Состояние воздушного бассейна крупных городов

Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 49 страниц
В избранное:

Содержание

с

Введение
3
1
Состояние воздушного бассейна крупных городов
5
2
Физико-географическое описание города Темиртау
17
2.1
Промышленность Карагандинской области
19
3
Пространственно - временные вариации загрязняющих веществ в воздушном бассейне города Темиртау.
22
4
Суточный ход загрязняющих веществ по срокам наблюдения
34
5
Зависимость накопления загрязняющих веществ в атмосфере от синоптических условий
40
5.1
Анализ синоптической ситуации на примере 19 января 2009 года
40
5.2
Анализ синоптической ситуации на примере 15 августа 2009 года
44
5.3
Анализ синоптической ситуации на примере 31 октября 2009 года
47

Заключение
52

Список литературы
54

Введение

Атмосферный воздух является одним из важных природных ресурсов, и транспортной средой, которая переносит загрязняющие вещества на дальние расстояния. Воздуха в основном загрязняется, от энергетической деятельности, промышленности и транспорта, а также влияет трансграничный перенос загрязняющих веществ на большие расстояния, часто через границы государств, является серьезной проблемой во многих странах, включая Центрально-азиатский регион.
Тема экологического мониторинга является одной из актуальных тем на сегодняшний день. Темиртау один из крупнейших индустриальных центров нашей страны. В городе находится один из крупнейших в Казахстане металлургический комбинат, который вносит не малую роль в состояние воздушного бассейна города. В связи с развитием промышленных объектов 3 города в этой области занимают ведущие позиции по уровню загрязнения воздуха. Это Темиртау, Караганда и Балхаш.
Существенный вклад в загрязнение воздушного бассейна страны вносит трансграничный перенос. Кроме того, загрязняющие вещества могут перемещаться на тысячи километров прежде, чем произойдет их осаждение и будет нанесен ущерб. К трансграничным экологическим проблемам относятся вопросы вододеления, загрязнения трансграничных водных объектов, атмосферного воздуха и почвы, перемещения опасных технологий, веществ и отходов, разработки приграничных месторождений полезных ископаемых, сохранения уникальных природных комплексов.
Актуальнейшей проблемой трансграничного характера является опустынивание земель. На сегодняшний день из 272,5 млн. гектаров территории нашей страны почти 180 млн. подвержены опустыниванию, что составляет 66 % земель. Так же возросла численность населения Земли, развитие промышленного производства, возрастающие объемы добычи и сжигания ископаемого топлива - угля, нефти и газа, увеличение парка автомобильного транспорта являются важными факторами повышения интенсивности загрязнения окружающей среды, в том числе и атмосферного воздуха. Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха наблюдается в городах и промышленных центрах, где самыми распространенными загрязнителями являются: диоксид серы, окись углерода, оксиды азота, сероводород, твердые частицы и др. В некоторых населенных пунктах в связи особенностями промышленного производства в воздухе содержатся специфические вредные вещества, такие, как серная и соляная кислота, стирол, сажа, марганец, хром, свинец и др.
Около 5 млн. жителей Казахстана проживают в условиях загрязненного атмосферного воздуха, 2 млн. - в условиях крайне высокого уровня загрязнения.
В крупных промышленных центрах степень загрязнения атмосферного воздуха может в ряде случаев превысить санитарно-гигиенические нормативы. Характер временной и пространственной изменчивости концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе определяется большим числом разнообразных факторов. Знание закономерностей формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха, тенденций их изменений является крайне необходимым для обеспечения требуемой чистоты воздушного бассейна. Основой для выявления закономерностей служат наблюдения за состоянием загрязнения воздушного бассейна.

