Влияние метеорологических параметров на состояние загрязнения воздушного  бассейна.

Вредные вещества, попадающие в атмосферу, подвергаются физико-химическим превращениям, рассеиваются и вымываются из атмосферы.

Повышение концентраций примесей в конкретном районе зависит от определенных сочетаний метеорологических параметров.

Сочетание метеорологических параметров, определяющих возможный при заданных выбросах уровень загрязнений атмосферы, называют потенциалом загрязнения атмосферы(ПЗА). Она противоположна рассеивающей способности атмосферы(РСА), чем выше РСА, тем ниже ПЗА.

Различают метеорологический и климатический ПЗА.

Метеорологический ПЗА включает сочетание наблюдаемых(или ожидаемых) метеорологических параметров в определенный период(час, сутки) и используется при прогнозировании возможных изменений уровня загрязнений на короткие временные интервалы.

Климатический ПЗА включает многолетние климатические характеристики.Он позволяет оценить ожидаемый в данном физико-геогр.районе средний уровень загрязнения.

Поскольку формирование уровня загрязнения атмосферы связано с условием вертикального и горизонтального переноса и рассеивания примесей, то ПЗА может представляться в виде различных сочетаний метеорологич. параметров.

Часто для характеристики устойчивости атмосферы ПЗА(потенциал загрязнения атмосферы) используют высоту слоя перемешивания - l0.

l0 - толщина слоя воздуха, в котором происходит основное рассеивание примеси.

С уменьшением l0 определяют для дневного времени и антициклонической погоды, полагая при этом, что она равна высоте приземной инверсии к концу предшествующей ночи. Прогноз этой высоты осуществляются по данным аэрологического зондирования.

Исходя из знания величины l0, интенсивности источника выбросов М(г/сек.м2) и скорость ветра V0 можно оценить среднюю концентрацию примеси над городом протяженностью lr

C=M*lr/2*l0V0

Величина концентрации сравнивается со значением ПДК данной примеси.

Сводные данные о высотах перемешивания над Россией можно найти в литературе.

Наименьшая высота слоя перемешивания, наблюдается в зимнее время.

19. Скорость ветра, основной показатель горизонтального распространения примеси, по разному влияет на распространение веществ, поступающего в атмосферу от высоких  и низких источников. При выбросах от пром.предприятий с высокими трубами, значительные концентрации примеси у земли наблюдаются при опасной скорости ветра. Вызвано тем, что выбрасываемая газовоздушная смесь имеет определенную скорость выхода из трубы и в случае ее перегрева относительно окруж. воздуха обладает плавучестью. В результате вблизи источника создается поле вертикальных скоростей, способствующих подъему факела и уносу примесей в верхние слои атмосферы. При малых скоростях ветра увеличивается эффективный подъем факела и концентрация у земли снижается.

По работам Горошко, видно, что максимальная концентрация примеси на разных расстояниях от крупного источника при скоростях ветра 0-2 м/с.

В случаях выбросов из низких и неорганизованных источников увеличение концентрации примеси наблюдается при слабых ветрах за счет скопления примесей в приземном слое атмосферы. В городах с большим количеством низких источников рост уровня загрязнения происходит при снижении скорости ветра до 1-2 м/с.

По данным наблюдения в нескольких городах показано, что при слабом ветре средний уровень загрязнения воздуха пылью, сернистым газом, двуокисью азота и окисью углерода повышается на 30-140% по сравнению с уровнем при других скоростях ветра.

17. Повышению концентрации примеси способствуют приземные инверсии.

Инверсия - это такое состояние атмосферы, когда над слоем холодного воздуха находятся слои теплого воздуха. При инверсии воздух быстро теряет свою подъемную, т.к. охлаждается до температуры несколько меньше, чем температура окружающей Среды.  Восходящий поток, например из дымовых труб, не может дольше подниматься вверх и сносится ветром в горизонтальном направлении.

Увеличение концентрации примеси от высоких источников может достигать 50-70%, если инверсионный слой располагается непосредственно над источником выбросов и ограничивает их подъем. Слой инверсии температура ниже устья трубы будет препятствовать поступлению выбросов вредных веществ в приземный слой.

В городских условиях при наличии большого числа низких выбросов опасные условия скопления примесей создаются при приземных и низких приподнятых инверсиях температур, поскольку и те и др. указывают на ослабление вертикального обмена. При наличии инверсионного слоя над городом содержание примесей в атмосфере на 10-60% выше.

