Рассеивание примесей в атмосфере

Основные метеорологические факторы, влияющие на рассеивание примесей в атмосфере :

Метеорологические условия оказывают существенное влияние на перенос и рассеяние примеси, поступившей в атмосферу. Наибольшее влияние на рассеивание примесей в атмосфере оказывают:

• режим ветра и температурная стратификация приземной атмосферы, определяющие адвективный и турбулентный перенос примеси,
• атмосферные осадки и атмосферные явления (в первую очередь туманы), определяющие выведение примеси из атмосферы.

Влияние метеорологических условий на перенос вредных веществ в атмосфере ( рассеивание примесей в атмосфере) проявляется по разному в зависимости от типа источника выброса (высокий или низкий, теплый или холодный и т.д.).

Связь между уровнем загрязнения воздуха и метеорологическими условиями сложна. При исследовании причин формирования повышенного уровня загрязнения атмосферы необходимо использовать не отдельные метеорологические характеристики, а соответствующую метеорологическую ситуацию, характеризующуюся сочетанием определенной скорости ветра и термической стратификации атмосферы, наличием атмосферных осадков, туманов и т.п.

Например, при ослаблении ветра до штиля происходит накопление примеси вблизи низкого источника, но в то же время, для перегретого выброса увеличивается его подъем из трубы в верхние слои атмосферы, где примесь рассеивается. Однако, если при этом наблюдается инверсия температуры (повышение температуры воздуха с высотой), то может образоваться задерживающий слой, который будет препятствовать подъему выбросов. Тогда концентрация примеси у земли резко возрастает.

Для состояния атмосферы большую опасность представляют приземные инверсии температуры в сочетании со слабыми ветрами, т.е. ситуации застоя воздуха. Однако прямое влияние на характер загрязнения воздуха оказывает и направление ветра. Существенное увеличение концентрации примеси в атмосфере наблюдается, когда преобладают ветры со стороны местных промышленных объектов.

На формирование уровня загрязнения воздуха также влияют туманы, осадки и режим солнечной радиации.

Капли тумана поглощают примесь, причем не только вблизи подстилающей поверхности, но и из вышележащих загрязненных слоев воздуха. Вследствие этого концентрация примеси возрастает в слое тумана и уменьшается над ним. При этом, например, из сернистого газа в каплях тумана образуется более токсичная серная кислота.

Атмосферные осадки очищают атмосферу от примеси. При длительных и интенсивных осадках концентрация примеси в воздухе заметно уменьшается и может снова возрасти только в результате действия местных источников.

Солнечная радиация обуславливает фотохимические реакции в атмосфере и формирование различных вторичных продуктов часто с более токсичными свойствами, чем вещества, поступающие от источника.

Сказанное выше позволяет отметить наиболее важные метеорологические параметры, влияющие на уровень загрязнения воздушного бассейна и на качество жизни населения. Это – ветер, турбулентность атмосферы и осадки. Поэтому ниже будут рассмотрены указанные климатические характеристики для г. К. и прилегающих районов, важные для условий проживания населения.

Климатическое описание района расположения г. К. взято из климатических справочников в основном по данным ближайшей метеостанции.

Основными климатообразующими факторами являются влияние Атлантики, особенно сильное зимой, рельеф и подстилающая поверхность оказывают большее влияние летом. Общий характер крупномасштабных циркуляционных процессов над рассматриваемой территорией определяется в основном влиянием западного переноса воздушных масс с Атлантического океана, прерываемого вторжением холодных масс из Арктики в тылу циклонов, смещающихся преимущественно с запада на восток.

В формировании температурного режима территории большую роль играют радиационный баланс (особенно в летний период) и циркуляция атмосферы (в зимнее время в большей степени), а также местные физико-географические условия (в понижениях рельефа, где холодный воздух застаивается, температура опускается на 5-7 0C ниже по сравнению с открытым ровным местом). В летнее время влияние форм рельефа на среднемесячную температуру воздуха невелико. Более заметно влияние особенностей местоположения зимой и ранней весной, когда дневное нагревание незначительно или отсутствует.

Режим скорости ветра обуславливается циркуляцией атмосферы и рельефом местности. основным фактором, определяющим режим ветра в центрально-европейской части России в холодный период времени, является западный перенос, обусловленный общей циркуляцией атмосферы. В теплую половину года выделить преобладающее направление ветра трудно. В районе города *** с сентября по апрель в 35-45 % времени наблюдаются южные и юго-западные ветра. Ветры северных румбов зимой повторяются реже. Большое влияние на скорость ветра у поверхности земли оказывает сила трения, которая пропорциональна шероховатости подстилающей поверхности. Над пересеченной местностью скорость ветра из-за увеличения трения уменьшается, в узких долинах рек из-за сужения воздушного потока скорость увеличивается. На возвышенности и открытых местах скорость больше, а в понижениях рельефа и в застроенной части города – меньше.

При слабых ветрах (0-1 м/с) в городских условиях возможно скопление примеси в приземном слое атмосферы, повторяемость таких условий для г. К. составила в среднем в году около 22 %. Увеличение повторяемости слабых ветров отмечается от зимы к лету и максимум приходится на август. Суточных ход повторяемости слабых ветров проявляется главным образом летом и выражается в уменьшении их повторяемости днем и увеличении ночью в 2-3 раза. Зимой суточный ход слабых ветров очень мал. Город К. расположен в районе со средними ветрами. Вероятность сильных ветров (>15 м/с) невелика. Для рассматриваемого района повторяемость превышения скорости ветра 8,5 м/с в году 5 %.

Инверсии температуры, образующиеся в нижнем 2-км слое атмосферы, определяются в основном двумя факторами – охлаждением земной поверхности вследствие интенсивного излучения и адвекцией теплого воздуха на холодную подстилающую поверхность. Приземные инверсии образуются также при охлаждении нижнего слоя за счет затрат тепла на испарение воды или таяния снега.

Город К. находится в районе с достаточно невысокой повторяемостью приземных инверсий температур – 26 % (средняя за год). Зимний суточный ход повторяемости застоев воздуха в рассматриваемом районе выражен слабее, чем летом. Для лета характерен суточный ход с максимальной амплитудой повторяемости застоев воздуха, причем наибольшая повторяемость наблюдается ночью, с восходом солнца она резко падает и уже к 9 часам утра обычно не превышает 5 %, т.е. днем в теплый период года инверсии обычно разрушаются, а зимой – сохраняются, хотя их повторяемость и невелика.

На рассматриваемой территории атмосферные осадки в течение всего года определяются в основном циклонической деятельностью. Осадки связанные с местной циркуляцией, даже летом составляют малую долю. Атмосферные осадки характеризуются их количеством, продолжительностью, интенсивностью, числом дней с осадками разной величины, видом осадков (снег, дождь, смешанные осадки). В районе города К. жидкие осадки (дожди) составляют примерно 70 % от годового количества осадков, твердые (снеговые) – 15-20 % и смешенные (дождь со снегом) около 10-15 %.

При разработке рассеивание примесей в атмосфере использовались данные условий рассеивания и фоновых концентраций вредных веществ, выданные Росгидрометом.