Введение
Человек всегда хотел
победить природу и обуздать ее, но для этого необходимо изучить и
проанализировать процессы, происходящие в ней. В связи с возросшим уровнем
градостроительства, оказывающим существенное влияние на формирование
климатических особенностей, особый интерес вызывает климат.
Курсовая работа позволяет,
в дальнейшем, использовав, данные аэрологических наблюдений и некоторые
сведения рианализа геоклиматических характеристик, изучить и проанализировать
распределение метеоэлементов в свободной атмосфере и у поверхности земли, а
также зависимость метеоэлементов от сезонов года над промышленными городами
Иркутской области или над конкретно выбранным городом. И рассмотреть вопросы
загрязнения атмосферы действующими промышленными предприятиями.
Цель курсовой работы –
изучить влияние климатических характеристик на рассеивание вредных веществ в
атмосфере на территории Иркутской области.
Курсовая работа выполнена
на основе изучения литературы по данной теме.
Курсовая работа состоит
из введения, четырех глав и заключения.
Во «Введении» поставлена
цель работы.
В первой главе описано физико-географическое
положение Иркутской области.
Во второй главе рассмотрены
климатические характеристики Иркутской области.
В третьей главе – влияние
климатических характеристик на рассеивание вредных веществ в атмосфере и оценка
состояния загрязнения атмосферы на территории Иркутской области.
В четвертой главе –
влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека.
В заключении сделаны основные
выводы.
1. Физико-географическое
описание Иркутской области
Иркутская область
занимает площадь 767.9 тыс. км2 (4.6% территории России). По этому
показателю она находится на шестом месте в России. На территории Иркутской
области смогли бы разместиться Италия, Дания, Бельгия, Великобритания,
Португалия и Голландия вместе взятые. С севера на юг область протянулась почти
на 1450 км, с запада на восток – на 1318 км. Расстояние от Москвы до Иркутска –
5042 км. Общая протяженность границ превышает 7240 км, в том числе по озеру
Байкал – 520 км.
Крайняя южная точка
области располагается на 51о с. ш., северная оконечность почти
достигает 65-й параллели.
На западе область граничит
с Красноярским краем, на востоке – с Читинской областью, на юго-востоке и юге –
с Республикой Бурятия, на юго-западе – с Республикой Тыва, на северо-востоке
граница проходит с Республикой Саха (Якутия). Иркутская область расположена
почти в центре Азии, на основных транспортных магистралях, соединяющих Европу с
дальневосточными районами России и странами Азиатско-Тихоокеанского региона.
По климатическим условиям
территория области выделяется среди других регионов страны, лежащих в тех же
широтах, но находящихся в Европейской России или на Дальнем востоке.
Удаленность от морей и расположение в центре Азиатского материка придают
климату резкоконтинентальный характер с суровой, продолжительной, малоснежной
зимой и теплым летом с обильными осадками.
Географическое положение
Иркутской области на стыке двух геотектонических структур – южной части
Сибирской платформы и Байкальской рифтовой зоны – определило сложность и
многообразие геологического строения, характер полезных ископаемых и
формирование природных комплексов. Около 70% территории находится на высоте от
200 до 750 м над уровнем моря. Низменности (до 200 м над уровнем моря) занимают
всего 1% общей площади и приурочены к долинам рек Лены, Ангары, Чуны и Бирюсы.
Основная часть территории области имеет плоскогорный рельеф с незначительным
уклоном к северу и северо-западу. На юге области находятся обширные горные
массивы Хамар-Дабана и Восточного Саяна. Их средняя высота достигает 1500 м, а
вершины отдельных хребтов, расположенных на территории Республики Бурятия
вблизи границ области, поднимаются до 3000 м.
Самая высокая точка
находится на вершине Кодарского хребта на отметке 2999 м выше уровня моря.
Самая низкая – на дне
озера Байкал, вблизи о. Ольхон, и соответствует отметке 1181 м ниже уровня
моря. Таким образом общий перепад высот в пределах области достигает 4180 м.
По своему ресурсному и
индустриальному потенциалу Иркутская область занимает важное место среди
субъектов Российской Федерации. Это один из немногих регионов России, где
имеются все виды собственных топливно-энергетических ресурсов (более 7%
общероссийских запасов угля, столько же нефти и горючего газа, 10%
гидроэнергоресурсов). По лесистости территории (78%) и запасам древесины (8.8 млрд
м3) область лидирует среди регионов России. Общероссийское значение
имеет и целый ряд ископаемых ресурсов (золото, слюда, магнезит, тальк, калийная
и поваренная соли, редкие металлы, железная руда и др.). В пределах области
высока вероятность открытия промышленных месторождений алмазов.
Уникальное сочетание
топливно-энергетических, лесных и минерально-сырьевых ресурсов создает
благоприятные предпосылки для развития электроэнергетики, цветной и черной
металлургии, горнодобывающей, нефтехимической, лесной и целлюлозно-бумажной
промышленности. Причем, масштабы производства этих базовых для области отраслей
могут значительно превышать потребности всей Восточной Сибири (Государственный
доклад…2004).
2. Климатическая
характеристика Иркутской области
Климат, являясь одной из
физико-географических характеристик среды, окружающей человека, оказывает
решающее влияние на хозяйственную деятельность людей: на специализацию
сельского хозяйства, размещение промышленных предприятий, воздушный, водный и
наземный транспорт (Хромов, Петросянц, 2004).
Климат Иркутской области
резкоконтинентальный, с малоснежной зимой и теплым, с обильными осадками летом.