1 Состояние воздушного бассейна крупных городов

В крупных промышленных городах степень загрязнения атмосферного воздуха может в ряде случаев превысить санитарно-гигиенические нормативы. Характер временной и пространственной изменчивости концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе определяется большим числом разнообразных факторов. Знание закономерностей формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха, тенденций их изменений является крайне необходимым для обеспечения требуемой чистоты воздушного бассейна. Основой для выявления закономерностей служат наблюдения за состоянием загрязнения воздушного бассейна.
Атмосфера -- источник жизни на всей планете, не имеющий границ. Так как атмосфера является общим богатством всего человечества на земном шаре, ее качество, чистота являются ни с чем не сравнимой частью биосферы. Атмосфера состоит из нескольких слоев -- тропосферы, озона, стратосферы, мезосферы, термосферы и экзосферы. Каждый слой имеет свою функцию, свой газовый состав, свое значение для жизнедеятельности. Особое значение имеют тропосфера и озоновый слой.
В настоящее время качество, чистота атмосферного воздуха меняются не в лучшую сторону. Причина -- распространение производственных газов, появляющихся в результате деятельности людей и загрязняющих воздух. Современная цивилизация осуществляет невиданное давление на природу.
Загрязнение природной среды промышленными выбросами оказывает вредное действие на людей, животных, растения, почву, здания и сооружения, снижает прозрачность атмосферы, повышает влажность воздуха, увеличивает число дней с туманами, уменьшает видимость, вызывает коррозию металлических изделий.
Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с ними информационных), происходящие в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту. Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме загрязнения. [1]
Трудно переоценить значение атмосферы в жизни человека. Атмосфера не только снабжает весь земной шар чистым воздухом, но и обогащает окружающую среду необходимыми газообразными элементами (кислородом, азотом, углекислым газом, аргоном и др.). К тому же атмосфера защищает Землю от вредных космических излучений, способствует обмену энергии и веществ в природе, а в конечном счете -- устойчивости жизни на Земле.
Но в последние годы столь необходимый человеку воздушный бассейн подвергся основательным изменениям. Качество воздушной атмосферы определяется показателями ее загрязненности. Если показатели содержания вредных веществ в атмосфере не отвечают нормам предельно допустимой концентрации или превышают их, то считается, что воздушная среда загрязнена.
Основные источники загрязнения природы -- промышленные предприятия, автотранспорт, выделяемое заводами тепло, испытания военного оружия, космические корабли и ракеты. Попавшие в атмосферу с указанных объектов вещества вызывают химические или фотохимические реакции, а следовательно, изменения (табл. 4)[2].

Таблица 1-Производство загрязнителей в мире (по расчетам Т. А. Акимова)

Загрязнители
Млн. тонн в год
углеродные соединения
6000
производственная пыль
580
оксиды углерода
360
оксиды серы
160
оксиды азота
110
фосфорные соединения
18
сернистый водород
10
аммиак
8
хлор
1
фтористый водород
1

