АНАЛИЗ МНОГОЛЕТНЕЙ ДИНАМИКИ КАЧЕСТВА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ПЕРЕКРЕСТКАХ Г. ТОМСКА
|
АННОТАЦИЯ 4
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 10
2 НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ БАЗА МОНИТОРИНГА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ..13
2.1 Федеральное законодательство 13
2.2 Региональное законодательство 18
3 ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРНЫЙ
ВОЗДУХ 20
3.1 Погодные условия 20
3.2 Интенсивность движения транспортных средств 23
3.3 Применение песчано-соляной смеси 24
4 МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В Г. ТОМСКЕ 25
4.1 Организация постов наблюдений 25
4.2 Перечень контролируемых веществ 28
4.3 Периодичность контроля 29
4.4 Методы исследования атмосферного воздуха 29
5 МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ПЕРЕКРЕСТКАХ В 2022-2024 ГГ. .32
6 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ЗА ПЕРИОД С 2008 г. ДО 2024 г.36
6.1 Выявление маркерных загрязняющих веществ 36
6.2 Диоксид азота 36
6.3 Водород хлористый 39
6.4 Фенол 42
6.5 Взвешенные частицы (пыль) 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ А 52
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 54
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 10
2 НОРМАТИВНО-ПРАВОВАЯ БАЗА МОНИТОРИНГА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ..13
2.1 Федеральное законодательство 13
2.2 Региональное законодательство 18
3 ПРИРОДНЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРНЫЙ
ВОЗДУХ 20
3.1 Погодные условия 20
3.2 Интенсивность движения транспортных средств 23
3.3 Применение песчано-соляной смеси 24
4 МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В Г. ТОМСКЕ 25
4.1 Организация постов наблюдений 25
4.2 Перечень контролируемых веществ 28
4.3 Периодичность контроля 29
4.4 Методы исследования атмосферного воздуха 29
5 МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА ПЕРЕКРЕСТКАХ В 2022-2024 ГГ. .32
6 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ЗА ПЕРИОД С 2008 г. ДО 2024 г.36
6.1 Выявление маркерных загрязняющих веществ 36
6.2 Диоксид азота 36
6.3 Водород хлористый 39
6.4 Фенол 42
6.5 Взвешенные частицы (пыль) 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ А 52
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 54
В последние десятилетия проблема качества атмосферного воздуха приобрела статус одного из приоритетных направлений в области охраны окружающей среды. Ухудшение состояния атмосферного воздуха в условиях интенсивной урбанизации оказывает значительное влияние на здоровье населения. В связи с этим, проведение анализа уровня загрязнения атмосферного воздуха на транспортных перекрёстках - является социально значимым направлением исследований. Данный анализ позволит не только диагностировать текущее состояние атмосферного воздуха, но и выявить критические зоны загрязнения, что создаёт основу для разработки эффективных мер по минимизации экологических рисков в городской среде.
Современное общество всё шире интегрирует экологическую информацию в процессы управления, проектирования и повседневной жизнедеятельности. Данные о состоянии природной среды используются в различных сферах — от планирования территориального развития и реализации строительных проектов до организации системы реагирования на чрезвычайные природные и техногенные явления. Изменения параметров окружающей среды обусловлены как естественными биосферными процессами, так и антропогенным воздействием, что усложняет задачи экологического мониторинга. В этой связи особую актуальность приобретает анализ пространственно-временной динамики загрязнения атмосферы с привлечением данных многолетних наблюдений и расширенного перечня измеряемых индикаторов.
Актуальность представленного исследования определяется неуклонным ростом антропогенной нагрузки на атмосферу в условиях ускоренного научно-технического прогресса и урбанистического развития. Последствия этих процессов проявляются в виде увеличения концентраций вредных веществ в воздухе, изменений климатических параметров, угроз для биоразнообразия и здоровья населения. Комплексное изучение состояния атмосферы позволяет не только выявлять и прогнозировать экологические угрозы, но и формировать научно обоснованные подходы к разработке стратегий устойчивого развития, а также совершенствовать экологическую политику на муниципальном, региональном и глобальном уровнях.
