Введение к работе
Актуальность проблемы. Высокая концентрация загрязняющих веществ в атмосфере городов и промышленно развитых центров наносит огромный вред здоровью населения и большой ущерб сельскому и лесному хозяйству, промышленности, жилым зданиям и техническим сооружениям, историческим памятникам. Прямое и косвенное воздействие загрязненной атмосферы приводит к снижению производительности труда, повышенной заболеваемости и даже смертности среди населения. Загрязнение воздуха существенно увеличивает количество различных заболеваний. Уменьшение доходов от потерь сельскохозяйственной продукции при загрязнении атмосферы связано с заболеванием скота, снижением урожайности, ухудшением товарного вида и качества продукции из-за содержания в атмосфере вредных веществ.
В настоящее время экологическое неблагополучие отмечается практически во всех городах и промышленно развитых центрах Сибири и Дальнего Востока. Высокие концентрации возникают здесь из-за частой повторяемости туманов, приподнятых и приземных температурных инверсий в сочетании со слабыми скоростями ветра. Такие метеоусловия являются неблагоприятными для рассеивания примесей в атмосфере и способствуют формированию высоких концентраций в приземном слое воздуха.
Сложная экологическая обстановка говорит о необходимости изучения и оценки негативных последствий антропогенного воздействия, ставит задачи краткосрочного и долгосрочного (перспективного) прогноза загрязнения атмосферы с целью предотвращения или уменьшения ущерба народному хозяйству и вреда здоровью населения.
Цель и задачи исследования. Целью работы является комплексная оценка уровня загрязнения атмосферы в городах, модельные оценки распространения примеси в атмосфере, разработка и обоснование
методов краткосрочного и долгосрочного (перспективного) прогнозе загрязнения воздуха в городе.
Для достижения цели последовательно решались следующие задачи:
сформировать архив (на технических носителях) информации с загрязнении атмосферы городов основными загрязняющими вещества ми (пыль, двуокись серы, двуокись азота, окись углерода) и метеорологическими параметрами по данным стационарной сети наблюдениіі;
оценить пространственную, сезонную и многолетнюю изменчивость загрязнения атмосферы в городах;
провести анализ комплекса связей между метеопараметрами и загрязняющими веществами;
разработать статистические модели краткосрочного прогноза загрязнения атмосферы в городе;
применить численную модель расчета рассеивания примеси с учетом приподнятых температурных инверсий для долгосрочного (перспективного) прогноза загрязнения атмосферы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
исследована пространственная, сезонная и многолетняя изменчивость загрязнения атмосферы в городах;
проведены исследования по взаимосвязи комплекса метеорологических параметров и концентраций загрязняющих веществ;
впервые разработана и предложена физико-статистическая модель для краткосрочного прогноза загрязнения атмосферы в городе, при реализации которой на первом этапе осуществляются классификация совокупности метеорологических параметров и прогноз условий рассеивания примеси, а на втором - прогноз концентраций загрязняющих веществ в атмосфере;
впервые расчетным путем получены карты долгосрочного (перспективного) прогноза средних концентраций с учетом приподнятых температурных инверсий и общедоступной клпматігческой информации;
- разработан на персональной ЭВМ и внедрен прогностический комплекс программ, включающий набор физико-статистических и численной моделей для краткосрочного и долгосрочного (перспективного) прогноза загрязнения атмосферы в городе.
На защиту выносится:
-
Оценка пространственной, сезонной и многолетней изменчивости загрязнения атмосферы в городах.
-
Исследование взаимосвязи комплекса метеорологических параметров и концентраций загрязняющих веществ.
-
Статистические модели краткосрочного прогноза загрязнения атмосферы.
-
Физико-статнстическая модель краткосрочного прогноза загрязнения атмосферы в городе с предварительной классификацией совокупности метеорологических параметров.
-
Численная модель долгосрочного (перспективного) прогноза средних концентраций с учетом приподнятых температурных инверсий и общедоступной климатической информации.
Практическая ценность работы. Результаты, полученные в работе, имеют важное народно-хозяйственное значение и могут быть использованы при:
а) оценке эффективности природоохранных мероприятий;
б) выборе пунктов размещения крупных промышленных объектов;
в) перспективной оценке состояния загрязнения воздушного бас
сейна городов и промышленных центров;
г) оценке влияния загрязнения окружающей среды на здоровье
населения;
д) краткосрочном прогнозировании загрязнения воздуха в городе;
е) экологической экспертизе промышленных предприятий;
ж) районировании территории по степени загрязнения с целью
строительства и реконструкции микрорайонов города.
Отдельные результаты исследования уже успешно используются в практической деятельности Приморского краевого комитета охраны окружающей среды и природных ресурсов; они внедрены в учебный процесс Владивостокского филиала Российской таможенной академии, ДВГУ, ДВГТУ, Дальрыбвтуза (ТУ). Результаты работы вошли в коллективные монографии, были использованы в экологической программе "Долговременная программа охраны природы и рационального использования природных ресурсов Приморского края до 2005 г.".
Личный вклад автора. Основные результаты получены автором в процессе его работы над плановыми и инициативными темами. Автором собраны, обработаны и проанализированы имеющиеся материалы о загрязнении атмосферы основными ингредиентами и взаимосвязи их с комплексом метеорологических параметров, определяющих рассеивание примеси. Реализован ряд прикладных программ для исследования, краткосрочного и долгосрочного (перспективного) прогноза загрязнения атмосферы. Предложен новый подход к краткосрочному прогнозу загрязнения атмосферы. Разработаны модели прогноза загрязняющих веществ в атмосфере города.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научных семинарах и Ученых Советах ДВНИГМИ, ТИГ ДВО РАН, ДВГУ, международных конференциях ASAAQ (Шанхай, 1990 г., Сеул, 1995 г.), международной научно-практической конференции "Регион и география"(Пермь, 1995), Международной конференции "Экология и безопасность жизнедеятельности" (Владивосток, ДВГТУ, 1994), Международной конференции "Северная Пацифика" (Владивосток, ДВГУ, 1994), Юбилейной научной конференции Дальрыбвтуза — ТУ (Владивосток, 1996), Юбилейной научной конференции, посвященной 150-летию Русского Географического Общества (Владивосток, 1995), Международной конференции "Современная география и окружающая среда"(Казань, 1996).
Публикации. По теме диссертации опубликовано свыше 40 работ, в том числе три монографии.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения. Список литературы, включает 244 наименования. Объем работы составляет 230 страниц, 43 рисунка, 64 таблицы.