Характеристика динамики выбросов загрязняющих веществ в атмосферу промышленного города

Степень загрязнения атмосферы зависит от количества выбросов вредных веществ и их химического состава, от высоты, на которой осуществляются выбросы, и от метеорологических условий, определяющих перенос, рассеивание и превращение выбрасываемых веществ. При постоянных параметрах выбросов уровень загрязнения атмосферы существенно зависит от климатических условий: направления, условий переноса и распределения примесей в атмосфере, интенсивности солнечной радиации, определяющей фотохимические превращения и возникновение вторичных продуктов загрязнения воздуха [3].

Для оценки динамики выбросов загрязняющих веществ в воздушный бассейн крупного индустриального центра Западной Сибири г. Новокузнецка нами определялись следующие показатели: средние уровни рядов динамики выбросов; их средние абсолютные изменения, средние темпы прироста или убыли; ранговые коэффициенты корреляции рядов динамики, их коэффициенты колеблемости и автокорреляции отклонений от тренда. Были получены линейные тренды, характеризующие динамику поступления вредных примесей в приземный слой атмосферы города за 2001-2011 гг. Ранговый коэффициент корреляции используется для характеристики устойчивости динамики процесса, коэффициент колеблемости применяется для характеристики уровня колебаний от линии тренда ряда динамики, коэффициент автокорреляции отклонений от тренда служит для выявления типа колебаний значений ряда динамики [1, 2].

Средний уровень валовых выбросов в атмосферу г. Новокузнецка за рассматриваемый временной период составил 412,96 тыс. тонн/год, в том числе взвешенных веществ – 50,68; диоксида азота – 20,35; диоксида серы – 40,28; оксида углерода – 252,76; сажи – 0,85; метана – 42,07 тыс. тонн/год. Среднее абсолютное снижение валовых выбросов определено как 17,45 тыс. тонн/год, взвешенных веществ – 3,58; диоксида азота – 1,08; диоксида серы – 1,18; оксида углерода – 9,83; метана – 1,6 тыс. тонн/год. Единственным компонентом выбросов, характеризующимся средним абсолютным приростом, является сажа, среднее значение прироста – 0,06 тыс. тонн/год. Средний темп убыли валовых выбросов составил 4,27%, взвешенных веществ – 7,14%; диоксида азота – 4,86%; диоксида серы – 3,19%; оксида углерода – 3,92%; метана – 3,95%. Максимальные темпы убыли характеризуют динамику выбросов сероводорода – 10,24% и аммиака – 8,54%. Средний темп прироста поступления сажи в приземный слой воздуха от стационарных источников равен 7,68%.

Нами были получены уравнения линейных трендов динамики выбросов, характеризующие их коэффициенты корреляции рангов, колеблемости и автокорреляции отклонений от трендов. Отрицательные регрессионные коэффициенты трендов динамики свидетельствуют о том, что уровни валовых, а также выбросов взвешенных веществ, диоксидов серы и азота, оксида углерода, фтористого и цианистого водорода, сероводорода, фенола, аммиака и метана имеют тенденцию к снижению. Статистически значимые коэффициенты корреляции рангов уровней вышеперечисленных загрязняющих веществ, определенные в пределах от -0,99 до -0,64, свидетельствуют об устойчивости тенденции снижения их выбросов. Слабой колеблемостью характеризуются поступления в воздушный бассейн города взвешенных веществ, диоксидов серы и азота, оксида углерода, фенола, цианистого водорода и метана, коэффициенты колеблемости по динамике этих примесей определены в размере менее 10%. Умеренной колеблемостью отмечаются выбросы фтористого водорода, сероводорода и аммиака, коэффициенты колеблемости динамики по данным веществам находятся в пределах от 10,82% до 15,48%. Поступление в атмосферный воздух города сажи от стационарных источников отмечается положительным значением регрессионного коэффициента тренда, что означает тенденцию к повышению уровня выбросов этого загрязнителя, характеризующегося довольно высоким положительным коэффициентом ранговой корреляции (r=0,76) и сравнительно высоким значением коэффициента колеблемости (16,46%). Динамика выбросов диоксида серы отличаются маятниковой колеблемостью, коэффициент автокорреляции отклонений от тренда первого порядка равен -0,35. Долгопериодичной колеблемостью характеризуется динамика поступления в воздушный бассейн города диоксида азота, оксида углерода и сажи, коэффициенты автокорреляции первого порядка определены как 0,45; 0,49 и 0,35 соответственно. Динамика остальных компонентов выбросов отмечается случайно распределенной во времени колеблемостью (коэффициенты автокорреляции от -0,21 до 0,28).

Таким образом, выбросы от стационарных источников в воздушный бассейн г. Новокузнецка 10 вредных примесей характеризуются отрицательной динамикой, максимальный средний темп убыли отмечается по выбросам взвешенных веществ, сероводорода и аммиака. Динамика выбросов аппроксимируется линейными трендами, что подтверждается высокими значениями коэффициентов корреляции рангов. Наиболее высокой колеблемостью характеризуется динамика выбросов в атмосферу фтористого водорода, сероводорода и сажи.