Введение 3
1 Загрязнение атмосферы 6
1.1 Строение и состав газовой оболочки Земли 6
1.1.1 Строение атмосферы Земли 6
1.1.2 Состав атмосферы Земли 13
1.2 Источники загрязнения атмосферы 19
1.2.1 Классификация загрязнений 19
1.2.2 Загрязняющие вещества 22
1.3 Нормативы загрязнения атмосферного воздуха 25
2 Газоанализаторы 29
2.1 Общие сведения 29
2.2 Применение газоанализаторов 30
2.3 Классификация и принцип действия 31
2.4 Измерение концентрации загрязняющих веществ на автоматических
станциях контроля качества воздуха 34
3 Загрязнение атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге 35
3.1 Экологический мониторинг атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге35
3.1.1 Посты наблюдения 38
3.2 Основные источники загрязнения атмосферного воздуха Санкт-
Петербурга 40
3.3 Уровень загрязнения атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге 40
3.4 Влияние загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения .... 41
3.5 Правовые основы в области охраны атмосферного воздуха 43
4 Исследование временных рядов концентрации 46
4.1 Сравнительная характеристика исследуемых районов 46
4.2 Анализ временных рядов концентрации 48
4.2.1 Зимний период 49
4.2.2 Летний период 58
4.2.3 Анализ корреляции между концентрацией загрязняющих веществ и
метеорологическими параметрами в летний и зимний период 65
Заключение 69
Список литературных источников 7
Современные города сталкиваются с рядом экологических проблем, в том числе с загрязнением атмосферного воздуха, это оказывает негативное воздействие на здоровье населения и окружающую среду человека. Санкт- Петербург, как один из крупнейших городов России, не является исключением. Вредные вещества могут вызывать астму, рак легких, хронические болезни дыхательных путей и другие заболевания. Отслеживание и анализ концентраций загрязняющих веществ в воздухе является актуальной задачей для понимания сезонных изменений и влияния различных факторов на качество атмосферного воздуха.
Уровень присутствия загрязнителей в атмосфере тесно связан с множеством факторов, включая географическое положение региона. Это взаимосвязь проявляется не только через интенсивность и концентрацию источников загрязнения, таких как промышленные предприятия и автомобильный транспорт, но также через специфические природные атрибуты местности, включая её флору и фауну, а также исторически сложившиеся экологические условия.
Актуальность исследования. Изучение сезонных изменений позволяет идентифицировать основные источники загрязнения воздуха в различные периоды года. Это может включать в себя выбросы от промышленных предприятий, транспортных средств и других источников. Изучение сезонной динамики на протяжении нескольких лет позволяет выявить долгосрочные тенденции изменения концентраций загрязняющих веществ. Это является важным для определения эффективности принимаемых мер по снижению загрязнения. Анализ сезонной изменчивости позволяет оценить влияние различных факторов, таких как климатические условия, сезонные изменения в транспортном потоке и промышленной активности, на концентрации загрязняющих веществ. На основе результатов исследования можно разработать
рекомендации и меры для снижения уровней загрязнения воздуха в конкретные сезоны. Это может включать в себя регулирование выбросов, улучшение транспортной инфраструктуры и другие экологические инициативы. Исследование сезонной изменчивости является важной частью стратегии обеспечения устойчивого развития города.
Это важно для определения эффективности мер, принимаемых для снижения уровня загрязнения. Анализ сезонных колебаний позволяет оценить влияние различных факторов, таких как климатические условия, сезонные изменения транспортных потоков и промышленная деятельность, на концентрацию загрязняющих веществ. На основе результатов исследования можно разработать рекомендации и меры по снижению уровня загрязнения воздуха в определенные сезоны. Что так же, может включать в себя контроль за выбросами, улучшение транспортной инфраструктуры и другие природоохранные меры. Исследования сезонных изменений являются важной частью стратегии по обеспечению устойчивого развития городов.
Таким образом, исследование сезонной изменчивости концентраций загрязняющих веществ играет ключевую роль в повышении осведомленности о состоянии окружающей среды и формировании стратегий для улучшения экологической обстановки.
Цель: Анализ сезонной изменчивости концентраций загрязняющих
веществ в воздухе Санкт-Петербурга
Задачи:
1. Исследовать физико-географические особенности региона
2. Определить особенности загрязнения атмосферного воздуха в Санкт- Петербурге
3. Провести исследование сезонной изменчивости концентраций загрязняющих веществ в воздухе Санкт-Петербурга
Объект исследования - атмосферный воздух Санкт-Петербурга.