Также на содержание примесей в атмосфере влияет вертикальная протяженность и интенсивность инверсий. При увеличении вертикальной протяженности слоя инверсии от 100 до 600 м концентрация сернистого газа в среднем возрастает в 3 раза, а пыли в 1,7 раза.

Зависимость концентрации примеси от одного отдельно взятого метеорологического параметра выделить довольно трудно, влияние оказывает весь комплекс.

Инверсии температуры в сочетании с различными скоростями ветра могут усиливать опасность накопления примесей или создать условия для их рассеивания. Большую опасность для городов представляют застойные ситуации, когда приземная инверсия сопровождается слабым ветром.

Накопление примесей в атмосфере усиливается в тумане.

Влияние туманов на содержание примесей сложное, т.к. при этом изменяется

- профиль температуры(инверсии становятся приподнятыми)

- прозрачность воздуха и условия его прогревания.

Туманы делятся на речные и радиационные.

Речные - когда холодный воздух, не насыщен влагой, натекает на более теплый воздух над рекой. Различия температур должно быть существенным. Туманы такого рода наблюдаются осенью после ночных заморозков или зимой над незамерзающими  водотоками и водоемами.

Для возникновения радиационного тумана не требуется наличие водного объекта, необходимым условием является ночное радиационное выхолаживание, приводящее к приземным инверсиям и устойчивости нижних слоев воздуха.

Как было сказано, при поглощении примесей влагой могут образовываться более токсичные вещества.

Например, в тумане происходит окисление сернистого газа до серной кислоты. При этом возрастает массовая концентрация примеси, по скольку вместо 1г сернистого газа образуется 1,5г H2SO4, доказано,что при образовании тумана происходит увеличение концентрации примеси на 40-110% по сравнению с концентрацией ее до тумана.

Прямое и косвенное влияние на содержание примесей в атмосфере оказывает температура воздуха. В зависимости от температуры меняется расход топлива на обогрев помещений, выбросы вредных веществ в атмосферу. В результате зимой при повышении температуры воздуха загрязнение снижается. Зимой идет поток чистого воздуха с окраины в центр.

Обобщенный показатель загрязнения атмосферы города

Для характеристики загрязнений воздуха по городу в целом в качестве обобщенного показателя используется параметр Р

Р = m1 / n1

n1 - общее количество наблюдений за концентрацией примесей в городе в течении одного дня на всех стационарных постах.

m1 - количество наблюдений в течении того же дня с повышенной концентрацией q, которая превышает среднесезонное значение q, более чем в 1,5 раза (q>1,5 qср)

qср рассчитывается для каждого стационарного поста отдельно для каждого года.

Параметр Р подсчитывается для каждого дня по отдельным примесям и по всем примесям вместе.

При ежедневных расчетах параметра Р в практике рекомендуется учитывать средний уровень загрязнения воздуха в течении соответствующего трехмесячного периода предыдущего года и предшествующего месяца данного года.

Пример:

Для рассчета Р в декабре qср находится как среднее из среднемесячных концентраций четырех месяцев: ноября и декабря предыдущего года, января и ноября данного года.

При этом значение Р при ежедневных расчетах могут незначительно отличаться от расчетов по средним данным.

При расчете параметра Р с целью его использования в качестве характеристики фонового загрязнения воздуха необходимо, чтобы количество стационарных постов в городе было не менее трех, а количество наблюдений за концентрацией примесей на всех пунктах в течении дня не менее 20.

Параметр Р может изменяться от 1(все измеренные концентрации превышают 1,5 qср) до 0(ни одна из концентраций не превышает 1,5 qср) в среднем 0,2.

Параметр Р не зависит от среднего уровня загрязнения воздуха, определяется в основном метеорологоческими условиями.

Повышенное загрязнение воздуха наблюдается при определенных направлениях ветра, особенно когда основные предприятия располагаются в одном районе на окраине.

Направление ветра может оказывать влияние и при равномерном расположении источников в городе за счет различных эффектов наложения выбросов, так в городах, территория которых по форме близки к прямоугольнику или эллипсу, повышенное загрязнение воздуха наблюдается при переносе, направленном вдоль большей стороны или большей оси.

Осадки эффективно очищают от пыли и в меньшей степени от газовых примесей. При этом городское фоновое загрязнение воздуха уменьшается вне зоны прямого воздействия источников выбросов. Однако, при слабых моросящих осадках наблюдается содержание примесей в городском воздухе.