Физико-географические условия, значительная территориальная протяженность области,
сложность и расчлененность рельефа определяют разнообразие климатических
элементов. Средние годовые температуры воздуха по всей территории области
отрицательные, от 0оС на юге до — 8оС на крайнем севере.
Самый холодный месяц года – январь, на Байкале – февраль. Средние температуры
этого месяца в горных районах минус 16, минус 20, в северных минус 30, минус 34,
на остальной территории минус 20, минус 30оС. в июле, самом теплом
месяце года, средние месячные температуры составляют 12 – 140С в
горных районах и 16 – 18оС на остальной территории. Абсолютные
максимальные температуры могут достигать 35 – 40оС на основной
территории, 30 – 33оС на побережье озера Байкал. Наиболее низкие
температуры могут колебаться от минус 50 на юге до минус 61оС на
крайнем севере, от минус 40 по южному побережью Байкала до минус 51оС
на северо-востоке озера (Государственный доклад…2004).
Характерной особенностью
климата Иркутской области является инверсионное распределение температуры
(повышение температуры воздуха с высотой вместо обычно наблюдаемого падения) в
нижнем слое атмосферы, особенно в зимний период (Швер, Форманчук, 1981).
На распределение осадков
по территории Иркутской области кроме атмосферной циркуляции существенное
влияние оказывает рельеф местности. На большей части равнинной территории и в
предгорьях Восточного Саяна выпадает 300–500 мм осадков за год, увеличиваясь на
наветренных склонах хребтов до 800–1400 мм. Максимум осадков приходится на
июнь-август и составляет 50-90 мм, увеличиваясь на Хамар-Дабане до 190-290 мм.
В месяцы минимума (февраль-март) суммы осадков не превышают 5-15 мм, в горах
Восточного Саяна – 20 – 55 мм.
Сложность орографии
определяет ветровой режим территории. В верхнеленских, северных районах а также
с наветренной стороны горных хребтов Восточного Саяна среднегодовые скорости
равны 1–2 м/с, в районах Приангарья и Присаянья они несколько выше (2–3 м/с). в
зимний период отмечается большая повторяемость штилей (на большей части
территории – 30–70, в Тайшетском и южном районах – 10–35%) (Государственный
доклад…2004).
3. Влияние
климатических характеристик на рассеивание вредных веществ в атмосфере на
территории Иркутской области
Жизненно важной проблемой
современных антропогенных процессов является обеспечение чистоты атмосферы
крупных городских агломераций, сохранение естественной окружающей среды
Воздух, почва и вода –
основные компоненты биосферы, без которых немыслимо существование человечества
– в результате интенсивной производственной деятельности, как в нашей области,
так и во многих других регионах находятся под угрозой предельно допустимого
загрязнения (Ломоносов, 1993).
Атмосфера загрязняется в
основном химическими веществами, поступающими в нее на различных стадиях
производства и утилизации продукции. Эти вещества находятся в газообразном,
жидком и твердом (пыль, сажа) состоянии. Большую опасность представляют собой
радиоактивное загрязнение (изотопы радона, стронция, плутония) в виде газов или
взвешенных частиц. Кроме того, существуют тепловое загрязнение, образующееся в
результате антропогенной деятельности и влияющее на температурный баланс,
загрязнение шумов, образующееся в результате работы техники, транспорта,
бытовых приборов и, наконец, электромагнитное загрязнение из-за
функционирования телерадиостанций, радиолокационных установок, линий электропередач
высокого напряжения (Бобылев, Ходжаев, 2004).
Наряду с проблемами природопользования
возникает ряд серьезных проблем, связанных со специфическими природными
особенностями. Например, климатические условия нашего региона,
характеризующиеся антициклональным режимом погоды с сопровождающими его
инверсионными явлениями (большой повторяемостью и мощностью), особенно зимой,
слабых ветров, застоев воздуха. Это все затрудняет перенос и рассеивание
загрязняющих веществ в атмосфере, способствует образованию смогов над городами
и промышленными центрами (Ломоносов, 1993).
Оценка влияния
метеорологических условий на рассеяние примесей в атмосфере основана на
использовании о вышесказанных климатических характеристик, таких как застой
воздуха (сочетание инверсий температуры и слабого ветра) и повторяемость
инверсий и туманов. Рассеивающая способность атмосферы выражается через ее
потенциал загрязнения, представляющий отношение средних уровней концентраций
примесей при заданных выбросах в конкретном и условном районе. За условный
принимается район с минимальной повторяемостью метеорологических условий,
способствующих увеличению загрязнения. Таким образом наш регион относится к
пятой зоне с очень высоким потенциалом загрязнения атмосферы.
Летний сезон по характеру
синоптических процессов резко отличается от зимнего. У земли над всей Иркутской
областью преобладает слабоградиентное поле низкого давления. В течении лета
циклоны в большинстве случаев перемещаются с запада на восток или с юга на
северо-восток, а также часто выходят южные циклоны.
Зимой распределение
давления способствует развитию на большей части территории южных, юго-западных
и западных ветров, а в юго-восточной части территории – северных и
северо-западных.
В переходные сезоны, к
которым относятся сентябрь и апрель, зимнее распределение ветра сочетается с
летним.
В зимнее время Иркутская
область с характерным для нее антициклоническим режимом отличается небольшими
скоростями ветра. На большей части территории наименьшие скорости ветра
отмечаются в январе, феврале.
В летнее время в связи с
усилением циклонической деятельности на большей части территории скорости ветра
больше, чем зимой.