Предмет исследования - концентрации загрязняющих веществ (СО, NO2, O3, PM10) за зимний и летний периоды 2022-23 гг. на станциях автоматического 4
мониторинга воздуха Санкт-Петербурга №8 (ул. Новосельковская, д.23) и №17 (пер. Тиньков, д. 4).
Структура выпускной квалификационной работы: работа состоит из введения, трех глав, которые подразделены на подглавы, заключения, списка использованной литературы.
В первой главе анализируются основные загрязняющие вещества, их источники и метеорологические факторы, оказывающие влияние на качество воздуха.
Вторая глава сфокусирована на экологическом мониторинге окружающей среды.
В третьей главе проводится оценка содержания загрязняющих веществ в атмосфере Санкт-Петербурга и исследуется влияние метеорологических параметров на качество окружающего воздуха.
В заключение дипломной работы отражены основные выводы по результатам исследования.
В данной работе была проведена оценка сезонной изменчивости концентраций загрязняющих веществ в воздухе Санкт-Петербурга.
Две мониторинговые станции были отобраны для исследования уровня загрязнения воздуха в Санкт-Петербурге: одна находится в Московском районе по адресу Новоизмайловский проспект, дом 15, а другая — в Пушкинском районе, Тиньков переулок, дом 4.
Используя данные этих станций, были созданы таблицы, отражающие среднесуточные уровни присутствия загрязнителей. Кроме того, были разработаны диаграммы, показывающие среднесуточные концентрации оксида углерода (CO), взвешенных частиц (PM10), диоксида азота (NO2) и озона (O3) за зимний и летний периоды 2022-2023 годов. Данные о среднесуточных метеорологических параметрах, таких как относительная влажность, температура воздуха, скорость и направление ветра, были использованы для создания соответствующих таблиц, графиков и климатограмм. Проведенный корреляционный анализ между уровнями загрязняющих веществ и метеопараметрами привел к формированию корреляционных матриц.
Проделанная работа и полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:
1) В зимний период значения концентраций угарного газа и твердых частиц диаметром 10 мм были выше на станции №8, где их максимальные значения составили 0,22 и 0,60 ПДКсс соответственно. А значения концентраций диоксида азота и озона преобладали в данный период на станции №17, максимальная концентрация этих загрязняющих веществ составила 0,70 ПДКсс.
2) В летний период на станции №8 были выше значения концентраций угарного газа, диоксида азота и твердых частиц диаметром 10 мм, где их максимальные значения составили 0,23, 0,55 и 0,72 ПДКсс соответственно. На станции №17 в данный период были выше значения концентраций озона, его концентрация составила 0,90 ПДКсс.
3) При сравнении зимнего и летнего сезонов, выяснилось, что в зимний период на станции №8 наблюдалась более высокая концентрация угарного газа по сравнению со станцией №17. В то же время концентрации диоксида азота, озона и твёрдых частиц диаметром 10 мм были выше летом, но при этом значения концентраций этих веществ были ниже на станции №17.
4) На значение концентраций ЗВ наибольшее влияние в зимний период оказывали такие метеорологические величины как температура, влажность и скорость ветра. В летний же сезон больше всего влияли следующие метеорологические величины: температура, скорость и направление ветра.
5) Анализ данных за два исследуемых периода показывает, что уровень загрязнения за зимний период был выше, чем за летний. Наиболее загрязненным оказался февраль, а наименее - июль.
Количество единиц автотранспорта в городе постоянно растёт, как и количество предприятий, выбрасывающих загрязняющие вещества в атмосферный воздух. Для сохранения и улучшения состояния атмосферного воздуха требуется ряд мероприятий, таких как:
• Внедрение современных технологий и оборудования на предприятиях
• Переход на альтернативные источники энергии
• Развитие общественного транспорта и инфраструктуры для велосипедистов и пешеходов
• Совершенствование законодательства и нормативно-правовой базы в области охраны окружающей среды
1. Матвеев Л. Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. - Л.:
Гидрометиздат. - 2000. - 548 с.
2. Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология: учебник. - 7-е изд. / - М.: Наука. - 2006. - 582 с.
3. Седунов Ю. С. Атмосфера. Справочник. - Л.: Гидрометиоиздат. - 1991. - 504 с.
4. Гусакова Н. В. Химия окружающей среды - Ростов н/Д: Феникс - 2004 - 192 с.
5. Хабутдинов Ю. Г., Шанталинский К. М. Николаев Н. Н. Учение об атмосфере. - Казань: Казанский гос. ун-т. - 2010. - 244 с.
