Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические основы оценки современного состояния загрязнения городской среды 8
1.1. Методические основы геоэкологического мониторинга городской среды 8
1.2. Оценка загрязнения городской среды с учётом экологических антропогенно-обусловленных факторов 17
1.3. Применение современных методов оценки влияния загрязнения городской среды на здоровье населения 22
2. Методика геоэкологической оценки кумулятивного эффекта локального загрязнения приземного слоя воздуха 33
2.1. Методика геоэкологического исследования приземного слоя воздуха городской среды 33
2.2. Анализ влияния условий загрязнения воздуха на здоровье населения 52
2.3. Методы оценки геоэкологических связей выделенной географической территории 60
3. Геоэкологическая характеристика локального загрязнения приземного слоя воздуха 66
3.1. Распределение основных загрязняющих веществ воздуха на территории крупного промышленного города 66
3.2. Геоэкологическая оценка локального загрязнения городской среды 70
3.3. Влияние локального загрязнения городской среды на здоровье населения 79
4. Направления снижения антропогенной нагрузки на приземный слой воздуха выделенной географической территории 87
4.1. Анализ метеорологической ситуации при геоэкологическом мониторинге селитебной территории 87
4.2. Геоэкологическая оценка действия кумулятивных эффектов, обусловленного локальным загрязнением городской среды 95
4.3. Основные направления оптимизации качества городской среды 103
Выводы и предложения 113
Приложение 114
Список использованной литературы 119
- Методические основы геоэкологического мониторинга городской среды
- Методика геоэкологического исследования приземного слоя воздуха городской среды
- Распределение основных загрязняющих веществ воздуха на территории крупного промышленного города
- Анализ метеорологической ситуации при геоэкологическом мониторинге селитебной территории
Введение к работе
Актуальность темы исследований. Одной из острых географических проблем современности является взаимодействие природы и общества в условиях экологического кризиса. В настоящее время большинство крупных городов превратились в центры острейших экологических проблем. Прогрессирующая урбанизация сопровождается сосредоточением населения, промышленности и транспорта на небольших площадях, что приводит к увеличению антропогенной нагрузки на все компоненты городской среды. Экологическая доктрина Российской Федерации в качестве основных задач научного обеспечения в сфере защиты окружающей среды определяет изучение связи между заболеваниями людей и изменениями качества окружающей среды, а также разработку и развитие современных методов экологического мониторинга.
Наибольшую озабоченность вызывает экологическое состояние воздушной среды поскольку человек постоянно находится в ней.
Несмотря на серьезные меры контроля за состоянием приземного слоя атмосферного воздуха, предпринимаемые на всех уровнях от федерального до муниципального, целостной картины, а тем более достоверной прогнозной оценки качества воздушной среды получить не удается. В первую очередь это определяется большим количеством неконтролируемой эмиссии загрязняющих веществ, в частности, связанной с подвижными источниками выбросов. Немаловажное значение для получения комплексной оценки загрязненности воздуха и ее воздействия на здоровье населения имеет уточнение закономерностей и механизмов трансформирования загрязняющих веществ, а также их воздействия на организм человека, флору и фауну города.
Из-за широкого разнообразия социально-экономических, физико-географических и микроклиматических особенностей городских террито-
4 рий, даже в масштабе муниципальных образований, наблюдаются существенные отличия по характеру и уровню загрязненности воздуха. Этим определяется приоритетное направление совершенствования мониторинга локального загрязнения.
При рассмотрении влияния среды на здоровье населения важно учитывать не только явное и непосредственное воздействие опасных веществ, но и отложенное воздействие, обусловленное накоплением вредных веществ в организме - так называемый кумулятивный эффект. Именно этому фактору в геоэкологических исследованиях уделяется недостаточно внимания.
Целью исследования является совершенствование геоэкологического мониторинга локального загрязнения воздушной среды города, определение степени его влияния на уровень заболеваемости групп населения с учетом кумулятивного эффекта.
Для её достижения необходимо было решить следующие задачи:
Провести геоэкологический анализ состояния городской среды, в частности, приземного слоя воздуха.
Провести оценку эколого-зависимых заболеваний населения крупного города.
Определить влияние кумулятивного эффекта локального загрязнения воздуха на показатели заболеваемости по отдельным классам болезней.
