XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Оценка качества атмосферного воздуха г. Перми и прогноз влияния синоптических условий на состоянеие атмосферы г. Перми

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Волков М.Н. 1

---

1МАОУ «СОШ №7 с углубленным изучением английского языка» г. Перми

Баскевич И.А. 1

---

1 МАОУ «СОШ №7 с углубленным изучением английского языка» г. Перми

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Охрана природы и сохранение биоразнообразия- одна из значимых задач географической науки. В настоящее время наиболее актуальным является проблема разрешения противоречия между необходимостью потребления природных ресурсов и требованиями их рационального использования.

Интенсивное развитие промышленности, рост городов, увеличение количества транспортных средств, активное освоение околоземного пространства приводят к изменению газового состава атмосферы, накоплению различных видов загрязнений разрушению озонового слоя атмосферы, нарушению ее естественного баланса.

На протяжении ряда лет в атмосферном воздухе г. Перми фиксируются превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ. Также важным фактором загрязнения воздуха являются метеорологические условия Западного Урала. Климат г. Перми относится к зоне повышенного потенциала загрязнения атмосферы.

Целью настоящего исследования явилась оценка загрязнения города Перми и воздействие хозяйственной деятельности предприятий на состояние атмосферного воздуха г. Перми, а также выявление какие синоптические условия являются определяющими для загрязнения атмосферы города Перми.

Задачи работы:

- ознакомиться с промышленными объектами города Перми;

- изучить качество атмосферного воздуха в городе Пермь;

- указать основные загрязняющие вещества, выбрасываемые промышленными предприятиями в атмосферный воздух;

-сопоставить данные и дать предложение как сократить количество вредных примесей в атмосфере.

Материалы и методы

В данной работе использовались материалы Пермского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, информация из докладов о состоянии и об окружающей среды Пермского края в 2021-2022гг. Сеть мониторинга загрязнения атмосферы в г. Перми состоит из 7 пунктов наблюдения загрязнений (ПНЗ). Исследовалась динамика выбросов распространенных загрязняющих атмосферу веществ от стационарных источников в г. Перми в 2022,2023гг. Мною были изучены синоптические карты в период за 2023г. с целью выделить наиболее распространенную синоптическую деятельность и ее влияние на распространение загрязняющих атмосферу примесей.

1. Краткая характеристика промышленности г. Перми

Местоположение г. Перми: В Предуралье, на востоке Восточно-Европейской равнины, на берегах р. Камы.

Климат г. Перми: умеренно континентальный, повышенного потенциала загрязнения атмосферы(ПЗА).

Город Пермь – один из крупнейших промышленных центров Российской Федерации и Пермского края. Машиностроение, нефтехимия, деревообработка, полиграфия и пищевая промышленность являются ключевыми сегментами экономического развития города Перми.

2. Методы оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха и характеристика качества атмосферного воздуха в Перми.

Для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха используются три показателя качества воздуха: индекс загрязнения атмосферы –ИЗА, стандартный индекс-СИ и наибольшая повторяемость превышения ПДК-НП. СИ-наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК; НП-наибольшее из всех значений повторяемости превышения ПДК; НП-наибольшее из всех значений повторяемости превышения ПДК; ИЗА-суммарный индекс загрязнения атмосферы.

Степень загрязнения атмосферы за год оценивается по трем показателям.

Оценки степени загрязнения атмосферы

Таблица 1

Если ИЗА, СИ и НП попадают в разные градации, то степень загрязнения атмосферного воздуха оценивается по ИЗА, в том случае если показатели СИ более 10 или НП более 20%, то категория уровня загрязнения изменяется в сторону увеличения оценки степени загрязнения.

Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха в г. Перми производится на 7 стационарных постах государственной наблюдательной сети (ПНЗ) в 6 районах города по 27 показателям. Обобщенные данные о состоянии загрязнения атмосферного воздуха Пермский ЦГМС регулярно направляет в органы власти, публикует на сайте, а также предоставляет заинтересованным потребителям.

Рис.1 Карта стационарных постов в городе Пермь.

Стационарный пост наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха представлен на рисунке 1.

Рис.2 Стационарный пост наблюдений за состоянием атмосферного воздуха

За 2022 год в г. Перми отобрано и проанализировано 63 793 пробы атмосферного воздуха.

Ориентировочный уровень загрязнения атмосферного воздуха за 2022 год в г. Перми характеризуется как высокий: СИ=8,3(хлорид водорода)- Свердловский район, НП=7,2%(фторид водорода)- Мотовилихинский район, ИЗА-высокий.

Общее количество превышений ПДК за год-265 случаев.

В предыдущем 2021 году уровень загрязнения атмосферного воздуха характеризовался как высокий: СИ=6,1(марганец)-Мотовилихинский район, НП=1,4%(хлорид водорода)-Ленинский район, ИЗА- высокий.

