Анализ природного потенциала загрязнения атмосферы Ленинградской области

Глава 3: Анализ природного потенциала загрязнения атмосферы Ленинградской области.

 

Природный потенциал  загрязнения атмосферы (ПЗА) — совокупность метеорологических и климатических  факторов, определяющих условия рассеивания  выбросов в атмосфере и ее самоочищение.

При районировании территории по ПЗА  учитываются:

Характеристики воздушного переноса (направление, абсолютные значения, интенсивность); факторы, способствующие загрязнению  атмосферы (штили, туманы, изотермические инверсии, опасные скорости ветра); факторы, способствующие самоочищению атмосферы (осадки, грады, суммарная радиация, доза ультрафиолетовой радиации, безморозный период и т.д.).

Все эти факторы объединены в  комплекс метеофакторов, которые приведены  в таблице 1.

Таблица 1

Основываясь на анализе данных показателей, и используя приведенную таблицу, можно вычислить уровень ПАЗ конкретного региона или страны в целом. На территории нашей страны, еще во времена СССР, были проведены подобные исследования, по результатам которых была составлена карта-схема, приведенная на Рис.1. По данным этой карты на территории России выделяется шесть классов ПЗА.

 Рис. 1 Карта-схема  «Районирование территории по  природному потенциалу загрязнения  атмосферы»

Классы потенциала загрязнения  атмосферы (ПЗА): I — высокий опасный (ПЗА-I); II — повышенный (ПЗА-II); III — умеренный (ПЗА-III); IV — пониженный (ПЗА-IV); V — низкий (ПЗА-V); VI — очень низкий (ПЗА-VI);   VII - территории с высокой занятостью ПЗА промышленностью; VIII - границы районов и подрайонов; IX - индексы районов и подрайонов.

 

В целом высокой экологической  опасностью обладают территории с высоким потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА-I), особенно в районах сильной промышленной освоенности.

Следующая градация — территории с повышенным потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА-II), которым присуща повышенная экологическая опасность, резко возрастающая в промышленно освоенных и урбанизированных районах и в районах действия экстремальных и стихийных процессов.

Для территорий с умеренным потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА-III) характерна низкая экологическая опасность промышленного освоения, за исключением промышленных районов Среднего и Южного Урала и высокоширотных районов с экстремальными природными условиями.

Четвертая градация — пониженный потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-IV) — характеризуется низкой степенью экологической опасности.

Для следующих градаций (ПЗА-V и  ПЗА-VI) с низкими значениями потенциала загрязнения атмосферы возрастание экологической опасности происходит в районах действия пыльных бурь и в районах побережий морей с высокой встречаемостью стихийных бедствий и экстремальным климатом.

На территориях с высоким  потенциалом загрязнения атмосферы  и интенсивной промышленной освоенностью возможно размещать лишь экологически безопасные производства с высокой степенью очистки. На территориях, обладающих резервом ПЗА, возможно размещение с меньшими ограничениями.

Высокий опасный потенциал  загрязнения атмосферы (ПЗА-I) и худшие условия рассеивания на территории бывшего СССР характерны почти для всей Восточной Сибири, Саян, Алтая, гор Средней Азии, Казахстана и Кольского полуострова. Эти территории обладают высокой экологической опасностью нового промышленного освоения.

Класс Ia характеризуется однородным по всем направлениям переносом, наименьшим на территории. Он наблюдается в Восточной Сибири (Ia¹, Ia², Ia⁴, Iа⁵), в Саянах и на Алтае (Iа³). Факторы, способствующие загрязнению атмосферы, характеризуются высокими значениями: повторяемость инверсий зимой — 95—100%, летом — 70—80%. Вследствие большой меридиональной протяженности района приходящая суммарная радиация варьирует в широких пределах. По радиации, осадкам и расчлененности рельефа выделяются: центральный (Ia¹), северо-восточный (Iа²), юго-западный (Iа³) и юго-восточный подрайоны (Iа⁴,Iа⁵).

Класс Iб — слабый воздушный перенос по большинству направлений в сочетании с умеренным переносом в одном каком-либо направлении. Такие условия наблюдаются на северо-востоке Сибири (I6¹), в горах Средней Азии и Казахстана (Iб²), Предуралье (Iб³), Закавказье (Iб⁴) и на Кольском полуострове (Iб⁵). Повторяемость штилей велика — на северо-востоке Сибири она составляет 40—50%, а менее всего (около 20%) — в Предуралье и горных тундрах Кольского полуострова.

Повышенный  потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-II) с плохими условиями рассеивания выбросов в атмосфере характеризуется воздушным переносом, в 4—5 раз превосходящим худшие условия разноса на территории при преобладании умеренного переноса в сочетании со слабым или значительным переносом в какой-либо одной четверти горизонта (классы IIа, IIб, IIв, IIг).