Суточный ход скорости
ветра хорошо выражен в теплый сезон и слабее – в холодный. Максимум приходится
на дневные часы, минимум на ночные. Для решения многих задач, в особенности при
оценке рассеивающей способности атмосферы и переноса примесей в атмосфере,
недостаточно знать только средние величины скорости. Для более полной
характеристики ветрового режима используются вероятностные характеристики ветра
в различных пределах данных скоростей по румбам.
Данные о повторяемости
направлений ветра используются при проектировании расположения заводов и других
источников загрязнения относительно жилых массивов.
Для отдельных районов
Иркутской области отмечается суточный ход направления ветра, достаточно четко
выраженный в теплый период и переходные сезоны, и практически отсутствующий
зимой. Например, в Иркутске с апреля по сентябрь преобладающим направлением
ветра: ночью и утром являются юго-восточные ветра, а во второй половине дня –
северо-западные, причем повторяемость юго-восточных ветров во второй половине
дня уменьшается в 1,5-2 раза.
Почти вся Иркутская
область находится в районе с повторяемостью слабого ветра (0-1 м/с) 41-60%
пространственного распределения повторяемости слабых ветров, при которых происходят
наиболее опасные экологические ситуации.
Другой отличительной
чертой, характерной для всей Иркутской области, является большая повторяемость
приземных и приподнятых инверсий температуры, которые в сочетании со слабыми
ветрами дают большую вероятность застоя воздуха. В зимний период происходит
значительное выхолаживание подстилающей поверхности, усиливается сток холодного
воздуха в долинах, а нисходящие движения в сибирском антициклоне приводят к
образованию мощных (по высоте) и интенсивных (по разности температур) инверсий.
Весной при ослаблении
антициклона повторяемость инверсий остается высокой. Летом в некоторых местах
она уменьшается. Осенью повторяемость приземных инверсий увеличивается.
Влияние других факторов
на формирование уровня загрязнения, таких, как туманы и осадки, состоит в том,
что капли тумана поглощают вредные вещества как вблизи земли, так и из
вышележащих слоев воздуха, и концентрация примеси в тумане возрастает. Влияние
осадков дождя или снега заключается в захвате примесей и их переносе к
подстилающей поверхности. При этом происходит загрязнение почв и водоемов.
Метеорологические
условия, определяющие скорость самоочищения атмосферы в различных районах,
неодинаковы. В условиях Иркутской области высока повторяемость всех неблагоприятных
факторов для рассеяния примесей в воздухе. Загрязненный воздух, скапливаясь в
небольшом пространстве речных и горных долин, медленно распространяется на
большие территории. Причем для территории всей Иркутской области свойственны
достаточно большие пространственно-временные изменения уровней загрязнения,
характеризуемые метеорологическим потенциалом загрязнения.
Возможность самоочищения
воздуха в северных районах мала в связи с коротким вегетационным периодом и
малой фитомассой. Интенсивность техногенных геохимических потоков в атмосфере
из-за неблагоприятных климатических факторов значительно выше, чем в умеренной
зоне.
Загрязнение атмосферы
ведет к интенсивному загрязнению почв и грунтовых вод, которые представляют
собой единую тесно связанную геохимическую систему. В неблагоприятных
климатических условиях Иркутской области даже города со слаборазвитой
промышленностью являются источником высокого техногенного давления на
окружающую среду.
Ухудшаются условия
существования и самого человека. Следствием изменения химического состава
окружающей среды явилось распространение новых заболеваний – микроэлементозов –
генетических, токсических, аллергических и эндокринных (Ломоносов, 1993).
3.1 Оценка состояния
загрязнения атмосферы на территории Иркутской области
На территории Иркутской
области расположены крупнейшие предприятия теплоэнергетики, переработки нефти,
строительных материалов, алюминиевой и черной металлургии, химической и
нефтехимической, лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной, машиностроительной,
металлообрабатывающей, микробиологической, легкой и пищевой промышленности,
которые определяют количественный и качественный состав выбрасываемых
загрязняющих веществ в атмосферу. Дополнительный вклад в загрязнение воздушного
бассейна вносит большое количество мелких котельных, жилой сектор с печным
отоплением и автотранспорт, лесные и торфяные пожары.
Температурный режим 2007
года, в том числе и периода, приходящегося на отопительный, в целом был теплее,
чем 2006 год, (особенно январь и февраль), температура декабря соответствовала
прошлогодней, что способствовало уменьшению уровня загрязнения в городах
области.
Выбросы загрязняющих
веществ в атмосферный воздух городов и населенных пунктов, расположенных на
территории Иркутской области, от стационарных источников составили 514,583 тыс.
т/год (по данным 2006г.), в том числе твердые – 116,628 тыс. т/год, диоксид
серы – 143, 167 тыс. т/год, оксида углерода – 128, 749 тыс. т/год, оксидов
азота – 61,298 тыс. т/год.
Основной вклад в
суммарный выброс от стационарных источников внесли предприятия городов (в %):
Ангарска – 28, Братска – 22, Иркутска – 9, Усть-Илимска – 6,6,
Усолье-Сибирского – 6,3, Шелехова – 5,7, Саянска – 4,5. По отраслям
промышленности наибольший вклад в суммарный выброс вносят предприятия (в %):
теплоэнергетики – 45,9; цветной металлургии – 22,7; топливной – 5,4; лесной,
деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной – 5,1.
Наибольшее количество
специфических загрязняющих веществ в атмосферу поступило от: ОАО «Ангарская
нефтехимическая компания», ОАО СУАЛ филиал «ИркАз-СУАЛ», и ОАО «РУСАЛ Братский
алюминиевый завод», ОАО «Целлюлозно-картонный комбинат», ОАО
«Целлюлозно-бумажный комбинат» и ОАО ПО «Усть-Илимский лесопромышленный
комплекс», ОАО «Саянскхимпласт» и ОАО «Усольехимпром».