Общее количество превышений ПДК за год-87 случаев.

В 2022 году отмечены превышения максимальной разовой ПДК по веществам: этилбензол, диоксид азота, сероводород, формальдегид, фторид водорода, хлорид водорода, взвешенные вещества, фенол, аммиак.

Общее количество превышений загрязнения атмосферного воздуха г. Перми в 2022 году увеличилось в сравнении с 2021г. Наибольшее количество превышений ПДК было зафиксировано в Кировском районе (ПНЗ №18), наименьшее же в Мотовилихинском (ПНЗ №13).

2.1. Качество атмосферного воздуха города Перми по данным наблюдений Пермского ЦГМС в 2023 году.

Рассмотрим качество атмосферного воздуха в г. Перми в 2023 году государственной сети наблюдений Пермского ЦГМС (Центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды).

Ориентировочный уровень загрязнения атмосферного воздуха за 2023 год в г. Перми характеризуется как высокий. Информация о вредных примесях с повышенным и высоким уровнях превышения стандартного индекса СИ, дате обнаружения представлена в таблице 2.

Состав вредных примесей с повышенным и высоким уровнях превышения стандартного индекса СИ в 2023году

Таблица 2

Мною были изучены синоптические карты за весь 2023 год для того, чтобы узнать повторяемость той или иной циклонической деятельности на протяжении года. Результаты исследования представлены в таблице 7

Повторяемость типов циклонической деятельности за 2023 год г. Пермь

Таблица 3

Исходя из данных таблицы 3, можно сделать вывод: особенностью погодных условий Перми являются малоградиентные поля с повторяемостью 39%.

Рассмотрим метеорологические условия атмосферного воздуха на высоте 750 метров в даты обнаружения превышений ПДК вредных примесей, которые представлены в таблице 4. Температура, давление, скорость и направление ветра были проанализированы на высоте 750 метров над уровнем моря так как преимущественно на этой высоте происходит рассевание вредных примесей.

Синоптическая обстановка, обусловившая формирование превышения уровня ПДК вредных примесей

Таблица 4

Было проанализировано 23 синоптические карты для выявления типа воздушных масс, преобладающих в эти даты. Для выяснения повторяемости каждого типа синоптической деятельности из 23 дат с превышением ПДК была создана таблица 5.

Повторяемость в случаях и в процентах типа синоптической деятельности из 23 дат

Таблица 5

Данные таблицы 5 показывают, из 23 дат с превышением ПДК, 56,52% случаев господствовало малоградиентное поле.

Вероятнее всего, в дни, когда господствовало малоградиентное поле и СИ был превышен, на том или ином предприятии произошел выброс, который и зафиксировали ПНЗ.

Для наглядности на рисунке 3 представлено 5 синоптических карт в даты, когда было зафиксировано малоградиентное поле и ПДК было превышено. Все карты были взяты из архива Ventusky.com

Синоптические карты

Рисунок 3

06.04.2023

02.05.2023

31.05.2023

24.06.2023

11.09.2023

3. Воздействие хозяйственной деятельности предприятий на атмосферный воздух в Пермском крае.

По данным государственной статистической отчетности «Сведения об охране атмосферного воздуха» за 2022 год объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников Пермского края, с учетом очистки, составил 274,579тыс. тонн, в том числе: твёрдых веществ-22,943 тыс. тонн, диоксида серы-10,121тыс. тонн, оксида углерода-67,568тыс. тонн, оксидов азота-37,619тыс. тонн, углеводородов-96,736тыс. тонн, прочих газообразных и жидких-2,512тыс. тонн.

Наибольший объем загрязняющих веществ в атмосферный воздух производят стационарные источники. На долю жидких и газообразных веществ в 2022 году пришлось 91,6% от всех выбросов загрязняющих веществ стационарных источников Пермского края, на долю твердых веществ-8,4%.

4.Воздухоохранные мероприятия

В 2022 году воздухоохранные мероприятия обеспечили снижение объемов загрязняющих веществ в атмосферный воздух на 146,791 тыс. тонн, совершенствование технологических процессов – на 0,021 тыс. тонн, ликвидации источников загрязнения – на 0,006 тыс. тонн, а также прочих мероприятий – на146,716 тыс.

В докладах о состоянии и об охране окружающей среды Пермского края в 2021, 2022гг. сообщается, что на промышленных предприятиях проводились различные виды воздухоохранных мероприятий по снижению выбросов в атмосферу.

По сравнению с 2021 годом использованных средств на проведение мероприятий увеличилось на 75,9%, из них на работы: по повышению эффективности действующих очистных установок на 97,9%, по строительству и вводу в действие новых ПГОУ и сооружений – 100%, по ликвидации источников загрязнения – 99,8%, по прочим мероприятиям на 77,7%.

Выводы

1.Уровень загрязнения в г. Перми характеризуется как высокий.

