СОКРАЩЕНИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1 . ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА В ГОРОДСКОМ ВОЗДУХЕ 6
1.1. Основные загрязняющие газы 10
1.2. Образование сульфатов 15
1.3. Углерод в тропосфере 16
1.4. Зависимость загрязнителей воздуха от метеоэлементов 17
1.5. PM2.5 и PM10 фракции 19
Глава 2 . ЧИСЛЕННАЯ МОДЕЛЬ ENVIRO-HIRLAM 22
Глава 3 . АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В Г.НОРИЛЬСК 27
3.1. Загрязнение воздуха при температуре воздуха близкой к
среднегодовой январской температуре 29
3.2. Загрязнение воздуха при экстремально низкой температуре
воздуха 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 49
С каждым годом всё актуальнее становится изучение загрязнения окружающей среды, особенно это актуально для городских поселений, где высокая плотность населения сочетается с большим количеством источников опасных веществ для здоровья живых существ. Промышленность, выбросы систем отопления и средств передвижения, особенно развитые в крупных городах, приводят к экологически значимому ухудшению качества воздуха. Это выступает не только фактором вреда экосистеме территории, но и причиной снижения безопасности и уровня жизни горожан.
Данная работа ставит своей целью изучение особенностей «поведения» твердых аэрозолей PM2.5 в атмосферном воздухе города Норильска при экстремально низких температурах. Что позволит дать актуальное представление об экологической ситуации в данном населенном пункте. Также поднимается тема отличительных черт развития процесса загрязнения атмосферного воздуха в условиях низких температур, которая в дальнейшем может быть развита в контексте других северных городов. Для выполнения поставленной цели необходимо будет выполнить следующие задачи:
- проверить возможности модели Enviro-HIRLAM моделировать глубокую температурную инверсию, формирующиеся в сильные холода,
- сравнить «поведение» загрязнителя воздуха при средних температурах, характерных для декабря в г. Норильск (-20 С°), и экстремально низких (<-30 С°).
Крупным центром цветной металлургии в масштабах российский федерации является город Норильск, расположенный на севере Красноярского 4
края. В этом городе добываются цветные и драгоценные металлы, сера, селен, теллура и серная кислота. Таким образом крупное месторождение медно- никелевых руд расположено всего в 40 километрах от Норильска, которое находится в ведении ПАО «ГМК Норникель”. Многие годы наблюдались повышенные концентрации диоксида серы, взвешенных частиц, никеля, меди и бензопропилена. Что является причиной повышенной заболеваемости и смертности населения. Так существует исследование о качестве здоровья и жизни населения в Норильске в котором приведены расчетные риски от воздействия PM10 и диоксида серы. Согласно этой статьи избыточная смертность жителей Норильска от воздействия SO2 снизилось на 10% в 2007 г. до 0,8% в период 2014-2019; смертность мужчин от многих причин, в том числе от цереброваскулярных и болезней системы кровообращения, ниже, чем в других населенных пунктах региона, но выше от болезней органов дыхания; среди женщин смертность выше на 16,6%, в том числе от болезней органов дыхания — на 82,7%, от болезней системы кровообращения — на 6,5% .
Крупная часть аэрозолей PM10 хоть и влияет на здоровья, однако значительно менее опасное чем более с мелким диаметром. Ежедневно на все случаи жизни смертность, по оценкам, увеличивается на 0,2-0,6% на 10 мкг/м3 PM10 . Долгосрочные воздействие PM2.5 связано с увеличением долгосрочного риска сердечно-легочных заболеваний смертность на 6-13% на 10 мкг/м3 PM2.5 . Кроме того, мелкие частицы являются существенным фактором, влияющим на видимость, поскольку эффективность массового подавления PM2.5 в 7 раз выше, чем у более крупных частиц.
В ходе работы были выполнены все поставленные задачи. При сопоставлении результатов моделирования температуры воздуха по высоте и данных аэрологических наблюдений, было выяснено: что при низких температурах, в данном случае имеется в виду меньше -30 (С°), модель Enviro- HIRLAM прогнозирует значительно менее приближенную к действительности приземную инверсию, нежели при температурах близких к среднегодовым январских, характерных для исследуемой территории.
Исследуя загрязняющие вещества в городском воздухе Норильска, были сделаны такие выводы: приземная инверсия при экстремально низких температурах способствует накоплению диоксида серы, однако это неверно для сульфатов, концентрация которых в указанных условиях близка к нулю. Данный факт может указывать на особенности химии атмосферы в обстоятельствах низких температур, а именно замедление или отсутствие реакций с участием SO2 и NO2 в городском воздухе, продуктом, которых как раз является сульфат фракции PM2.5. В то время как при температурах близких к январским среднегодовым (-24 С°) отмечается прямая зависимость содержания сульфата и диоксида серы.
Другие исследуемые загрязнители такие как мелкодисперсная пыль, органический и черный углерод, морская соль - имели концентрации близкие к 0 ppbm на исследуемой территории г.Норильск на всем исследуемом промежутке времени, поэтому закономерности связанных с температурой воздуха не было выявлено . Но отдельные облака, содержащие черный углерод, на всей территории моделирования, в которую входит и большая часть Красноярского края, имели концентрацию не более 1,5 ppbm, что может быть связано с высотой расчетного уровня примерно примерно 400-600 м. над земной поверхностью. Небольшие концентрации остальных загрязнителей можно связать с удаленностью природных источников (морская соль) и временем года (пыль и органический углерод).
Также важно отметить, что в Норильске в исследуемые даты прогнозировалась концентрация SO2 превышающая ПДК более чем в 5 раз. Из чего можно сделать вывод, об актуальности проблемы загрязнения воздуха в Норильске, особенно интересна для дальнейшего исследования тема «поведения” загрязняющих компонентов при экстремально низких температурах.