Химические продукты, возникшие подобным образом, попадая в воду, землю, разрушают все живые организмы, здания, строительные материалы. Сбалансированность объемов кислорода и углекислого газа позволяет сохранять устойчивость воздушных потоков в атмосфере. Например, кислород, обеспечивая жизнедеятельность живых организмов, в то же время участвует во всех химических реакциях, происходящих в воде и почве. Там, где ощущается нехватка кислорода, не могут свободно дышать люди и животные. Основной источник кислорода на Земле -- это происходящий в зеленых растениях процесс фотосинтеза. Превышение концентрации углекислого газа в воздушной среде затрудняет дыхание людей и животных. Поэтому содержание его в атмосферном воздухе должно быть устойчивым. Нарушение баланса двух основных газов приводит к экологическим бедствиям на планете. Поэтому сохранение чистоты воздушной среды все государства земного шара рассматривают как одно из важнейших условий экономического развития и вносят в это дело посильный вклад. В целях обеспечения необходимой чистоты воздушного бассейна должно осуществляться нормирование вредных промышленных выбросов в атмосферу. В СССР этим вопросом придается большое значение. В Казахстане за уровнем загрязнения воздушной среды вредными веществами и различными химическими соединениями регулярно следит научно-исследовательский институт при "Казгидрометцентре". В зависимости от времени года уточняется ситуация метеорологической обстановки и регулярно сообщаются результаты населению в журнале "Экологический бюллетень". Если судить по индексу загрязнения атмосферы (ИЗА) в 1995 -- 2005 гг., то неблагополучными в этом плане являются города Риддер, Зыряновск, Усть-Каменогорск, Жезказган, Балхаш, Караганда, Павлодар, Экибастуз, Темиртау, Алматы. Конечно, эти показатели постоянно меняются, потому что производственные предприятия этих городов работают неравномерно. Например, если в 1995 г. среди самых загрязненных городов отмечались Жезказган и Балхаш, то в 1999 -- 2005 гг. их "обогнали" Риддер и Усть-Каменогорск. В этих регионах много ядовитых газов в атмосферу выбрасывают предприятия черной и цветной металлургии. А в Алматы и Зыряновске нет метеорологических условий для нейтрализации и рассеивания вредных веществ в воздушной среде. Промышленные предприятия республики плохо оснащены современным оборудованием, предупреждающим вредные выбросы в атмосферу. Следовательно, из-за устаревшей технологии производства в воздушную среду в большом количестве выбрасываются твердые, жидкие, газообразные, вредные для живых организмов вещества. Такие химические соединения бывают очень ядовиты и опасны. Это диоксиды серы, оксиды углеводородов, оксиды азота, сернистый водород, аммиак и др. [3]
Из постоянных источников загрязнения ежегодно в атмосферу городов выбрасывается следующее количество вредных веществ: Павлодар -- 763 тыс. т, Караганда -- 601 тыс. т, Жезказган -- 487 тыс. т, города Южного Казахстана -- 170 тыс. т, Костанай -- 170 тыс. т, Астана -- 120 тыс. т, Атырау -- 90 тыс. т. В этих регионах сосредоточены предприятия энергетики, металлургии, нефтегазовой промышленности. Большая часть извергаемых ими пыли и газа распространяется и оседает на данной территории, загрязняя растительный мир, водные и земельные ресурсы, здания, окружающую среду в целом. По данным "Казгидромета", на каждый гектар территории нашей республики ежегодно выпадает 1,13 т вредных веществ.[4]
В условиях Казахстана воздушный бассейн многих городов загрязняется выхлопными газами автотранспорта.
По уточненным сведениям 2000 г., в Усть-Каменогорске содержание в воздухе диоксида серы, фенолформальдегида, диоксида азота превысило предельно допустимые концентрации (ПДК) в 1 -- 4 раза. Выросла загрязненность атмосферы в таких городах, как Актау, Темиртау, Шымкент, Тараз. По некоторым наблюдениям, в воздушном бассейне городов Шымкент, Тараз и Петропавловск превышены предельно допустимые концентрации ядовитого формальдегида в 3 раза. В воздушной среде Темиртау содержание аммиака и фенола превышает допустимые нормы в 2 -- 3 раза. В Петропавловске концентрация диоксида серы в воздушной среде в 3 раза больше допустимой нормы, а в Астане ПДК фтористого водорода превышена в 4 раза. В Казахстане загрязнение воздуха связано и с некоторыми особенностями резко континентального климата. Из-за небольшого количества атмосферных осадков, выпадающих на нашей территории, плохо происходит и естественное очищение воздушной среды [5]. А города Алматы, Шымкент, Риддер, Зыряновск построены таким образом, что практически не продуваются ветрами, поэтому над ними постоянно висит густая дымовая завеса в виде смога.
Очень большую опасность представляет тот факт, что в воздушной среде содержится довольно большое количество тяжелых металлов. Постоянно в атмосфере присутствуют свинец, цинк, олово, ртуть и другие ядовитые соединения. Хотя в целом по республике содержание в воздухе соединений тяжелых металлов не очень велико, ситуация в отдельных городах вызывает тревогу. Например, в Риддере содержание свинца превышает предельно допустимые концентрации в 17 раз, в Балхаше -- в 8 раз, Шымкенте -- в 6 раз. Надо признать, что эти показатели в некоторых городах вырастали до 17 -- 81 раза, что сказалось на живых организмах и человеке.
Загрязняющие воздушную среду Казахстана вредные вещества попадают и в соседние государства, так как атмосфера для всех едина. Приведенные ниже сведения подтверждают данный факт.
Если принять, что загрязняющий источник в Казахстане выбрасывает в атмосферу 100 % вещества, то у нас в республике его остается:
1) серы -- 46 %, или 380 000 т; азота (обогащенный) -- 19 %, или 46 400 т; азота (необогащенный) -- 51 %, или 11 300 т.
2) серы -- 54 %; азота (обогащенный) -- 81 %; азота (необогащенный) -- 49 %.
В свою очередь, происходит обмен, т.е трансформация азотсодержащих и серосодержащих веществ из атмосферы Казахстана в Россию, Кыргызстан, Узбекистан благодаря воздушным потокам.