Класс IIа характерен для юго-запада, юга (IIа1), а также запада ETC (IIa2) и  Прибайкалья (IIа3). Объем годового переноса составляет 20-30 млн м3/год. Годовая  повторяемость штилей невелика. Инверсий, изотермий в Прибайкалье — до 90%, летом — около 60—70%. Часты туманы (до 40-60 дней в году). Для подрайонов IIа1 и IIа3 характерна повышенная степень экологической опасности за счет повышенного ПЗА и промышленной освоенности средней степени. В подрайоне IIа2 наблюдается высокая степень экологической опасности за счет сильной промышленной освоенности.

Класс IIб характерен для Северного Кавказа (IIб¹), Центральной Якутии (IIб²) и Буреинской низменности (IIб³). На Северном Кавказе воздушный перенос составляет 20-30 млн м³/год, повторяемость штилей — 10-20%; в прочих подрайонах более значительная — 20-30%, а в подрайоне IIб³ до 40%. Высока повторяемость инверсий в Центральной Якутии: зимой — 95-100%, летом — 80-85%. На Северном Кавказе высока повторяемость дней с туманом до 40-60% в год. Все подрайоны отличаются высокой степенью экологической опасности за счет повышенного ПЗА.

Класс IIв — слабый, умеренный и значительный перенос воздуха при преобладании умеренного наблюдается на Кавказе (IIв¹), в Карпатах (IIв²) и на юге Западной Сибири (IIв³). Повсеместно зимой наблюдается высокая повторяемость инверсий, особенно в Западной Сибири (90-95%), значительна повторяемость штилей. Первые два подрайона (IIв¹, IIв²) характеризуются повышенной степенью экологической опасности за счет высокого ПЗА, а третий (IIв³) — высокой ее степенью за счет сильной промышленной освоенности.

Класс IIг занимает обширную территорию, на которой выделяется девять подрайонов: юго-восточная часть ETC (IIг^1/2), Приазовье (IIг^1/2), северо-восток ETC (IIг^2/1), восток ETC (IIг^2/2), Заволжье (IIr^2/3), северо-восточная половина Западной Сибири (IIг³), равнинный Казахстан (IIг⁴), равнины Средней Азии (IIг^5/1) и юг Средней Азии (IIг^5/2). Для юго-востока ETC, Приазовья и Средней Азии характерен умеренный и значительный северо-восточный перенос. В остальных районах преобладает юго-западный перенос. Повторяемость штилей, как правило, незначительна, но повторяемость инверсий высока. Подрайоны Приазовья, Казахстана и особенно Средней Азии подвержены сильным пыльным бурям. В Средней Азии — самом запыленном районе — число дней с пыльными бурями превышает 40-60 в год.

Таким образом, территориям с повышенным потенциалом загрязнения атмосферы  присуща повышенная степень экологической  опасности, которая резко возрастает в районах старого промышленного освоения за счет уже существующей занятости природного фона. Усложнение экологической обстановки в регионе происходит при наложении на условия воздушного переноса экстремальных и стихийных явлений — пыльных бурь, сильных местных ветров, повышенной влажности, экстремальных температур и др.

Умеренный потенциал загрязнения  атмосферы (ПЗА-III) со средними условиями распространения выбросов на территории.

Класс IIIа характеризуется умеренным и значительным с преобладанием умеренного, но местами сильным переносом на Дальнем Востоке (Ша¹). Повторяемость опасных скоростей ветра невелика — более 10%, а штилей значительна — до 30-50%. Инверсии часты во все времена года. Осадков выпадает до 700-800, мм, в теплое полугодие — 500-600 мм. Подкласс IIIa² при такой же интенсивности переноса отличается от предыдущего (IIIа¹) направлением переноса — наиболее значительный перенос направлен в северо-восточную четверть.

Класс IIIб. Характерно распространение умеренного и значительного переноса, который наблюдается на северо-западе ETC (IIIб'/¹ и IIIб¹/²), на Урале (IIIб²/¹ и IIIб²/²) и в северной Якутии по нижнему течению Лены (IIIб³). Во всех трех районах наибольший перенос направлен в северо-восточную четверть. Повторяемость штилей - 10% на северо-западе ETC, наибольшая (около 30%) — в северной Якутии.

Класс IIIв характеризуется умеренным, значительным и по крайней мере в одной четверти сильным переносом, преимущественно в северо-восточном направлении. Повторяемость инверсий и опасных скоростей ветра - 25%, осадков выпадает до 500мм/год, зимой часты инверсии, штили.

Таким образом, в целом для территорий с умеренным потенциалом загрязнения  атмосферы характерна низкая экологическая  опасность за счет существующего  резерва ПЗА. Исключение составляют сильно промышленно освоенные территории Среднего и Южного Урала и высокоширотные районы с экстремальными природными условиями, в которых отмечается высокая экологическая опасность при размещении промышленных объектов.

Пониженный  потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-IV)

Класс IVa — умеренный значительный перенос с преобладанием значительного наблюдается в центре ETC. Наиболее значителен перенос в северо-восточном направлении. Инверсии круглый год.