2.Общее количество превышений предельно допустимых значений загрязнения атмосферного воздуха в Перми и Пермском крае в 2022 г. увеличилось.

3.Наибольший объем загрязняющих веществ в атмосферный воздух производят стационарные источники.

4. По данным Пермского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды наибольшее количество превышений ПДК в 2023году было зафиксировано в Кировском районе (ПНЗ №13) по веществам: фторид водорода, хлорид водорода, этилбензол.

5. По данным исследования, в 39% случаев превышений ПДК за 2023 год господствовало малоградиентное поле.

6. По данным государственной статистической отчетности «Сведения об охране атмосферного воздуха» за 2022 год объём выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников по сравнению с предыдущим годом уменьшился на 0,2%.

7. Превышения допустимых концентраций вредных веществ в г. Пермь зафиксированы в непосредственной близости от промышленных объектах, характер выбросов зависит от вида производственной деятельности предприятия.

8. Для большей эффективности уменьшения уровня загрязнения атмосферы, следует избегать больших выбросов в дни, когда господствует малоградиентное поле.

9. Предприятия проводят воздухоохранные мероприятия.

Заключение

В целом можно заключить, что наибольшую нагрузку от выбросов стационарных источников испытывают города, где сосредоточены крупные промышленные предприятия. Основными загрязнителями атмосферного воздуха, определяющими наибольший вклад в экологический ущерб, являются этилбензол, фторид водорода, хлорид водорода, ксилол, фенол, диоксид азота, формальдегид, взвешенные вещества, оксид углерода.

Проведенная оценка загрязнения воздуха города Перми имеет практическое значение для принятия управленческих решений и повышения эффективности планирования природоохранных мероприятий на производственных объектах не только в Пермском крае, но и в других регионах Российской Федерации, особенно в экологически неблагополучных.

Для снижения уровня загрязняющих веществ следует избегать больших выбросов в дни, когда господствует малоградиентное поле.

Очищение воздушного бассейна, снижение выбросов промышленных объектов целесообразно осуществлять внедрением в производство более совершенного оборудования и наилучших доступных технологий, применением в технологических процессах нетоксичных материалов. Необходимо обеспечивать промышленные предприятия аппаратурой и установками для газоочистки и рекуперации выбросов. Кроме того, рекомендуется шире внедрять экологически чистые виды транспорта и топлива.

Библиографический список

{https://www.gorodperm.ru/actions/main/industry/} - Администрация города Перми

{https://vestnik.nvsu.ru/2311-1402/article/view/49745}-Вестник Нижневартовского государственного университета. Автор-Мещурова Т.А. Выпуск-№ 1 (2020) с. 110-119

{https://meteo.perm.ru/} - Пермский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

{https://snabcomplekt.com/helpful-information/svoystva-ftorida-natriya-i-oblast-ispolzovaniya-khimicheskogo-veshchestva/} - Сегментпро химреактив

{https://www.ventusky.com/} - Ventusky

Глоссарий (словарь)

Понятия: атмосферный воздух, загрязняющее вещество, загрязнение атмосферного воздуха, выбросы в атмосферу, стационарный источник загрязнения, ПНЗ, ПДК, синоптическая карта

Атмосферный воздух – жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.

Загрязняющее вещество – химическое вещество или смесь веществ, в том числе радиоактивных, и микроорганизмов, которые поступают в атмосферный воздух, содержатся и (или) образуются в нем и которые в количестве и (или) концентрациях, превышающих установленные нормативы, оказывают негативное воздействие на окружающую среду, а также вредное воздействие на жизнь, здоровье человека.

Загрязнение атмосферного воздуха – поступление в атмосферный воздух или образование в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих установленные гигиенические нормативы качества атмосферного воздуха и нормативы качества окружающей среды для атмосферного воздуха.

По информации Пермьстата под выбросами в атмосферу загрязняющих веществ принято понимать, поступающие от стационарных и передвижных источников выбросов, загрязняющие вещества, которые оказывают пагубное влияние на здоровье населения и окружающую среду.

Стационарный источник загрязнения- непередвижной технологический агрегат (установка, устройство, аппарат и т.п.), выделяющий в процессе эксплуатации, загрязняющие атмосферу вещества. Сюда же относят другие объекты (терриконы, резервуары и т.д.).

ПНЗ-пост государственной наблюдательной сети. Посты наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха подразделяются на: «городские фоновые», в жилых районах; «промышленные», вблизи предприятий и «авто», вблизи автомагистралей с интенсивным движением транспорта.

ПДК-предельнодопустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений регламентированы СанПин 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания.

Синоптическая карта-географическая карта, на которую цифрами и символами нанесены результаты наблюдений на сети метеорологических станций в определенные моменты. Такие карты регулярно составляются в службе погоды по несколько раз в день; их анализ является основной операцией, дающей возможность для последующего прогноза погоды.