Ежегодный объем выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ достигает в совокупности во всем мире 200 млн. т. А в их составе содержится до 20 химических элементов, в том числе свинец, цинк и содержащие их соединения, которыми чаще всего отравляются люди и загрязняется окружающая среда. Их концентрация в воздухе не должна превышать 0,0003 мгм[3].[6]
По данным Казинформа в Карагандинской области отмечается снижение выбросов вредных веществ в воздушный бассейн. По данным областного департамента статистики, в минувшем году в атмосферу было выброшено 991,6 тыс. тонн загрязняющих веществ, что, по сравнению с предыдущим годом, меньше на 274,3 тыс. тонны (на 21,7 процента). При этом количество стационарных источников загрязнения возросло на 7,4 процента. На 428 предприятиях региона, имеющих в прошедшем году выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, зарегистрировано 7405 стационарных источников, из которых 4868 (65,7 процента) являются организованными, из них оборудовано очистными сооружениями 30,6 процента источников. В 2008 году уловлено и обезврежено 5406,3 тыс. тонн вредных веществ, или 84,5 процента от общего количества отходов. Удельный вес загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу без очистки, составляет 15,5 процента от общего объема, - сообщили в областном департаменте статистики. Между тем наиболее загрязненными промышленными регионами области остаются города Балхаш и Темиртау, на долю которых в 2008 году приходилось 72,5 процента всех выбросов загрязняющих веществ (в 2007 году 75,6 процента), или, соответственно, 424,3 и 294,5 тыс. тонн. В Балхаше 32,4 процента выбросов поступает в атмосферу без очистки. В 2007 году этот показатель был выше на 11,1 процента, - отметили в областном департамента статистики. В областном центре, по данным областного департамента статистики, выбросы вредных веществ в атмосферу уменьшились, по сравнению с 2007 годом, на 2,4 процента, в Жезказгане на 24 процента. На территории области на начало 2009 года накоплено более 1,3 млрд. тонн экологически опасных промышленных отходов. По сравнению с предыдущим годом их объем увеличился на 3,2 процента. За 2008 год в результате производственной деятельности на предприятиях региона образовалось 50,4 млн. тонн токсичных отходов. Более 7,5 млн. тонн отходов было полезно использовано или утилизировано, полностью обезврежено непосредственно на предприятиях 55,2 тыс. тонн отходов, на дальнейшую промышленную переработку передано другим предприятиям 151,8 тыс. тонн. Кроме того, 198,6 тыс. тонн вновь образованных отходов направлено на санкционированные свалки и полигоны твердых бытовых отходов, - констатируют статистики. За 2008 год предприятиями региона в экологический фонд было перечислено 3,6 млрд. тенге, что на 37,8 процента больше, чем в 2007 году. Эта сумма сложилась в основном за счет выплат за загрязнение окружающей среды в пределах допустимых нормативов и установленных лимитов. Иски и штрафы, взысканные в возмещение ущерба, причиненного нарушителями природоохранного законодательства, составляют 2,3 процента всех поступлений в экологический фонд, - отметили в областном департаменте статистики.[4]
В наcтоящее время практически все населенные пункты Карагандинской области: крупные города, города-спутники, поселки городского типа, райцентры, центральные усадьбы совхозов испытывают на себе сильное антропогенное и техногенное воздействие и затем сами становятся источниками загрязнения окружающей среды. г. Караганда. Областной и крупный промышленный центр, основными источниками загрязнения которого являются промышленные предприятия, их промотходы, складируемые в отвалах, нефтехранилища и АЗС, а также сети свалки бытового мусора. Объектами загрязнения является воздушная среда, атмосферные осадки, почво-грунты, растительность, подземные и поверхностные воды, степень загрязнения которых различна, но в сравнении с принятыми нормами достаточно велика.
Почво-грунты города, преобразованные в результате антропогенно- промышленного воздействия на них в техногенные грунты, значительно, отличаются от естественных почв и характеризуются наличием большого количества бытового, строительного и промышленного мусора, отходов производства, низкими агрохимическими свойствами, засолением и самое главное, являются концентраторами различных форм токсичных химических элементов. В зонах техногенного загрязнения отмечается накопление более 10 химических элементов [7], превышающих по своим содержаниям предельно- допустимые концентрации (ПДК): свинец - до 100 ПДК, цинк, медь - до 300 ПДК, молибден, олово - до 200 ПДК, никель - до 100 ПДК, хром - до 60 ПДК, ртуть, мышьяк - до 15-20 ПДК, кобальт, марганец - до 5-8 ПДК.
К негативным процессам, как ответной реакции техногенного воздействия на почво-грунты, следует также отнести: переход токсичных элементов через овощи и фрукты дачных участков в организм человека и животных; накопление токсичных веществ в листве земных насаждений и их выбросы при массовом сжигании; нарушение экосистем водоемов; переход токсичных соединений в водорастворимое состояние в результате "кислых" дождей; загрязнение поверхностных водоемов и подземных вод.
Техногенное загрязнение носит устойчивый и всеохватный характер, что подтверждается выборочным обследованием овощей и фруктов дачных массивов и пригородных совхозов, поставляющих сельскохозяйственную продукцию в г. Караганду. В зоне интенсивного экологического влияния города и промышленных зон установлено, что основными загрязнителями растительной продукции являются: хром, содержание которого превышает ПДК для картофеля, капусты, лука, свеклы, моркови, помидор, яблок (превышение ПДК в 1.5-10 раз). Следует также отметить, что отмечается загрязнение зерновых и кормовых трав, произрастающих в совхозах, свинцом, ванадием, хромом, никелем, бериллием, кобальтом и др.