Класс IVб — умеренный, значительный и сильный перенос с преобладанием значительного наблюдается на севере ETC и прилегающих к нему районах Западной Сибири. Наибольший перенос происходит в северо-восточном направлении. Повторяемость штилей невелика — около 10%, а опасных скоростей ветра — 25%.

Для районов с пониженным потенциалом загрязнения атмосферы (ПЗА-IV) характерна низкая степень экологической опасности, которая возрастает при сильной урбанизированности территории, например в районе IVa².

Низкий потенциал  загрязнения атмосферы (ПЗА-V)

Класс Va - значительный и сильный перенос в равной степени охватывает районы нижней Волги (Va¹) и Прикаспийской низменности (Va²). Наибольший перенос происходит в двух противоположных направлениях — с северо-востока и с юго-запада. Повторяемость штилей около 10%, опасных скоростей ветра — около 25%, инверсий зимой около 90%, летом — около 70%. Различаются подрайоны по степени засушливости: в северном осадков выпадает 300-400, в южном — 150-200 мм/год; по величине приходящей радиации — 110 и 120 ккал/см² в год соответственно; по числу дней с пыльными бурями, которых больше в Прикаспийской низменности, что повышает потенциал загрязненности атмосферы.

Класс Vб — значительный и сильный перенос, превосходящий минимальный на порядок, наблюдается в Арало-Каспийском районе. Отмечается большая засушливость климата — осадков 100—150 мм/год; большое поступление радиации (до 130—140 ккал/см² в год) и высокая повторяемость пыльных бурь. Характерна низкая степень экологической опасности за счет имеющегося резерва ПЗА, увеличивающаяся в безлесных и подверженных действию пыльных бурь территориях.

Очень низкий потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА-VI) характерен для северных и восточных побережий с сильным и очень сильным переносом, на которых выделяется девять районов: балтийский (VIa), восточноевропейский (VIб), западносибирский (VIв), восточносибирский (VIг), чукотский (VIд), камчатский (VIe), охотский (VIж), сахалинский (VIз) и приморский (VIи). Каждый из районов отличается особенностями воздушного переноса, который во всех случаях велик. Общим для этих районов различного климата — от умеренного морского до субарктического и муссонного — являются частые штормы, малый приток радиации, избыточное увлажнение, обилие туманов. Хорошо проветриваемые побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов обладают очень низким потенциалом загрязнения атмосферы, лучшими условиями воздушного переноса на территории России с большим резервом ПЗА, но крайне экстремальные природные условия и явления стихийного характера создают здесь высокую степень экологической опасности при промышленном освоении.

Основываясь на данных карты-схемы  и ее описании, мы можем предварительно охарактеризовать Ленинградскую область  как территорию с повышенным ПЗА, однако для полной оценки необходимо рассмотреть климатические особенности  данного региона.

На климатические условия Ленинградской области, как и всей другой территории, влияет, прежде всего, ее географическое положение, от которого зависят угол наклона солнечных лучей к поверхности и продолжительность дня, а, следовательно, приход и расход солнечного тепла.

Огромное влияние на климат Ленинградской области оказывают  также движение воздушных масс разного  происхождения. Число дней в году с преобладанием морских и  континентальных воздушных масс примерно одинаково, что характеризует  климат области как переходный от континентального к морскому.

Воздушные массы часто  сменяются, что связано с частой циклонической деятельностью (примерно 40% всех дней года с циклонами). Следствием этого является характерная для  Ленинградской области неустойчивая погода.

Среднегодовая температура воздуха понижается в Ленинградской области с запада на северо восток от +4,5С до +2,0С. Самых холодный месяц в области- январь или февраль. Средняя температура января на востоке области -10С, на западе -6С. В СПб средняя температура января -7,5С, февраля -7,9С. Многочисленные примеси в воздухе (пыль, дым, сажа и пр.) замедляют его охлаждение; вместе с тем они собирают влагу, что способствует образованию дождевых капель. Поэтому в городе температура несколько выше и осадков больше, чем в его окрестностях.

Вся территория Ленинградской  области находится в зоне избыточного  увлажнения. Относительная влажность  воздуха всегда высокая (от 60% летом  до 85% зимой). Среднегодовая сумма  осадков, составляющая 550-650 мм, на 200-250 мм больше количества испаряющейся влаги. Это способствует заболачиванию почв. Основная масса осадков выпадает в период с апреля по октябрь. Наибольшее количество осадков (750-850 мм в год) выпадает на возвышенных частях области.

Самое продолжительное  время года - зима. Для первой половины зимы характерна неустойчивая циклоническая погода с частыми оттепелями. Вторая половина зимы в Ленинградской области почти всегда значительно холоднее первой. Поступающий с запада морской воздух становиться более холодным и менее влажным, ослабляется циклоничность. Вследствие этого уменьшается облачность, туманы редки. Вместе с тем чаще вторгается арктический воздух, резко понижающий температуру.

Весна наступает в  области в конце марта, когда  начинает таять снег. Циклоны весной редки, поэтому погода сравнительно устойчивая. Число дней с осадками невелико, а облачность меньше, чем в другие времена года.