Загрязняющими атмосферу
веществами, содержание которых превышает установленные санитарные нормы,
являются продукты сгорания топлива (бенз(а)пирен, формальдегид, диоксид и оксид
азота, оксид углерода, взвешенные вещества, сажа), технологические выбросы предприятий
цветной металлургии (растворимые твердые фториды, фторид водорода),
целлюлозно-бумажной промышленности (сероуглерод, сероводород), химической
(хлорид водорода).
Оценка состояния
загрязнения атмосферного воздуха свидетельствует о следующем.
В семи промышленных
городах области, что составляет 39% всех обследованных населенных пунктов,
уровень загрязнения атмосферного воздуха (по индексу ИЗА) оценивается как
высокий и очень высокий. Это города: Братск, Зима, Иркутск – с очень высоким и
Ангарск, Усолье-Сибирское, Черемхово, Шелехов, — с высоким уровнем загрязнения
воздушного бассейна. Воздействию высокого и очень высокого загрязнения
атмосферного воздуха подвергается 1,304 млн. человек, что составляет 65,3% от
населения, проживающего в Иркутской области.
Братск и Иркутск на
протяжении многих лет включаются в Приоритетный список городов России с самым
высоким уровнем загрязнения воздуха. Зима в Приоритетный список после
некоторого перерыва входит с 2001 года. На протяжении пяти лет в этот список
входил Шелехов (2000-2004г. г), Ангарск входил в 2004, 2005 гг.,
Усолье-Сибирское – в 2001, 2002 гг.
Веществами, определяющими
очень высокое загрязнение атмосферного воздуха в этих городах, являются:
бенз(а)пирен, формальдегид, диоксид и оксид азота, сероуглерод, фторид
водорода, взвешенные вещества, сажа.
В пяти городах и поселках
области: Бирюсинске, Култуке, Листвянке, Мегете, Слюдянке, что составляет 28%
обследованных пунктов, в которых проживает всего 1,2% от населения Иркутской
области, средние за год концентрации вредных веществ не превышают ПДК.
В тринадцати городах
области (72% от контролируемых) средние за год концентрации одной или более
примесей превышают 1 ПДК. В девяти городах области средние за год концентрации
превышают 1 ПДК по двум или более примесям; в Зиме, Усолье-Сибирском,
Усть-Илимске, — по трем примесям; в Шелехове – по четырем примесям; Братске –
по пяти примесям и в Иркутске – по шести.
В целом по городам
области средние концентрации формальдегида превышают допустимый уровень
загрязнения в 3,7 раза, сероуглерода в 3,4 раза, бенз(а)пирена в 2,7 раза,
диоксида азота в 1,3 раза, фторида водорода в 1,2 раза.
Средние за год
концентрации бенз(а)пирена превышают 1 ПДК в десяти городах (во всех
обследованных городах), диоксида азота – в десяти городах; формальдегида – в
шести городах; взвешенных веществ – в четырех городах; сероуглерода и фторида
водорода – в Братске; оксида азота и сажи – в Иркутске. В Братске среднегодовая
концентрация сероуглерода достигает – 6,2 ПДК, формальдегида – 9,3 ПДК, на ПНЗ
№7 – 13,7 ПДК.
Максимальные разовые
концентрации превышают ПДК по одной или нескольким контролируемым примесям в
четырнадцати городах и поселках Иркутской области за исключением Бирюсинска,
Мегета, Свирска, Тулуна. Пять ПДК (высокий уровень загрязнения) превышают
наибольшие из среднемесячных бенз(а)пирена в Ангарске, Братске, Зиме, Иркутске,
Усолье-Сибирском, Черемхово; максимальные разовые концентрации взвешенных
веществ – в Иркутске; формальдегида – в Братске; хлорида водорода – в Зиме.
Наибольшая повторяемость превышения ПДК более 20% (высокий уровень загрязнения)
наблюдается в Братске по диоксиду азота (29,4%), по формальдегиду (46,1%) и
сероуглероду (45,2%), в Зиме по диоксиду азота (21,3%). Максимальная разовая
концентрация формальдегида в Шелехове 19 июля составила 11,4 ПДК (очень высокий
уровень загрязнения).
Загрязнение городов и
поселков области основными примесями является следствием выбросов предприятий
электроэнергетики, угольной, деревообрабатывающей промышленности, большого
количества мелких котельных, жилого сектора с печным отоплением,
автотранспорта.
Взвешенные вещества. Взвешенные вещества контролируются на
31 ПНЗ в 17 городах.
Средние за год
концентрации превышают ПДК в 1,2 – 1,6 раза Усть-Илимске, Иркутске, Шелехове,
Усолье-Сибирском.
Максимальные разовые
концентрации превышают допустимую норму в 11 городах и поселках области с
наибольшим значением 5,4 ПДК, зарегистрированным в Иркутске. Наибольшая
повторяемость превышения ПДК 7,8% отмечена в Усть-Илимске.
Диоксид серы. Наблюдения за диоксидом серы
осуществляются на 34 ПНЗ в 18 городах.
Среднегодовые и
максимальные разовые концентрации ниже 1 ПДК. Наибольшая из средних
концентраций 0,3 ПДК зарегистрирована в Черемхово, максимальная концентрация
составляет 0,6 ПДК – в Ангарске.
Оксид углерода. Содержание оксида углерода в
атмосфере определяют по данным 28 ПНЗ в 13 городах.