Разработать рекомендации по снижению вредного воздействия загрязнения воздушной среды на здоровье населения.
Объект исследования экологическое состояние приземного слоя воздуха крупного города и его влияние на здоровье групп населения.
Предмет исследования локальное загрязнение воздушной среды выхлопными газами автотранспорта и их воздействие на здоровье городского населения с учётом кумуляции вредных веществ в организме.
5 Исходные материалы. В основу диссертации положены результаты натурных исследований на территории города Воронежа, а также материалы Управления по охране окружающей среды администрации города, областного управления статистики, данные пунктов наблюдения за загрязнениями и данные наблюдений регулярной сети Воронежгидромета.
В исследованиях использованы методы сравнительно-географический, эколого-географического районирования и картографирования, физико-статистический.
Научная новизна работы заключается в том, что в диссертации разработана и реализована методика геоэкологической оценки локального загрязнения крупного промышленного города. На основе геоинформационных технологий для крупного промышленного города разработана программа автоматизированного расчёта локального уровня загрязнения придорожной полосы (по сезонам года). Обосновано ранжирование территории внутригородского пространства по уровням геоэколого-ингредиентного риска здоровью населения. Предложена методика оценки влияния кумулятивного эффекта загрязнения воздушной среды крупного промышленного города на здоровье населения и установлены закономерности формирования экологически зависимых заболеваний, в том числе с иммунологическими изменениями. Данная методика впервые апробирована в условиях города Воронежа, в результате чего разработаны рекомендации по улучшению состояния приземного слоя воздуха.
Теоретическая значимость. Обоснованы введенные понятия «выделенная географическая территория» и «выделенная группа населения», показана значимость учёта кумулятивного эффекта длительного воздействия атмосферного загрязнения на здоровье населения города. Разработаны теоретические основы проведения геоэкологического мониторинга локального загрязнения воздуха автотранспортом и его влияния на здоровье населения.
Практическая значимость заключается в следующем:
Предложена методика расчёта локального загрязнения приземного слоя воздуха придорожной полосы, реализованная в виде программного продукта «ПОЛУТЕЗ» автоматизированного расчёта на ПЭВМ.
Разработаны рекомендации по организации геоэкологического мониторинга и снижению локального загрязнения приземного слоя воздуха городской среды в г. Воронеже.
Достоверность результатов работы подтверждается использованием большого объёма данных государственной сети наблюдений за загрязнениями воздушной среды и метеорологическими величинами в приземном слое атмосферы, применением апробированных методов исследования, использованием стандартных критериев оценки полученных результатов и их удовлетворительным согласованием с данными ранее проведенных исследований.
Защищаемые положения:
Методика проведения геоэкологической оценки кумулятивного эффекта локального загрязнения приземного слоя воздуха (на примере г. Воронежа);
Методика и результаты расчёта распределения концентраций загрязняющих веществ. Обоснование использования расчётной модели для оценки локального загрязнения приземного слоя воздуха.
Выявленные закономерности формирования экологически зависимых заболеваний на выделенной географической территории с учётом кумулятивного эффекта;
Природоохранные мероприятия по снижению техногенного воздействия и улучшению качества приземного слоя воздуха городской среды.
Апробация работы. Материалы исследования докладывались на Региональной конференции молодых учёных и специалистов «Современные
7 подходы к управлению охраной окружающей среды» (Томск, 2003 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Роль социальных, гигиенических и биологических факторов в становлении возрастных особенностей здоровья населения» (Пенза, 2003 г.); на IV Международной конференции по программе «Экополис» (Москва, 2003 г.); на Международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность: природа и общество» (С.-Петербург, 2004 г.); на Международном форуме «Региональные проблемы и национальные достижения» (Москва, 2004 г.); Всероссийских научно-практических конференциях «Совершенствование наземного обеспечения авиации» (г. Воронеж, 2001, 2003); на конференциях профессорско-преподавательского состава ВВВАИУ и семинарах научно-исследовательского отдела Воронежского ВВАИУ (2001-2005). По теме диссертации опубликовано 10 научных работ общим объемом 4,3 п.л.