Таким образом, суммируя данные по загрязнению различных природных сред в городе Карагандинской облости, следует отметить, что большинство эпицентров наиболее сильного загрязнения совпадает с местоположением крупных предприятий, при этом захватываются жилые кварталы в радиусе 1-2 км. Это территории Северо-Майкудукской и Южно-Карагандинской промзон, промзоны восточнее района Михайловки и в Сортировке, районы ТЭЦ-1, ТЭЦ-3, Машзавода №1, завода им. Пархоменко, промзоны южнее Федоровки и примыкающие к Тихоновке, районы обогатительных фабрик.
Город Темиртау крупный промышленный центр Карагандинской области - образец "промышленного гигантизма по закону оптимальности". Жилая застройка города зажата промышленными предприятиями, являющимися мощными источниками загрязнения окружающей среды.
Воздушная среда города Темиртау по валовым выбросам в атмосферу вредных веществ занимает 4-е место среди городов СНГ и первое - в РК. Динамика выбросов за период с 1990 г. по 1994 г. изменилась от 890 до 413 тыс.тонн в год, причем доля автотранспорта здесь невелика и составляет лишь 2-3 %. Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят промпредприятия, практически любой ветер несет выбросы, а в штилевую погоду весь город окутывает густой смог.
Почво-грунты города в результате техногенно-промышленного загрязнения характеризуются наличием целого комплекса токсичных элементов. Особую опасность представляет ртуть, содержания которой до 12 ПДК отмечаются в почвах на территорий ПО "Карбид" и в прилегающем районе жилых кварталов. Кроме того, обращает на себя внимание интенсивное загрязнение почво-грунтов города и окрестностей: цинком - превышение ПДК в 16 раз, хромом - в 8 раз, свинцом, оловом, марганцем - в 3 раза и т.д.[4-6]
Растительность города также несет на себе отпечаток всеобщегозагрязнения всех природных сред. Выбросы ПО "Карбид" отравляютдревесную растительность, цвета и кустарники, деревья не живут больше 17лет. Дикорастущая растительность (полынь) содержит ртуть в аномальныхконцентрациях, причем эта аномалия в плане четко обрамляет город.
В Темиртау основным видом сельхозпродукции, выращиваемой на загрязненных поймах реки Нура, также отмечается значительное количество ртути. В съедобных частях огурцов, моркови, картофеля, свеклы, яблок, капусты зафиксированы концентрации ртути превышающие ПДК в 1.1-9.0 раз.
В общем балансе загрязнителей атмосферы среди токсичных соединений выбросов КMК, зафиксированы основные загрязнители, оказывающие нарастения многообразное токсичное влияние, это - серный и сернистый ангидрид, сероуглерод, сероводород, окислы азота и углерода, соединения фтора. Подобное загрязнение угнетает развитие лиственного покрова, снижает накопление хлорофилла, угнетает рост способствует накоплению в органах растений тяжелых металлов и серы.
Объектом исследования был выбран промышленно развитый регион Центрального Казахстана - город Темиртау. Характерной особенностью г. Темиртау является отсутствие четкого зонирования жилых и промышленных районов. Исторически селитебная застройка города, сложилась между двумя промышленными зонами. В западной промзоне расположены ТОО ТЭМК и ТОО Bassel Group LLS. По размерам санитарно-защитной зоны не соответствуют санитарным требованиям предприятия ТОО ТЭМК и ТОО Bassel Group LLS. Ближайшая к предприятиям селитебная зона находится в 500 м на запад от предприятий. В данной зоне отсутствуют зоны отдыха, медицинские учреждения, заповедники и другие объекты. В связи с существующей застройкой, в настоящее время невозможно пересмотреть размеры санитарно-защитной зоны.
Крупными предприятиями, имеющими наибольшее количество выбросов в атмосферу, являются АО Арселор Миттал Темиртау и ТОО ТЭМК. Количество стационарных источников по городу составляет 1205, из них организованных - 959, оснащены пыле-газоочистными устройствами - 372. Другие предприятия находятся вне черты города Темиртау, но также могут оказывать воздействие непосредственно на город Темиртау. К ним относятся АО Централ Азия Цемент, АО КЗАЦИ, расположенные в поселке Актау севернее города Темиртау, ТОО Темиртау Цвет Мет, расположенное в поселке Токаревка северо-западнее города Темиртау, ТОО Корпорация Казахмыс, филиал ПО Карагандацветмет, Нурказганский северный участок, расположенный в 8 км северо-восточнее от города Темиртау.
Кроме того, в настоящее время имеет место значительный рост объемов выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в виде выхлопных газов в процессе деятельности автотранспорта[10].
Для получения информации о пространственной изменчивости концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе города Темиртау была составлена регулярная сетка по карте города. Основанием выбора точек для отбора проб атмосферного воздуха на территории города Темиртау явилось равномерное распределение точек по селитебной зоне. Объем точек определяли эмпирически с шагом 500 м (24 точки).
Отбор проб атмосферного воздуха в определенных точках и замеры содержания в атмосферном воздухе загрязняющих веществ, проводили стандартными методами в соответствие с Руководством по контролю загрязнения атмосферы [7] с привлечением аккредитованной и сертифицированной лаборатории филиала РГКП КОЦСЭЭ по городу Темиртау. Замеры содержания в атмосферном воздухе взвешенных веществ, диоксида азота, диоксида серы, окиси углерода и фенола проводили с использованием фотоэлектрического концентрационного колориметра. По этим 4 показателям рассчитывали ИЗА4.
В качестве основной переменной исследования атмосферного воздуха явилась максимальноразовая концентрация взвешенных веществ, диоксида азота, диоксида серы, окиси углерода и фенола. Оценки результатов проводили по отношению к ПДК анализируемого вещества в воздухе как по максимальноразовому (ПДКмр), так и по среднесуточному (ПДКсс). Кратность превышения ПДКсс загрязняющих веществ при расчете ИЗА5 как интегрального показателя была приведена к кратности превышения ПДКсс для веществ 3 класса опасности.