Средние концентрации
оксида углерода ниже ПДК, наибольшее содержание примеси наблюдается в Шелехове,
где средняя годовая концентрация составляет 0,97 ПДК.
Максимальные разовые
концентрации этой примеси превышают ПДК в 8 городах, наибольшее значение 3,4
ПДК и наибольшая повторяемость превышения ПДК 11,3% наблюдается в Иркутске.
Диоксид азота. Наблюдения за диоксидом азота
осуществляются на 37 ПНЗ в 18 городах.
Средние годовые
концентрации диоксида азота выше ПДК в 10 городах: в Братске, Вихоревке, Зиме,
Черемхово, Иркутске, Свирске, Усть-Илимске, Тулуне, Усолье-Сибирском, Шелехове
и составляют 1,1 – 2,9 ПДК.
Максимальные концентрации
диоксида азота в 10 городах и поселках Иркутской области превышают санитарную
норму в 1,1 – 4,8 раза.
Наибольшая максимальная
концентрация этой примеси 4,8 ПДК зарегистрирована в Зиме. Наибольшая
повторяемость превышения ПДК отмечена в Братске – 29,4%.
Оксид азота. Наблюдения за оксидом азота
осуществляются на 4 ПНЗ в трех городах: Иркутске, Братске, Усть-Илимске.
Санитарные нормы превышены только в Иркутске.
Среднегодовая
концентрация примеси в Иркутске превышает ПДК в 1,7 раза, максимум составляет
2,4 ПДК; наибольшая повторяемость составила 3,4%.
Бенз(а)пирен. Наблюдения за концентрациями
бенз(а)пирена проводятся на 16 ПНЗ в 10 городах.
Результаты анализов,
выполненных в ГУ НПО «Тайфун» г. Обнинска, свидетельствует о том, что средний
уровень загрязнения атмосферного воздуха бенз(а)пиреном выше санитарной
гигиенической нормы во всех обследованных городах в 1,3 – 4 раза. Наибольшие из
среднемесячных концентраций бенз(а)пирена превышают санитарные нормы во всех
обследованных городах и составляют 2,8 – 9,5 ПДК; уровень 5 ПДК превышен в
Черемхово, Зиме, Ангарске, Иркутске, Усолье-Сибирском, Братске.
Среднегодовая и
максимальная разовая концентрация бенз(а)пирена в Иркутске составляют 0,3 ПДК.
В промышленных городах
Иркутской области отмечается значительное содержание в атмосферном воздухе
специфических примесей.
Сероводород. Контроль содержания сероводорода
осуществляется на 14 ПНЗ в 7 городах области и под факелом ОАО «Ангарская
нефтехимическая компания».
Максимальные концентрации
превышают санитарную норму в 5 городах: в Байкальске, Усть-Илимске, Братске,
Зиме, Ангарске. Максимальная концентрация 3,8 ПДК отмечена в Байкальске
(выбросы БЦБК), наибольшая повторяемость 3,8% наблюдается в Братске (выбросы
предприятий химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной отраслей промышленности).
Средняя годовая
концентрация сероуглерода в Братске превышает предельную допустимую норму в 6,2
раза, максимальная концентрация достигает 4,6 ПДК, с наибольшей повторяемостью
45,2%.
Концентрация фенола и
аммиака определяются в Ангарске. Средние и максимальные разовые концентрации
этих примесей ниже 1 ПДК.
Растворимые твердые
фториды контролируются
в городах Братск и Шелехов на 4 ПНЗ, фторид водорода – на 5 ПНЗ. Средние за год
концентрации растворимых твердых фторидов не достигают уровня 1 ПДК,
максимальные разовые – превышают ПДК в 3,3 раза в Братске и в 3 раза в
Шелехове, наибольшая повторяемость 4,8% наблюдается в Братске.
Среднегодовая
концентрация фторида водорода в Шелехове достигает 1 ПДК, в Братске составляет
1,6 ПДК. Максимальная концентрация в Братске достигает 2,9 ПДК; в Шелехове –
3ПДК. Наибольшая повторяемость превышения ПДК отмечена в Братске – 13,4%.
Концентрации хлора
определяются на 8 ПНЗ в 5 городах, хлорида водорода на 4 ПНЗ в 3 городах,
ртути – в Зиме и под факелом ОАО «Саянскхимпласт».
Среднегодовые
концентрации хлора, хлорида водорода, ртути ПДК не превышают. Максимальные
концентрации были превышены: в Усть-Илимске по хлору в 1,6 раза, в Зиме по
хлориду водорода в 6,3 раза. Максимальная концентрация ртути 0,0003 мг/м3
отмечена под факелом ОАО «Саянскхимпласт» (выбросы химической отрасли
промышленности).
Концентрации формальдегида
определяются на 10 ПНЗ в 7 городах. Средний уровень загрязнения воздуха
формальдегидом составляет 1 – 9,3 ПДК. Наибольшая среднегодовая концентрация
9,3 ПДК наблюдается в Братске.
Максимальная разовая
концентрация превышает ПДК в Шелехове в 11,4 раза, в Братске в 5,6 раза, Зиме,
Иркутске, Ангарске в 1,03 – 2,8 раза. Наибольшая повторяемость превышения ПДК
46,1% наблюдается в Братске.
Средняя и максимальная
концентрация фурфурола в Бирюсинске и Зиме ниже ПДК (выбросы
гидролизного завода).
Средние годовые
концентрации метилмеркаптана в Братске и Усть-Илимске ниже 1 ПДК.
Максимальная разовая концентрация в Братске ПДК не достигает, в Усть-Илимске составляет
1,6 ПДК; (НП)=2,6%.