Личный вклад. Автор принимал непосредственное участие в сборе, анализе и обработке исходной информации и проведении экспериментальных наблюдений; постановке задач исследования и разработке методик выносимых на защиту; интерпретации полученных результатов, а также в выработке практических рекомендаций.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 134 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, выводов по диссертации, библиографического указателя, включающего 187 источников, в том числе 25 источников иностранной литературы и 10 приложений. Диссертация в основном тексте иллюстрирована 23 таблицами и 32 рисунками.
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ СОВРЕМЕННОГО
СОСТОЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
Методические основы геоэкологического мониторинга городской среды
Опасность отрицательного обратного воздействия окружающей среды на здоровье людей вследствие возрастающей на неё антропогенной нагрузки обусловливает необходимость дальнейшего совершенствования системы предупреждения, контроля и прогнозирования изменения состояния отдельных объектов окружающей среды в будущем - мониторинга [16]. В то же время, по мнению Л.А. Денисова, мониторинг не исключает задачи управления качеством окружающей среды, тогда как контроль подразумевает не только наблюдение и получение информации, но и управление состоянием среды [38]. В современной трактовке мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения природных сред, природных ресурсов, растительного и животного мира, позволяющие оценить их состояние и происходящие в них процессы под влиянием, главным образом, антропогенной деятельности [87].
В нашей стране в первой половине 70-х гг. были разработаны две альтернативные концепции основы экологического мониторинга. Израэль Ю.А. [57] предлагал фиксировать антропогенные изменения природной среды без учёта управленческой деятельности. П.П. Герасимов [126], напротив, считал, что мониторинг - это «система наблюдения, контроля и управления состоянием окружающей среды, осуществляемая в различных масштабах и в том числе глобальном».
Управленческая концепция мониторинга П.П. Герасимова нацеливала на выявление и контроль вредных экологических факторов, оценку экологии неблагополучных регионов, создание экологически ориентированной экономики и активное международное сотрудничество в этом направлении.
Ухудшение экологической обстановки во многих регионах мира в по следние десятилетия наряду со значительным прогрессом в создании технических средств контроля окружающей среды привели к развёртыванию национальных программ мониторинга в большинстве развитых стран, прежде всего, в Швеции, Канаде, США, Японии, Великобритании, Франции, причем с опорой на мониторинг «качества» среды обитания [73, 79, 183].
Отечественную систему мониторинга окружающей среды можно оценить как находящуюся в стадии становления. В стране практически отсутствует целостная концепция экологического мониторинга с четко определенными задачами, проблемно организованная, функционально определяющая программы регионального мониторинга. Не определены в ней критерии и механизмы эффективного управления, что подтверждается на локальном уровне цепочкой непрогнозируемых экологических катастроф. При этом отсутствует эффективная система ликвидации их последствий.
Всё это обуславливает общее снижение качества среды в соответствии с эколого-гигиеническими стандартами, и, как следствие, рост смертности населения, уменьшение продолжительности жизни, возрастание количества социально-значимых заболеваний - злокачественных новообразований, болезней крови, системы кровообращения, органов дыхания, врожденных аномалий развития, а также снижение иммунитета организма [67, 99, 102].
К идее необходимости дополнения традиционного мониторинга окружающей среды медико-экологической компонентой подошли лишь к началу 90-х гг. Этому способствовали как развитие фундаментальных медико-экологических исследований, экологии человека [64, 65], так и накопление разнообразных сведений об экологической обусловленности многих заболеваний [24, 25, 30, 78]. Наиболее реальное воплощение мониторинг здоровья населения с учетом слежения за состоянием среды получил в системе санитарно-эпидемиологического надзора, что нашло отражение в Постановлении Правительства Российской Федерации «Об утверждении положения о социально-гигиеническом мониторинге» [109].
Эколого-гигиеническая профилактика сегодня рассматривается как ос 10 нова здоровья нации. Её определяют в качестве интегрального показателя взаимодействия социально-экологических, медико-биологических и экологических факторов, а также как показатель благосостояния общества и его социальной стабильности [115, 123, 128].
Для анализа экологической ситуации в России, как следует из проведенного автором анализа литературы, целесообразно использовать показатели, характеризующие географические, геоэкологические и техногенные особенности здоровья населения для территориального экологического зонирования [29, 126].
