загрязнения атмосферы в процессе получения алюминия, климатических и орографических особенностях территории расположения мощных алюминиевых предприятий, системах нормирования загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в России и за рубежом, загрязнении атмосферного воздуха городов Шелехов и Тайшет Иркутской области. Проведена обработка метеорологических характеристик городов Шелехова и Тайшета. На основе математических моделей проведены расчеты продолжительности воздействия ингредиентов, поступающих в атмосферу от существующих и планируемых источников алюминиевой промышленности в городах Шелехов и Тайшет. Смоделировано рассеяние примесей от Иркутского алюминиевого завода (г. Шелехов) и дана оценка их влияния на Южное Прибайкалье. Все основные теоретические и практические результаты работы получены автором лично.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 184 страницы, из которых таблиц 24, рисунков 26. Список литературы представлен 222 наименованиями, в том числе на иностранных языках 15.