Среднегодовая
концентрация сажи в Иркутске составляет 1,1 ПДК, максимальная разовая –
1,5 ПДК, НП=34,9%.
Средние годовые и максимальные
концентрации бензола, ксилола, толуола, в Братске ниже предельных норм.
Среднегодовая концентрация этилбензола ниже ПДК, максимальная разовая
составляет 3,5 ПДК.
Среднегодовые
концентрации свинца санитарные нормы не превышают, наибольшая из
среднемесячных была превышена в 1,1 раза в Усолье-Сибирском. Концентрации
остальных нормируемых тяжелых металлов в девяти обследованных городах не
превышают ПДК (Состояние загрязнения…2008).
4. Влияние атмосферы
города на организм человека
Среди факторов внешней
среды, оказывающих непосредственное и постепенное воздействие на организм
человека, воздух играет наиболее важную роль. Без него немыслимо сколько-нибудь
продолжительное сохранение жизненных функций организма. Воздух необходим для
дыхания и принимает участие в тепловом обмене организма. Влияние воздуха на
организм человека может быть не только положительным, но и отрицательным.
Неблагоприятные климатические условия, значительные изменения в составе воздуха
могут нарушить нормальное взаимоотношение между организмом и средой и привести
к различным заболеваниям, а также осложнить их течение.
При гигиенической оценке
воздуха учитывают:
— физические свойства —
температуру, влажность, скорость движения воздуха, барометрическое давление,
радиоактивность, напряженность солнечной радиации;
— химический состав —
содержание нормальных составных частей и посторонних газов, механических
примесей (пыли и дыма);
— микроорганизмы — число
бактерий, их патогенность.
Наибольшее влияние на
организм человека оказывает состояние воздушной среды вблизи поверхности земли,
т. е. в прилегающем к земле воздушном слое высотой до 10-12 км (Никитин,
Новиков, 1986).
Солнечные лучи, достигая
земли, частично отражаются; преимущественно они поглощаются почвой и
превращаются в тепловую энергию. Нагревание атмосферы происходит за счет
излучения теплой почвой, поэтому по мере удаления от поверхности земли
температура воздуха понижается. Распределение тепла на земном шаре, прежде всего,
зависит от его шарообразной формы. По направлению от экватора к полюсам
солнечные лучи падают под острым углом, и земля нагревается меньше. Близость
морей и других больших водоемов делает температуру воздуха более умеренной,
т.к. вода, обладая большой теплоемкостью, в теплое время года поглощает
значительное количество тепла, оказывая охлаждающее действие на ближайшие
территории поверхности земли. В холодное время года она наоборот отдает тепло,
накопленное водой в теплое время года, повышая тем самым температуру
близлежащей местности. В зависимости от географического положения колебания
температуры воздуха на протяжении года бывают разными; на юге они бывают небольшими,
на севере же наоборот, они достигают значительных величин (Матвеев, 2000).
Совершенство
терморегуляционных механизмов, деятельность которых осуществляется под
контролем центральной нервной системы (ЦИС), позволяет человеку
приспосабливаться к различным температурным условиям и переносить значительные
кратковременные отклонения температуры от нормальных величин.
Уменьшение или увеличение
теплопродукции достигаются химическим способом терморегуляции: при высокой
температуре воздуха происходит торможение окислительных процессов и теплообразование
понижается, при низкой же температуре происходит обратное.
Возможности
терморегуляции не безграничны и нарушение теплового равновесия организма может
стать причиной глубоких патологических сдвигов. При нарушении условий
теплоотдачи наступает повышение температуры тела, учащение пульса, ослабление
компенсаторной способности сердечнососудистой системы, понижение функциональной
деятельности желудочно-кишечного тракта. Наблюдаются головная боль, плохое самочувствие,
понижение внимания, нарушение координации движений, снижение работоспособности,
особенно физической, связанные с повышением теплопродукции. Так,
работоспособность при 240С снижается на 15%, а при 280С
на 30%. для того, чтобы не наступило перегревание, температура воздуха должна
быть на 5-100С ниже температуры тела.
Оптимальная температура
для жилых помещений 18-200С.
Также на организм
человека влияет и атмосферное давление. Так у лиц, страдающих ревматизмом,
артритами, появляются боли в пораженных суставах, у больных ишемической
болезнью сердца ухудшается самочувствие, наблюдаются приступы стенокардии. У
людей с повышенной нервной возбудимостью нарушается сон, появляется чувство
страха.
При повышенном
атмосферном давлении в крови растворяется азот, который затем при поднятии
человека на поверхность (понижение атмосферного давления) выделяется в
капиллярах в виде мелких пузырьков газа, вызывал газовую эмболию.
Микроклимат характеризует
климатические условия на ограниченной территории, в пределах одного населенного
пункта. В состоянии покоя, в течение суток, взрослый человек вдыхает 13 — 14 м3
воздуха, а при физических нагрузках — значительно больше. Небезразличен для
организма человека и химический состав вдыхаемого воздуха (Никитин, Новиков,
1986).
Воздух у поверхности
земли представляет собой смесь газов. Содержание в атмосфере азота равняется
78%, кислорода — 20,95%, двуокиси углерода – 0,04%, прочих газов – меньше 1%.
Атмосферный воздух может загрязняться путем привнесения в него или образования
в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровня
естественного содержания (Атмосфера…1981).
Загрязняющее вещество —
примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях
неблагоприятное воздействие на здоровье человека.