Любой промышленный город необходимо рассматривать как целостную социогеотехническую систему прямых и обратных связей между техникой, природой и человеком. Этим задачам-отвечает геоэкологическая оценка (мониторинг), главным объектом которого выступают природно-хозяйственные геосистемы, а предметом исследования являются ответные реакции организма населения на загрязнение городской среды. Для принятия управленческих решений по защите городской среды необходима объективная и достоверная информация об экологическом состоянии её компонентов, в первую очередь воздуха, об источниках антропогенного воздействия и о результатах этого воздействия на природные компоненты и здоровье населения.
Под геоэкологической оценкой городской среды следует понимать систему организационно-технических и профилактических мероприятий, обеспечивающих наблюдение за состоянием среды обитания, здоровьем населения, их оценку и прогнозирование, направленных на выявление, предупреждение и устранение влияния на соответствующем уровне (локальном, региональном и т.д.) вредных факторов среды обитания (природных и техногенных) на здоровье населения [66].
При этом крайне важным представляется проведение оценки процесса накопления в организме населения загрязнителей, поступающих из воздуха на локальном уровне и последующего влияния этих загрязнителей на заболеваемость с течением времени, то есть кумулятивного эффекта [119]. Реализация этой задачи позволит обеспечить экологическую безопасность и устойчивое эколого-экономическое развитие субъектов РФ и их муниципальных составляющих [141].
Анализ литературных источников позволяет в общей системе мониторинга выделить следующие основные направления (задачи) деятельности: определение объекта наблюдения; обследование выделенного объекта наблюдения; составление методики оценки объекта наблюдения; планирование измерений; оценка состояния объекта наблюдения и идентификация; прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения; представление информации в удобной для использования форме и доведение ее до потребителя.
Методика геоэкологического исследования приземного слоя воздуха городской среды
Для выяснения механизма локального загрязнения приземного слоя воздуха от автотранспорта ВГТ муниципальных образований города Воронежа необходимо оценить его степень загрязнения.
Возрастающие в современное время антропогенные нагрузки на воздушный бассейн города, неснижающиеся темпы изменения среды обитания приводят к снижению адаптационных возможностей организма. В среду обитания попадают такие вещества, с которыми организм человека в ходе эволюции не сталкивался и поэтому не имеет соответствующих анализаторных систем, сигнализирующих об их наличии [33]. В связи с этим, решение поставленных в исследовании задач представляется значимым для оценки состояние здоровья ВГН, установлении кумулятивного характера развивающихся скрытых патологий при анализе происходящих изменений в городской среде вследствие ее загрязнения от автотранспорта [139].
Проведённый анализ компонентов отработанных газов по вероятно-возможному влиянию и индивидуальному характеру воздействия на организм индивидов ВГН представлен на рис. 4.
Для проведения оценки влияния приземного слоя воздуха на здоровье населения была составлена методическая схема проводимого исследования, базирующаяся на системном подходе в геоэкологии и муниципальных медико-экологических исследованиях кумулятивного эффекта локального загрязнения ВС, когда параметры состояния здоровья всего населения и ВГН рассматриваются в качестве основного системообразующего блока, а все прочие показатели состояния городской среды - как факторы, воздействующие на здоровье.
Сложность исследования обусловлена необходимостью проведения оценки пространственно-временного накопления в организме индивидов ВГН загрязнителей, содержащихся в воздухе. Используемая в настоящее ремя форма медицинской отчетности, в том числе и для военного ведомства, основанная на классификации ВОЗ, не отражает истинной картины заболеваемости как всего населения без учёта места проживания в муниципальном образовании г. Воронежа в целом, так и для ВГН, в частности.
К тому же в показателях госстатистики фиксируются лишь четко очерченные нозологические формы, тогда как влияние на организм неблагоприятных факторов окружающей среды требует введения понятия «неблагоприятные заболевания», например, специфических функциональных расстройств или иных состояний, маркером которых может служить ухудшение иммунного статуса и рост экологообусловленных заболеваний.
Решение поставленных в работе задач обусловило необходимость создания базы данных "параметры городской среды ВТ - здоровье ВГН", применения вероятностно-статистических методов для оценки риска здоровью и медико-экологического ранжирования участков территории города.
Предметом изучения являлись параметры здоровья группы юношей 17-24 лет в рецепторных, т.е. характерных (индикаторных) районах города, а также параметры качества городской среды (загрязнения городской среды, социально-бытовых условий, ландшафтно-планировочной инфраструктуры) за 5-ти - летний период (1999 - 2003 гг.).