Отбор пыли проводился путем сбора ее в специальные цилиндрические банки, которые предварительно устанавливались на крышах домов, построек или на столбах высотой 3 м, в течение 30 суток. В пыли проводили определение содержания химических элементов: свинца, хрома, марганца, никеля, меди, цинка, кобальта, ванадия. Изучение химического состава пыли проводилось путем перерасчета уровня осевших химических элементов, содержавшихся в 0,15 мг пыли. Такое количество осевшей пыли было определено исходя из минимального уровня взвешенных веществ [8].
Из полученных результатов просчитывали среднесуточные концентрации загрязняющих веществ с учетом стандартного отклонения и 95% доверительного интервала с применением программы Statistica 6.0.
В атмосферном воздухе города Темиртау содержание взвешенных веществ в теплый период года в 31 % проб выше ПДКмр. Среднесуточное содержание взвешенных веществ оказалось во всех пробах выше ПДКсс и соответствовало в среднем 3,33 ПДКсс.
Уровень диоксида азота, в основном, не превышал ПДКмр и лишь в одной пробе найдено превышение этого показателя. Однако среднесуточный уровень диоксида азота превышал ПДКсс в 1,5 раза (ПДКсс=0,4 мгм3). Уровень диоксида серы всегда был ниже ПДКмр. Среднесуточные показатели диоксида серы превышали ПДКсс в 4,5 раза (ПДКсс=0,05 мгм3), что отмечалось практически во всех пробах. Ни в одной пробе не отмечалось превышения уровня окиси углерода относительно ПДКмр (ПДКмр=5,0 мгм3). Среднесуточный уровень окиси углерода также не превышал ПДКсс (ПДКсс=3,0 мгм3).[4]
Полученные данные дают основание считать, что воздействие взвешенных веществ может давать наибольшее воздействие на жителей города Темиртау. Сравнительно много проб было с превышением ПДКсс диоксида серы по сравнению с диоксидом азота. При этом следует учитывать, что ПДКсс и ПДКмр для диоксида серы различаются в 10 раз, а диоксида азота - в 2 раза. Превышение ПДКсс фенола также свидетельствует о наличии химического загрязнения, связанного с процессами горения. Однако причины такого загрязнения не могут быть точно установлены по приведенным данным.
Также проведено изучение интегрального загрязнения города Темиртау по ИЗА5 по ПДКсс для взвешенных веществ, диоксида азота, диоксида серы, фенола, окиси углерода, как веществ, превносивших наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха. Также рассчитывался расчетный условный показатель для оценки опасности степени загрязнения. При этом учитывалось, что содержание окиси углерода не превышало 0,1 ПДК.
Нужно сказать, что по анализу 67 процента проб уровень ИЗА 4 был выше 12 и достигал в ряде проб даже 20,4-26,2, что свидетельствует о наличии высокой степени загрязнения атмосферного воздуха города Темиртау.
Уровень хрома был наиболее высоким в районе непосредственного господствующего направления ветра от металлургического производства Миталстил, а также в точках 10 и 11, расположенных наиболее близко к ТЭМК и золоотвалам Миталстил. В других точках уровень этого элемента не превышал тысячных долей ПДК.
Наибольший уровень загрязнения давало наличие марганца в седиментированной пыли. Причем он был в целом постоянен - от 0,1 до 0,2 ПДК. Наиболее высокий уровень был в точке 3, расположенной близко к металлургическому производству Миталстил. Наиболее чистыми по наличию во взвешенных частицах марганца были точки 6 и 7 (0,01 от ПДК). Эти точки являются наиболее удаленными от металлургических производств и золоотвалов. Однако на них определенное воздействие могут оказывать выбросы в атмосферу от ГРЭС.
Уровень бария был сравнительно постоянным и составил в среднем 0,024 от уровня ПДК. Уровень других элементов в основном составлял тысячные доли от существующих ПДК.
Таким образом, по гигиеническому анализу полученных данных атмосферный воздух города Темиртау расценивается как высоко загрязненный, преимущественно взвешенными веществами.[3]
Карагандинская область - промышленный центр Казахстана. Однако большое количество предприятий не лучшим образом сказывается на природе региона. К примеру, Карагандинский угольный бассейн "богат" метаном. А согласно ратифицированному в Казахстане Киотскому протоколу об изменении климата наша страна к 2012 году должна сократить выбросы в атмосферу парниковых газов и прочих веществ, образующих дыры в озоновом слое. Но дело не только в Киотском протоколе. В 2007 году в Казахстане был введен в действие Экологический кодекс, согласно которому юридические лица, загрязняющие атмосферу, ежегодно должны проводить инвентаризацию выбросов парниковых газов.
В течение последних двухсот лет в изменении состава атмосферы всё большую роль наряду с природными факторами приобретает фактор антропогенный, связанный с поступлением в атмосферу побочных продуктов промышленного производства, сельского хозяйства и жизнедеятельности человека. В некоторых случаях это влияние становится настолько заметным, что нарушает установившиеся природные биогеохимические циклы.
Увеличение выбросов вредных веществ в атмосферу городов и населенных пунктов, которое неизбежно является опасным спутником возрастающего уровня производственной деятельности, потребовало развития исследований в области загрязнения воздуха [15]. Человечество постоянно испытывает на себе негативные последствия антропогенной деятельности, что отражается на здоровье нации, на благосостоянии населения и на репродуктивной функции. Проблема охраны и восстановления окружающей среды на данный момент является основной из важнейших задач.
Рост индустрии, превращение городов в крупные мегаполисы, наращивание автомобильного парка влекут за собой формирование критического уровня состояния воздушного бассейна [14]. Часть ингредиентов, поступающих в воздух, подвержены эффекту суммации, часть способна накапливаться в почве и воде, а затем, опосредованно оказывать неблагоприятное воздействие на все живые существа.
В решении данного вопроса неоспоримое преимущество принадлежит аналитическому моделированию, которое позволяет учесть орографические, и климатические особенности того или иного региона, выбрать оптимальные условия для работы промышленных объектов, правильно и обосновано сформулировать рекомендации по принятию мер, направленных на улучшение экологической обстановки.