В последнее время
содержание в атмосферном воздухе российских городов и промышленных центров
таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы, существенно
уменьшилось, так как со значительным спадом производства сократилось число
промышленных выбросов, а концентрация оксида углерода и диоксида азота возросли
в связи с ростом парка автомобилей.
Наиболее значимое влияние
на состав атмосферы оказывают предприятия черной и цветной металлургии, которое
сопровождается выбросом в атмосферу пыли, сернистого газа, марганца. Вместе с
доменным газом в атмосферу в небольших количествах происходит выброс соединений
мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути, цианистого водорода и
смолянистых веществ.
Кислород — самая важная
для жизни составная часть воздуха. Он необходим для окислительных процессов и
находится в организме в связанном с гемоглобином состоянии, образуя оксигемоглобин,
который переносится эритроцитами к клеткам организма.
Уменьшение кислорода во
вдыхаемом воздухе оказывает неблагоприятное воздействие на организм. Выраженные
симптомы гипоксии с ухудшением общего самочувствия и снижения работоспособности
отмечаются уже при концентрации кислорода 13-14%, а при 7-8% наступает смерть.
Допустимой границей снижения уровня кислорода в замкнутых пространствах
считается 17-18%.
На Земле ежегодно сжигают
12 миллиардов тонн углеводородного топлива — газа, нефти, угля и продуктов их
переработки. При этом в атмосферу выбрасывается огромное количество дыма,
который, перемешиваясь и взаимодействуя с воздухом, образует 180 миллиардов
тонн отравляющих газов. Содержащаяся в них зола не может долго находиться во
взвешенном состоянии — она постепенно опускается на поверхность Земли. В
результате ежегодно оседает около 360 тонн отравляющих веществ на каждом
квадратном километре!
С самого начала следует
провести различие между отдельными трагическими эпизодами губительного действия
загрязнения и его непрерывным длительным влиянием. В первом случае, как
причина, так и следствие ясны, даже если конкретное загрязняющее вещество —
виновник трагедии — осталось неопознанным. Медленный, скрытый вред причиняемый
здоровью человека действием загрязняющих веществ, обнаруживается лишь при
эпидемиологических анализах, но сами анализы не могут показать, как именно эти
вещества и их сочетания влияют на заболеваемость и смертность людей.
Путей проникновения
загрязняющих веществ в тело человека множество, однако, главный из них — это
дыхательная система. Иногда эти вещества попадают внутрь организма через пищеварительный
тракт или поражают глаза и кожу. Во многих случаях загрязнение вызывает
аллергические заболевания.
Совершенно ясно, что при
концентрации загрязняющих веществ, типичных для современного промышленного
города, индивидуальные физиологические реакции человеческого организма на
загрязнение могут быть различными.
Для некоторых особенно
катастрофических эпизодов известны начало развития и финальная фаза. В этих
случаях при наличии ярко выраженных условий застоя (приповерхностная инверсия
температуры воздуха и спокойная безветренная погода) происходила аккумуляция загрязняющих
веществ до очень высоких уровней концентрации, часто с образованием туманов и
смогов. Последствия: острые респираторные заболевания в тяжелой форме, часто со
смертельным исходом. В большинстве случаев осталось невыясненным, какое именно
загрязняющее вещество было непосредственным виновником столь серьезных
последствий.
Причиной большинства
самых трагических эпизодов, имевших место за последнее столетие, является
серная кислота.
Приведем некоторые из
загрязняющих веществ, наиболее часто встречающихся в воздухе промышленных
городов, характерные уровни их концентрации и их предполагаемое влияние на
здоровье (Таблица 1).
Таблица 1 — Некоторые
вещества, часто встречающиеся в атмосфере промышленных городов, и предположительный
ущерб, наносимый ими здоровью
| Вещество | Характерная концентрация | Вызываемые заболевания |
| Двуокись серы |
10-30 мкг/м3
|
Расстройства дыхания |
| Окись углерода |
5-25 мг/ м3
|
Сердечно сосудистые заболевания и расстройства нервной системы |
| Озон и окислители |
5-150 мкг/ м3
|
Раздражение глаз и дыхательной системы |
| Двуокись азота |
100-200 мкг/ м3
|
Раздражение дыхательной системы |
| Свинец |
0,5-2,5 мкг/ м3
|
Расстройства нервной системы у детей |
| Кадмий |
30-80 мг/ м3
|
Болезни сердца и почек |
| Полициклические углеводы |
1-5 мг/ м3
|
Рак легких |
| Асбест |
1-5 нг/ м3
|
Рак легких |
Таблица дает лишь самое
общее представление о потенциально опасных примесях в атмосфере. В воздухе
городов происходит бесчисленное множество химических реакций.
Очень многие вещества, в
том числе и наносящие значительный вред здоровью, попадают в атмосферу из
выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания.
Если проследить за
содержанием свинца во взвешенном воздухе и в лежащей на земле пыли, то видно,
что уровень его концентраций падает по мере удаления от больших
автомагистралей. Той же закономерности подчиняется и его концентрация в крови и
в различных органах человека: она зависит от близости к дорогам его жилья и
места работы. В первую очередь от свинца страдает здоровье детей, которые
подвергаются его действию во время игр на улицах. Также влияние свинца вызывает
синдром гиперактивности.
В периоды с высокой
температурой воздуха смертность в городах значительно превосходила
статистически ожидаемый уровень (Никитин, Новиков, 1986).
Как уже упоминалось
ранее, климатические условия Иркутской области очень неблагоприятны для
рассеивания примесей в атмосфере, часто создаются условия для накопления
примесей в воздухе, вызванные наличием приземных инверсий, которые являются
задерживающим слоем (Ломоносов, 1993).