Формирование и функционирование разветвлённой системы экологического мониторинга, охватывающей в том числе контроль за качеством атмосферного воздуха, особенно в крупных городах и вблизи экологически опасных объектов, является важнейшим элементом обеспечения экологической безопасности. Результаты проведённого исследования позволят определить уровень антропогенного загрязнения, локализовать зоны повышенного экологического риска и проследить динамику изменения параметров атмосферного воздуха в городе Томске.
Системный подход к охране окружающей среды начал формироваться в мировом сообществе в начале 70-ых годов 20-го века. В 1975 г. руководитель разработки мероприятий по экологическому мониторингу в СССР Израэль Ю. А., совместно с академиками Герасимовым И. П. и Соколовым В.Е., одними из первых, разработали принципы проведения экологического мониторинга. Ученые предлагали под экологическим мониторингом понимать систему наблюдений, которая позволяет определить изменения состояния биосферы под влиянием деятельности человека.
Проблема анализа загрязнения атмосферного воздуха при управлении урбанизированной территорией достаточно подробно исследована в трудах: Теличенко В.И., Ильичева В.А., Азарова В.Н., Медоуза Д., и др. Построением автоматизированных систем экологического мониторинга в нашей стране занимались Моисеев Н.Н., Аверин T.B., Эдельштейн Ю.Д., Волков В.Ю., Любимов В.Б., Степанченко И.В и др.
Большой вклад в разработку математических моделей внесли Марчук Г.И., Шокин Ю.И., Белолипецкий В.М., Чубаров Л.Б., Марчук А.Г., Белов H.H., Беккер А.А. Фундаментальные математические модели загрязнения атмосферы сформулированы в работах: Солодкова С.А., Берлянда М.Е., Анохиной Ю.А., Оникула Р.И., Остромогильского А.Х, Генихович Е.Л. и др.
В трудах Вента Д.П., Фридман А.Я., Юсуповой Н.И., Гедзенко М.О. и др. сформулированы основные принципы построения и функционирования систем поддержки принятия решений (С1111Р) в различных сложных системах, в том числе связанных с экологическим состоянием окружающей среды.
Объект исследования: качество атмосферного воздуха на перекрестках г. Томска.
Предмет исследования: анализ многолетней динамики качества атмосферного воздуха на перекрестках г. Томска.
Цель работы: проведение пространственного анализа динамики загрязняющих веществ на перекрестках г. Томска.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить нормативно-правовую и методологическую базу проведения регионального мониторинга атмосферного воздуха.
2. Провести анализ природных и антропогенных факторов, влияющих на состояние атмосферного воздуха в городской среде.
3. Выполнить полевые и лабораторные исследования загрязнения воздуха на перекрестках города в весенне-летний период 2022-2024 гг.
4. Провести анализ данных о состоянии атмосферного воздуха за период с 2008 г. по 2024 г.
Методы исследования: проведение отбора проб атмосферного воздуха с использованием методов мокрой химии, выполнение экспресс-измерений показателей качества воздуха с применением портативных газоанализаторов, а также анализ ранее накопленного объема данных.
Защищаемые положения:
1. Основными загрязняющими веществами в атмосферном воздухе на перекрестках г. Томска являются диоксид азота, водород хлористый, фенол и взвешенные частицы.
2. Повышенное содержание взвешенных частиц и фенола может быть связано с деятельностью промышленных источников загрязнения, водорода хлористого и диоксида азота - с выбросами от автотранспорта.
Апробация работы. Основные положения, содержащиеся в выпускной квалификационной работе магистра, были частично изложены в публикации на VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Оценка и прогноз качества атмосферного воздуха на перекрестках г. Томска».
Выражаю искреннюю благодарность научному руководителю Гориной Наталии Владимировне и заместителю начальника отдела управления водными ресурсами Сайфулиной Евгении Владимировне за консультацию при написании работы, а также начальнику отдела Томская специализированная инспекция государственного экологического контроля и анализа ОГБУ «Облкомприрода» Логачевой Марине Владимировне за любезно предоставленные материалы измерений загрязнения воздуха за прошлые годы и возможность практического освоения методов контроля параметров воздушной среды
Современное общество всё шире интегрирует экологическую информацию в процессы управления, проектирования и повседневной жизнедеятельности. Данные о состоянии природной среды используются в различных сферах — от планирования территориального развития и реализации строительных проектов до организации системы реагирования на чрезвычайные природные и техногенные явления. Изменения параметров окружающей среды обусловлены как естественными биосферными процессами, так и антропогенным воздействием, что усложняет задачи экологического мониторинга. В этой связи особую актуальность приобретает анализ пространственно-временной динамики загрязнения атмосферы с привлечением данных многолетних наблюдений и расширенного перечня измеряемых индикаторов.
