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).