Заключение
Наряду с проблемами
природопользования возникает ряд серьезных проблем, связанных со специфическими
природными особенностями. Например, климатические условия нашего региона,
характеризующиеся антициклональным режимом погоды с сопровождающими его
инверсионными явлениями (большой повторяемостью и мощностью), особенно зимой,
слабых ветров, застоев воздуха. Это все затрудняет перенос и рассеивание
загрязняющих веществ в атмосфере, способствует образованию смогов над городами
и промышленными центрами.
Метеорологические
условия, определяющие скорость самоочищения атмосферы в различных районах,
неодинаковы. В условиях Иркутской области высока повторяемость всех
неблагоприятных факторов для рассеяния примесей в воздухе. Загрязненный воздух,
скапливаясь в небольшом пространстве речных и горных долин, медленно
распространяется на большие территории. Причем для территории всей Иркутской
области свойственны достаточно большие пространственно-временные изменения уровней
загрязнения, характеризуемые метеорологическим потенциалом загрязнения.
Возможность самоочищения
воздуха в северных районах мала в связи с коротким вегетационным периодом и
малой фитомассой. Интенсивность техногенных геохимических потоков в атмосфере из-за
неблагоприятных климатических факторов значительно выше, чем в умеренной зоне.
Оценка состояния
загрязнения атмосферного воздуха в крупных городах Иркутской области
свидетельствует о том, что качество атмосферного воздуха городов по-прежнему
остается неудовлетворительным.
В семи промышленных
городах области уровень загрязнения атмосферного воздуха (по индексу
загрязнения атмосферы) оценивается как высокий и очень высокий. Воздействию
высокого и очень высокого загрязнения атмосферного воздуха подвергается 1,304
млн. человек, что составляет 65,3% от населения, проживающего в Иркутской
области.
Климатические условия
нашего региона, характеризующиеся самыми неблагоприятными условиями для
рассеивания вредных выбросов, способствуют созданию опасного для здоровья
человека уровня загрязнения воздуха.
Для улучшения качества
воздуха необходимы целенаправленные меры для снижения выбросов в атмосферный
воздух приоритетных выбросов, определяющих высокие уровни загрязнения
атмосферного воздуха во многих городах.
Решению проблемы снижения
загрязнения атмосферного воздуха будет способствовать:
— совершенствование
внутригородской автотранспортной инфраструктуры, усиление контроля за
соблюдением нормативов токсичности автомобильных выбросов;
— эффективный инспекционный
контроль над работой газоочистного оборудования, соблюдением нормативов
допустимых выбросов, реализацией необходимых воздухоохранных мероприятий;
— выполнением
предприятиями необходимых мероприятий по регулированию промышленных выбросов в
периоды неблагоприятных метеорологических условий.
К сожалению, в настоящее
время не все пути к преодолению данной проблемы решены и нам стоит
самостоятельно заботиться об окружающей среде и поддерживать тот природный
баланс, в котором человек способен нормально существовать.
Определения и
сокращения, использованные в курсовой работе
Вредное (загрязняющее)
вещество – химическое или биологическое вещество, содержащееся в атмосферном
воздухе, которое в определенных концентрациях оказывает вредное воздействие на
здоровье человека и окружающую среду.
Загрязнение атмосферы –
изменение состава атмосферы в результате наличия в ней примесей.
ГУ НПО «Тайфун» —
государственное учреждение Научно-производственное объединение «Тайфун»,
Росгидромет.
Источник загрязнения
атмосферы – объект, распространяющий загрязняющее атмосферу вещества.
ПНЗ – пост наблюдения
загрязнения.
ПЗА – потенциал
загрязнения атмосферы; сочетание метеорологических условий, обуславливающих
уровень возможного загрязнения атмосферы при данных источниках выбросов.
Уровень загрязнения
атмосферы – качественная характеристика загрязнения атмосферы.
НП – наибольшая
повторяемость, процент превышения ПДК любым веществом в городе.
ПДК – предельно
допустимая концентрация примеси для населенных мест, установленная
Минздравсоцразвития России.
ПДК максимально разовая –
концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при
вдыхании в течение 20 минут рефлекторных реакций в организме человека.
ПДК среднесуточная —
концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна
оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно
долгом вдыхании.
Список использованных
источников
1. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы / Л.Т.
Матвеев. – С-Пб.: Гидрометеоиздат, 2000.
2. Хромов С.П. Метеорология и
климатология / С.П. Хромов, М.А. Петросянц – М.: КолосС, 2004.
3. Бобылев С.Н. Экономика
природопользования / С.Н. Бобылев, А.Ш. Ходжаев. – М.: ИНФРА-М, 2004
4. Никитин Д.П. Окружающая среда и
человек / Д.П. Никитин, Ю.В. Новиков. – М.: ВЫСШАЯ ШКОЛА, 1986.
5. Швер Ц.А. Климат Иркутска/ Ц.А. Швер,
Н.П. Форманчук. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981.
6. Ломоносов И.С. Экогеохимия городов
Восточной Сибири / И.С. Ломоносов, В.Н. Макаров, А.П. Хаустов. – Якутск:
Институт мерзлотоведения СО РАН, 1993.
7. Атмосфера / Справочник. — Л.:
Гидрометеоиздат, 1991.
8. Государственный доклад о состоянии и
об охране окружающей среды Иркутской области в 2003 году. – Иркутск:
Облмашинформ, 2004.
9. Состояние загрязнения атмосферного
воздуха городов на территории деятельности Иркутского УГМС в 2007 году /
Ежегодник. – Иркутск, 2008.