В связи с этим важнейшей проблемой является изучение закономерностей формирования экологических функций атмосферы в регионах расположения, крупнейших газо-химических комплексов и возрастающие требования к снижению этого негативного влияния, которые определяют подход к разработке системы мониторинга и определению приоритетов экологической опасности техногенного воздействия.
Загрязнение атмосферного воздуха естественными и антропогенными выбросами в сельскохозяйственных и промышленно-развитых районах, в крупных городах, стало важной проблемой, острота которой из года в год постоянно усиливается [13]. Выбросы от разрастающегося парка автотранспорта, тепловых станций, строительной и горнодобывающей промышленности, бытового сектора, использования удобрений в сельском хозяйстве и других источников приводит к тому, что приземные слои атмосферы на больших территориях являются сильно загрязненными различными ингредиентами. Все это ухудшает экологические условия проживания населения, негативно влияет на состояние здоровья, продолжительность жизни людей, т.к. приводит к неуклонному снижению качества эколого - климатических условий нижней тропосферы.
Если говорить о европейских странах и их мониторинге воздушного бассейна крупных городов, очень интересен проект английских ученных. По этому проекту в соответствии с действующим законом об окружающей среде в Великобритании, для жителей созданы сайты, которые ежедневно через интернет обеспечивают информацией о качестве воздуха. На сегодняшний день из-за отсутствия возможности мгновенной обработки данных, работа в этой области не развивается. В связи с этим, английские ученные представили проект для получения данных о качестве воздуха в Лондоне с помощью интерактивных датчиков. Проект направлен на развитие недорогих сенсорных сетей, которые будут осуществлять сбор данных в режиме реального времени. Ученые указывают на то, что уровни загрязнения в течение дня в одной, и той же местности могут быть разными. И проблема заключается в том, что выбросы, происходящие в час пик, не возможно отслеживать в режиме реального времени. В результате невозможно оперативно отреагировать на загрязнения воздуха и вести наблюдения. Ученные предлагают решение этой проблемы двумя способами: создание новых видов данных и создать новые виды сенсорных систем, с более высоким пространственным и временным расширением. Для этого ученные предлагают систему иерархической сети, которая состоит из мобильных и стационарных датчиков. В качестве мобильных датчиков предлагается использовать автотранспорт. А стационарный датчик будет находиться у обочины дорог, на каждом перекрестке. Тем самым, эта система примет вид сетки, где на каждом пересечении будут установлены стационарные датчики. Ключевой особенностью системы, является использование различных видов транспорта, включая автобусы, такси и грузовые машины, как платформу для развития мобильных экологических датчиков, которые передают информацию стационарным датчикам, зафиксированным у обочин дорог. Такая система может обнаружить в режиме реального времени распределение загрязнения. В стационарных точках будут установлены сенсорные блоки GUSTO (общая ультрафиолетовая сенсорная технология и наблюдения).
Ключевыми особенностями GUSTO блока является:
1. Одновременное определение нескольких видов загрязнителей (SO2, NOX, O3, бензол и др.)
2. Сбор и передача данных осуществляется в режиме реального времени (частота дискретизации составляет около 1 Гц)
3. Относительно низкая себестоимость.
4. Высокая надежность (корректирует фон изменений для каждого сканирования)
5. Точность определения концентрации в окружающей среде.
Как он работает? GUSTO поглощает исследуемые газы (в том числе SO2, NO, NO2, O3, NH3 и бензола) в характерно узкой ультрафиолетовой области спектра 200-300 нм. Когда транспортные средства проходят в непосредственной близости от датчика, то основные загрязнители (SO2, NOX, O3, и т.д.), на определенных частотах поглощают ультрафиолетовый свет, и таким образом обнаруживаются датчиком GUSTO. Мобильные датчики обмениваются информацией друг с другом в больших масштабах. Таким образом, GUSTO датчик может измерять загрязняющие вещества с очень высокой точностью и почти мгновенно, т.е. за очень короткий промежуток времени. В связи с этим возникает проблема обработки и хранения данных. Для решения этой проблемы датчики сами должны хранить часть информации и обмениваться друг с другом. Данные, полученные с датчиков, будут отфильтрованы и обрабатываются с помощью набора специализированных алгоритмических процессов, до того как будут складированы в базу данных. Управление выполняется на компьютере с процессором P4. Для наглядности данные выделяются в виде цветов. В этой таблице концентрации загрязнении разделены по цветам: красный, синий и желтый. Каждое представляет собой своего рода комбинацию из 4-х загрязняющих веществ. Каждый из цветов обозначает уменьшение или увеличение концентрации. За счет этого жители могут видеть хорошо иллюстрированную картинку, где красным отмечены районы с более высокими концентрациями загрязняющих веществ, и синим - более низкие.
Накопление и рассеивание загрязняющих выбросов в атмосфере определяется метеорологическими условиями территории [12]. Так, затишья и слабые ветры, инверсионные слои в атмосфере, туманы способствуют увеличению концентраций примесей, создавая над отдельными регионами значительное загрязнение атмосферы. Умеренные и сильные ветры приводят к рассеиванию примесей и их переносу на большие расстояния. Длительные обложные дожди хорошо очищают атмосферу, тогда как ливневые дожди имеют более слабое вымывающее действие за счет своей кратковременности. Синоптические ситуации, являясь комплексом различных погодных и метеорологических условий, интегрально определяют режим загрязнения над конкретной территорией.