Актуальность представленного исследования определяется неуклонным ростом антропогенной нагрузки на атмосферу в условиях ускоренного научно-технического прогресса и урбанистического развития. Последствия этих процессов проявляются в виде увеличения концентраций вредных веществ в воздухе, изменений климатических параметров, угроз для биоразнообразия и здоровья населения. Комплексное изучение состояния атмосферы позволяет не только выявлять и прогнозировать экологические угрозы, но и формировать научно обоснованные подходы к разработке стратегий устойчивого развития, а также совершенствовать экологическую политику на муниципальном, региональном и глобальном уровнях.
Формирование и функционирование разветвлённой системы экологического мониторинга, охватывающей в том числе контроль за качеством атмосферного воздуха, особенно в крупных городах и вблизи экологически опасных объектов, является важнейшим элементом обеспечения экологической безопасности. Результаты проведённого исследования позволят определить уровень антропогенного загрязнения, локализовать зоны повышенного экологического риска и проследить динамику изменения параметров атмосферного воздуха в городе Томске.
Системный подход к охране окружающей среды начал формироваться в мировом сообществе в начале 70-ых годов 20-го века. В 1975 г. руководитель разработки мероприятий по экологическому мониторингу в СССР Израэль Ю. А., совместно с академиками Герасимовым И. П. и Соколовым В.Е., одними из первых, разработали принципы проведения экологического мониторинга. Ученые предлагали под экологическим мониторингом понимать систему наблюдений, которая позволяет определить изменения состояния биосферы под влиянием деятельности человека.
Проблема анализа загрязнения атмосферного воздуха при управлении урбанизированной территорией достаточно подробно исследована в трудах: Теличенко В.И., Ильичева В.А., Азарова В.Н., Медоуза Д., и др. Построением автоматизированных систем экологического мониторинга в нашей стране занимались Моисеев Н.Н., Аверин T.B., Эдельштейн Ю.Д., Волков В.Ю., Любимов В.Б., Степанченко И.В и др.
Большой вклад в разработку математических моделей внесли Марчук Г.И., Шокин Ю.И., Белолипецкий В.М., Чубаров Л.Б., Марчук А.Г., Белов H.H., Беккер А.А. Фундаментальные математические модели загрязнения атмосферы сформулированы в работах: Солодкова С.А., Берлянда М.Е., Анохиной Ю.А., Оникула Р.И., Остромогильского А.Х, Генихович Е.Л. и др.
В трудах Вента Д.П., Фридман А.Я., Юсуповой Н.И., Гедзенко М.О. и др. сформулированы основные принципы построения и функционирования систем поддержки принятия решений (С1111Р) в различных сложных системах, в том числе связанных с экологическим состоянием окружающей среды.
Объект исследования: качество атмосферного воздуха на перекрестках г. Томска.
Предмет исследования: анализ многолетней динамики качества атмосферного воздуха на перекрестках г. Томска.
Цель работы: проведение пространственного анализа динамики загрязняющих веществ на перекрестках г. Томска.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Изучить нормативно-правовую и методологическую базу проведения регионального мониторинга атмосферного воздуха.
2. Провести анализ природных и антропогенных факторов, влияющих на состояние атмосферного воздуха в городской среде.
3. Выполнить полевые и лабораторные исследования загрязнения воздуха на перекрестках города в весенне-летний период 2022-2024 гг.
4. Провести анализ данных о состоянии атмосферного воздуха за период с 2008 г. по 2024 г.
Методы исследования: проведение отбора проб атмосферного воздуха с использованием методов мокрой химии, выполнение экспресс-измерений показателей качества воздуха с применением портативных газоанализаторов, а также анализ ранее накопленного объема данных.
Защищаемые положения:
1. Основными загрязняющими веществами в атмосферном воздухе на перекрестках г. Томска являются диоксид азота, водород хлористый, фенол и взвешенные частицы.
