Введение к работе
Актуальность темы. Сложная экологическая обстановка в
большинстве регионов страны обусловила необходимость изучения
и оценки негативных последствий антропогенных воздействий с
целью их предотвращения или уменьшения ущерба. До сих пор
считается, что Восточная Сибирь является относительно
благополучным регионом, т.к. большая часть ее территории еще не
подверглась промышленному освоению. Экологическая
напряженность отмечается только в южных районах Красноярского
края и Иркутской области. Однако, климатические и
географические особености этого региона - удаленность от морей и
океанов, большая повторяемость антициклонов в холодную
половину года, низкие температуры и малое количество осадков в
зимнее время - существенно снижают способности атмосферы к
самоочищению. Величина качественных показателей,
характеризующих скорость рассеивания примесей в атмосфере, для
Восточной Сибири в 2-3 раза меньше, чем на Европейской
территории страны и в Западной Сибири. Неблагоприятные
ситуации характерны здесь для холодной половины года. В это
время мощные инверсии температуры в сочетании со слабыми
скоростями ветра способствуют формированию высоких уровней
загрязнения в городах и промышленных центрах. В ясные ночи
радиационное выхолаживание подстилающей поверхности приводит
к резкому понижению температуры и возникновению
радиационных туманов, а также туманов от сгорания топлива, связанных с поступлением в атмосферу влаги антропогенного происхождения. При туманах происходит дальнейшее снижение скорости рассеивания выбросов, образуются новые более токсичные вещества, и , при больших концентрациях загрязняющих веществ,
2.
формируются дымные (сульфатные) смоги. С наличием смогов
связывают экологически особо опасные ситуации,
сопровождающиеся ростом ваболеваемости и даже смертности населения.
В южной части региона почти все крупные города и
промышленные центры включены в список наиболее загрязненнных
городов страны. При крайне неблагоприятных условиях
рассеивания, здесь функционирует большое число предприятий
химической, нефте-химической, горно-металлургической,
целлюлозно-бумажной и других "грязных" отраслей промышленности. Для всех отраслей промышленности характерны некачественная переработка исходного сырья, низкий технологический уровень и устаревшее оборудование.
С одной стороны, неоднократно отмечено, что в условиях растущего антропогенного воздействия на природу должны быть научно определены режимы рационального расходования экологического резерва биосферы.
С другой стороны, вплоть до настоящего времени в Восточной Сибири ведется проектирование и строительство новых промышленных объектов (например, тепловых электростанций (ТЭС)). Следовательно, необходимы современные методики для научно обоснованного прогноза воздействия их на окружающую среду. Оценка экологической эффективности требуется также
-при переходе на другие виды сырья и топлива,
-реконструкции предприятий,
-проведении природоохранных мероприятий и в ряде других случаев. Применительно к воздушному бассейну Восточной Сибири основу для рационального природопользования составляет количественный учет как существующих полей загрязнения в
региональном масштабе, так и природных способностей атмосферы к самооочищению.
Целью работы является исследование роли отдельных природных и антропогенных факторов в формировании высоких уровней вагрявнения и особо опасных ситуаций в Восточной Сибири с использованием методов математического моделирования. Разработка принципов оптимального изменения антропогенной нагрузки на воздушный бассейн региона.
Основные задачи исследования:
- моделирование регионального и локального переноса
примесей от конкретного объекта (город, ТЭС) с использованием
только общедоступной климатической информации;
установление роли выбросов водяного пара при изменении режима туманов и исследование уязвимости территории с точки зрения формирования туманов искусственного происхождения;
имитация комплексного воздействия модельного объекта (крупной ТЭС) на атмосферу в различных частях региона.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана математическая модель дальнего переноса примесей, впервые позволяющая учитывать взаимное влияние конкретных промышленных объектов в регионе;
впервые разработаны принципы и создано программное обеспечение для комплексной оценки воздействия крупного объекта на воздушный бассейн как в локальном, так и в региональном масштабе с учетом изменений микроклимата;
- впервые расчетным путем получены карты зон повышенного
загрязнения территории и интенсивности туманообразования в
зависимости от поступления пара антропогенного происхождения.
На защиту выносятся следующие положения:
- региональная модель переноса примесей, разработанная
специально для оценки влияния отдельного крупного объекта в
регионе и использующая информацию, доступную любому
потребителю;
исследование процессов туманообравования в городах Восточной Сибири и вывод о превалирующей роли в них притока водяного пара антропогенного происхождения;
методика и программа расчета критического притока водяного пара;
- карты зон повышенного загрязнения территории и
интенсивности искусственного туманообразования;
- принципы и программное обеспечение для комплексной оценки негативного влияния крупного промышленного объекта на воздушный бассейн.
Практическая ценность работы. Полученные результаты, разработанные модели и методы могут быть использованы при выборе пунктов размещения крупных, промышленных объектов и оценке эффективности природоохранных мероприятий в Восточной Сибири и других регионах страны. Описанные методики и программы применялись при выполнении следующих работ: "Оценка экологического эффекта перевода ТЭЦ Иркутскэнерго на газ."; "Анализ стратегий развития энергетики Российской Федерации с учетом безопасности и экологии".
Апробапия работы. Результаты работы докладывались на: XXIII, XXIV, XXV конференциях научной молодежи Сибирского Энергетического Института (Иркутск, 1992, 1994, 1995 гг).
Публикации. По теме диссертации опубликовано в печатных работ.
Структура и объем дисевртапионной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Основная часть
содержит 144 страницы, 23 рисунка, 20 таблиц. Список литературы состоит из 93 наименований.