2 Физико-географическое описание города Темиртау

Город Темиртау - город областного подчинения, который входит в состав Карагандинской области, расположенной в центральной части Республики Казахстан. Карагандинская область занимает наиболее возвышенную центральную часть Казахского мелкосопочника - Сарыарки, которая представляет собой своеобразную, весьма неоднородную в геоморфологическом отношении, сильно приподнятую территорию (абсолютная высота 400-1000 метров).
Город Темиртау образован 1 октября 1945 года на базе бывшего поселка Самаркандский. Строительство города и его промышленных объектов связано с периодом освоения Карагандинского угольного бассейна и строительства металлургического завода, который в декабре 1944 года вступил в строй. В настоящее время территория города составляет 30195 га. Численность населения - 172 тыс. человек.
Территория области приподнята в среднем на 300-900 м. над уровнем моря и имеет общий уклон с востока на юго-запад, юг и частично на север. Большая часть его занята Казахским мелкосопочником - Сарыаркой, который представляет собой почти равнину со средними высотами 400-500 м. над уровнем моря.
Большая часть Казахской складчатой страны сложена породами палеозоя - конгломератами, метаморфизованными сланцами, кварцитами, известняками и песчаниками, а также глинистыми сланцами, бурыми глинами, порфиритами и др. Породы сильно смяты в складки, имеют сбросы, многочисленные трещины.
В восточной части области находятся наибольшие высоты, где мелкосопочник переходит в горные массивы и хребты. Крупнейшими из них являются горы Кызыларай и Каркаралинские. Они сложены преимущественно твердыми породами палеозоя и сильно расчленены межгорными понижениями, долинами рек и ущельями.
На северо-востоке территория области постепенно понижается и отдельные хребты и возвышенности не превышают 1000 м. над уровнем моря. Наиболее значительные из них Аркалык, Эдей и Желтау.
Хребты и горные массивы восточной части области являются частью водораздела между реками бессточных озер, направляющихся на юг, ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.