2. Повышенное содержание взвешенных частиц и фенола может быть связано с деятельностью промышленных источников загрязнения, водорода хлористого и диоксида азота - с выбросами от автотранспорта.
Апробация работы. Основные положения, содержащиеся в выпускной квалификационной работе магистра, были частично изложены в публикации на VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Оценка и прогноз качества атмосферного воздуха на перекрестках г. Томска».
Выражаю искреннюю благодарность научному руководителю Гориной Наталии Владимировне и заместителю начальника отдела управления водными ресурсами Сайфулиной Евгении Владимировне за консультацию при написании работы, а также начальнику отдела Томская специализированная инспекция государственного экологического контроля и анализа ОГБУ «Облкомприрода» Логачевой Марине Владимировне за любезно предоставленные материалы измерений загрязнения воздуха за прошлые годы и возможность практического освоения методов контроля параметров воздушной среды
В ходе выполнения магистерской диссертации был проведен комплексный анализ многолетней динамики качества атмосферного воздуха на ряде перекрёстков города Томска. Основной целью исследования являлся пространственный анализ динамики маркерных загрязняющих веществ на перекрестках г. Томска, связанных преимущественно с автотранспортными выбросами, а также оценка влияния дорожно-транспортной инфраструктуры на качество воздуха.
В заключение проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
1. По данным 2008-2024 гг. установлено превышение ПДК в отношении оксида углерода, диоксида азота, фенола, формальдегида, свинца, взвешенных частиц (пыли), водорода хлористого, взвешенных частиц PM 10. Концентрация бензола, свинца и взвешенных частиц PM 2,5 не превышают установленных нормативов.
2. Концентрация диоксида азота составляет до 0,930 мг/м3 (4,65 ПДКм.р.), максимальное значение зафиксировано в 2011 г. на пр. Кирова - ул. Елизаровых, что может быть связано с близостью к ГРЭС-2.
3. Концентрация хлористого водорода составляет до 2,56 мг/м3 (12,8 ПДКм.р.), максимальное значение зафиксировано в 2021 году, на пр. Фрунзе - ул. Красноармейская, что связано с высокой загруженностью перекрестка
4. Концентрация фенола составляет до 0,012 мг/м3 (1,2 ПДКм.р.), что незначительно превышает ПДК, максимальное значение зафиксировано в 2009 году на пр. Ленина - ул. Учебная
5. Концентрация взвешенных частиц составляет до 5,70 мг/м3 (11,4 ПДКм.р.), максимальное значение зафиксировано в 2020 году, на пл. Ленина, что связано с высокой интенсивностью транспортного потока
6. Превышение ПДК в 2022 - 2024 по взвешенным частицам отмечены преимущественно в Ленинском и Советском районах, по хлористому водороду - в Ленинском, Советском районах
В заключение проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
1. По данным 2008-2024 гг. установлено превышение ПДК в отношении оксида углерода, диоксида азота, фенола, формальдегида, свинца, взвешенных частиц (пыли), водорода хлористого, взвешенных частиц PM 10. Концентрация бензола, свинца и взвешенных частиц PM 2,5 не превышают установленных нормативов.
2. Концентрация диоксида азота составляет до 0,930 мг/м3 (4,65 ПДКм.р.), максимальное значение зафиксировано в 2011 г. на пр. Кирова - ул. Елизаровых, что может быть связано с близостью к ГРЭС-2.
3. Концентрация хлористого водорода составляет до 2,56 мг/м3 (12,8 ПДКм.р.), максимальное значение зафиксировано в 2021 году, на пр. Фрунзе - ул. Красноармейская, что связано с высокой загруженностью перекрестка
4. Концентрация фенола составляет до 0,012 мг/м3 (1,2 ПДКм.р.), что незначительно превышает ПДК, максимальное значение зафиксировано в 2009 году на пр. Ленина - ул. Учебная
5. Концентрация взвешенных частиц составляет до 5,70 мг/м3 (11,4 ПДКм.р.), максимальное значение зафиксировано в 2020 году, на пл. Ленина, что связано с высокой интенсивностью транспортного потока
6. Превышение ПДК в 2022 - 2024 по взвешенным частицам отмечены преимущественно в Ленинском и Советском районах, по хлористому водороду - в Ленинском, Советском районах