6. Калинин Н. А. Физическая метеорология. - Пермь: Пермский
государственный национальный исследовательский университет. - 2023. - 257 с.
7. Макоско А. А., Матешева А. В. Загрязнение атмосферы и качество жизни населения в XXI веке: угрозы и перспективы. - М.: Российская академия наук, 2020. - 258 с.
8. Петрова Н. В., Чернов А. А. Мониторинг среды обитания. Мониторинг атмосферного воздуха. - Новосибирск: СГУГиТ. - 2016. - 134 с.
9. Апкин Р. Н., Минакова Е. А. Экологический мониторинг. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т. - 2015. - 127 с.
10. Гришина Е. П. Основы химии окружающей среды. Часть 1. Химические процессы в атмосфере. - Владим: Гос. ун-т. Владимир. - 2005. - 62 с.
11. Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.6.1032—01.
12. Хаустов А. П. Нормирование и снижение загрязнения окружающей среды: учебник для вузов / А. П. Хаустов, М. М. Редина. — 2-е изд., перераб. и доп.
— Москва: Издательство Юрайт. - 2020. — 387 с.
13. Попков В. А., Пузаков С. А. Общая химия: учебник. М.: ГЭОТАР-Медиа. - 2010. - 976с.
14. Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т. I, изд. 3-е, испр. и доп. — М.: Химия.
— 1973. - 613c.
15. Аналитическая химия: учеб.-метод. пособие / Н. В. Лакиза, С. А. Штин; М-во
науки и высш. образования Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. -
Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та. - 2019. - 139 с.
16. Суркова Г. В. Химия атмосферы: Учебник /Под ред. д.г.-м.н,
действительного члена РАЕН, проф. Ю.К. Васильчука. - М.: ИНФРА-М. - 2020. - 209 с.
17. ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
18. Зобнин Ю. В. (под ред.). Отравление монооксидом углерода (угарным газом).
— СПб.: Тактик-Студио. - 2011. - 86 с.
19. Фаскиев Р.С. Техническая эксплуатация газоанализатора: методические указания/ Р.С.Фаскиев, Е.Г.Кеян, А.А.Филиппов; Оренбургский гос. ун-т. Оренбург: ОГУ. - 2015. - 30 c.
20. Кулаков М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств. Изд. 4-е М.: АльянС . - 2008. - 423 с.
21.Зубков М. В., Локтюхин В. Н., Совлуков А. С. Датчики и измерительные преобразователи для контроля окружающей среды: учебное пособие; Рязан. гос. радиотехн. ун-т. Рязань. - 2009. - 64с.
22. Бондаренко Е.В. Основы проектирования и эксплуатации технологического оборудования: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Е. В.Бондаренко, Р.С. Фаскиев. — М.: Издательский центр «Академия». - 2011. - 304 с.
23. Вартанов А. З., Рубан А. Д., Шкуратник В. Л. Методы и приборы контроля окружающей среды и экологический мониторинг. Вологда: Инфра-Инженерия. - 2010. - 640 с.
24. РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы».
25.Экологический портал Санкт-Петербурга [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.infoeco.ru/(дата обращения 05.03.24).
26. Доклад об экологической ситуации в Санкт-Петербурге в 2022 году/ Под редакцией А.В. Германа, И.А. Серебрицкого - СПб.: 2023. - 226c.
27. Всероссийский научно-исследовательский институт
гидрометеорологической информации - Мировой центр данных [Электронный ресурс]. - Режим доступа:http://meteo.ru/(дата обращения 01.03.24).
28. Саркисов О.Р. С20 Экологическое право: учеб. пособие для студ. учреждений высшего проф. образования / О.Р.Саркисов, Е.Л. Любарский. -5-е изд. переработанное и доп - Казань: Центр инновационных технологий. - 2014. - 335 с.
29. Санкт-Петербург: энциклопедия / Международный благотворительный фонд имени Д. С. Лихачева; редколлегия: Б. В. Ананьич, Г. В. Вилинбахов, Е. Ю. Гениева [и др.]. — Санкт-Петербург: Бизнес-Пресса; Москва: Российская политическая энциклопедия (РОССПЭН). - 2006. — 1024 с.
30. Петербург в цифрах. Официальный сайт Администрации СанктПетербурга [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.gov.spb.ru/helper/day/(дата обращения: 11.04.2024).
31. Архив погоды в Санкт-Петербурге [Электронный ресурс] режим доступа:
https://rp5.ru/Архив_погоды_в_Санкт-Петербурге (дата обращения:
14.03.2024).