Анализируемая группа населения, выбранная в качестве объекта исследования, характеризуется устойчивым территориальным размещением, постоянным набльодением за состоянием их здоровья, проведением укрепляющих здоровье мероприятий, соблюдением режима дня и питания. Данные факты позволяют оценивать выбранную группу в качестве объекта исследования.
Состояние здоровья юношей репродуктивного возраста - один из наиболее чувствительных показателей, отражающих изменения качества городской среды. При этом ВГН являлась «индикаторной группой», характеризующей возможную кумулятивную реакцию взрослого населения г. Воронежа на локальное загрязнение городской среды. Анализируемая ВГН менее подвержена внутригородской миграции, условно «привязана» к участку ВГТ муниципального образования, на которой живут и учатся, не испытывают непосредственного влияния вредных факторов, связанных с профессиональной деятельностью [132].
Специфика их быта позволяет сделать вывод о здоровом образе жизни, под которым понимается регулярное закаливание организма, проведение утренней физической зарядки, получение регулярного и полноценного с медицинской точки зрения питания, соблюдение режима дня. Эксперимент проводился в период 1999-2003 гг. Вв данной группе проводилась регулярная вакцинация и её контакт, исходя из специфики обучения, с населением города был ограничен [50].
Обследуемая группа была разделена в зависимости от времени и места проживания в г. Воронеже, сроков обучения и нахождения в различных районах города. Среди отдельных групп, проживающих в экологически контрастных районах г. Воронежа, было отмечено возрастание числа заболеваний. Предположительно это связано с влиянием экологии городского пространства на снижение сопротивляемости организма, а также кумуляцией в организме исследуемой группы загрязнителей и протеканием процессов развития болезней.
Таким образом, индивиды группы являлись практически здоровыми до тех пор, пока в организм не попадало вещество, способствующее протеканию стадий болезни [76]: иммунологической, патохимической и патофизиологической или он становился ослабленным при наступлении кумулятивного насыщения данными загрязнителями.
Распределение основных загрязняющих веществ воздуха на территории крупного промышленного города
Крупный промышленный город, каким является Воронеж, стал в последние годы центром острейших экологических проблем. При рассмотрении экологической инфраструктуры и факторов, определяющих степень загрязнения городской среды, наблюдается чередование производственных и селитебных зон. В результате расширения площади города за счет застройки жилыми массивами его окраин внутри селитебных зон оказались целые промышленные районы. Таким образом, источники загрязнения находятся в непосредственной близости от мест проживания. А развитая транспортная сеть становится основным источником загрязнения воздуха ОЗВ, приобретая в последние годы доминирующий характер.
По данным Центра Госсанэпиднадзора в г. Воронеже в целом по городу установлено превышение ПДК в 3,6% исследованных проб атмосферного воздуха. По основным ингредиентам удельный вес проб, превышающих ПДК, составил: для окиси углерода - 4,8%, окислов азота - 4,2% пыли - 7,9%, свинца и его соединений - 9,2%, бенз(а)пирена - 5,9%. Возрастает количество неудовлетворительных проб по оксиду углерода в Железнодорожном (8,2% проб) и Левобережном (5,9%) районах; окислам азота - в Железнодорожном (7,5%о проб); пыли - в Левобережном (8,3% проб) [40].
Население, проживающее вблизи автодорог данных районов, характеризующихся повышенной интенсивностью автомобильного движения, испытывает вредное воздействие высоких концентраций диоксида азота, оксида углерода, формальдегида, диоксида серы, свинца, углеводородов, взвешенных веществ и др. Ореол распространения загрязнителей по горизонтали достигает 200 м, а в летнее время выхлопные газы могут подниматься на высоту 5-7 этажей [160]. Суммарные объемы выбросов ОЗВ в атмосферный воздух от ав тотранспорта за последние 5 лет выросли в 1,6 раза и превысили выбросы от стационарных источников в 7,2 раза, в том числе объем выбросов оксида углерода от автотранспорта в 28 раз превысил выбросы от промышленных предприятий, диоксида азота в 2,6 раз, с учётом того, что с возобновлением работы предприятий с 1999 года увеличивается валовый выброс и других химических ингредиентов.
Наиболее значительное влияние как на загрязнение, так и на самоочищение природной среды оказывают метеорологические факторы, воздействующие на интенсивность поступления и характер распространения загрязняющих веществ. К ним относятся: скорость и направление ветра, температура воздуха, атмосферные осадки, относительная влажность воздуха, атмосферное давление.
Учёт метеорологической обстановки позволил проанализировать влияние загрязнения приземного слоя воздуха городской среды ОЗВ для тёплого, холодного и переходного периодов. К теплому были отнесены май, июнь, июль и август месяцы, к холодному - ноябрь, декабрь, январь и февраль месяцы и к переходному - данные за март, апрель, сентябрь и октябрь. Опытно-экспериментальная проверка правильности результатов исследования проводилась отдельно за каждый из периодов для всей выборки пятилетнего ряда наблюдений за загрязнениями атмосферного воздуха со значениями концентраций выше величины ПДК для каждого ингредиента всей селитебной территории города Воронежа.
В каждый из рассмотренных периодов были проанализированы изменения концентрации ОЗВ на ВГТ от метеорологических величин (температуры воздуха, относительной влажности воздуха, скорости ветра у земли и др.). Полученные в ходе натурного эксперимента данные характеризовали следующее. Для теплого периода года были выявлены возрастание концентрации от температуры воздуха для окиси углерода и менее выраженное возрастание для двуокиси азота. При этом зависимость концентрации окиси азота от температуры неоднозначна. Рассматривая зависимость концентрации от температуры в холодный период года, выявлено, что концентрация двуокиси азота и окиси углерода возрастает с понижением температуры. Для переходного периода характерно снижение концентрации окиси углерода и двуокиси азота при увеличении температуры.
При этом, в теплый период года наблюдаются повышенные концентрации для большинства ОЗВ при температурах выше 20 С. В холодный период года максимальные концентрации наблюдаются при значениях температуры ниже -20 С. В переходный период распределение концентрации ингредиентов неоднозначно и имеет тенденцию к увеличению концентрации при более низких значениях температуры.
При рассмотрении зависимости концентрации ОЗВ от относительной влажности воздуха в теплый период выявлено, что для окиси углерода и двуокиси азота характерно наличие минимума концентрации при относительной влажности 70-85% и наибольших значений концентрации при значениях влажности более 85% [167]. На уровень загрязнения окисью углерода влияет также геометрия улиц. В холодный период года также можно выделить закономерности в распределении концентрации загрязняющих веществ. Для окиси углерода, двуокиси азота характерно увеличение концентрации при увеличении влажности воздуха. В переходный период года для окиси углерода, двуокиси азота максимум концентрации имеет место при влажности 70 - 85%.
Зависимость концентрации ОЗВ от скорости ветра неоднозначна для различных веществ и различного времени года. Так, в теплый период года концентрация окиси углерода немного ниже при небольших скоростях ветра. Концентрация двуокиси азота имеет повышенные значения при низких скоростях ветра. В холодный период года для окиси углерода характерны более высокие концентрации с уменьшением скорости ветра. Аналогичная зависимость наблюдается также для двуокиси азота. В переходный период года для окиси углерода характерно уменьшение концентрации при увеличении скорости ветра. Для двуокиси азота концентрация примерно одинакова и имеет минимум при скорости ветра 2-3 м/с.
Таким образом, зависимость концентрации загрязняющих веществ от метеорологических величин различается. Это зависит как от времени года, так и от физического строения загрязняющих веществ. Поэтому при разра ботке прогноза концентрации необходимо рассматривать не зависимость уровня загрязнения от метеопараметров, а рассматривать характер такой зависимости концентрации каждого отдельного вещества для различных периодов года. Это свидетельствует о сложности процессов распространения примесей, их физико-химическом преобразовании и необходимости учета комплекса влияющих аэросиноптических и метеорологических факторов.
Анализ метеорологической ситуации при геоэкологическом мониторинге селитебной территории
Обоснованное ранее и установленное в ходе анализа условие, что ге-экологический мониторинг городской среды является системой оперативного слежения и контроля наряду с этим предполагает наблюдение за состоянием объектов, их оценкой, прогнозом развития во времени и в пространстве, а также разработку системы мероприятий по управлению ими.
Результаты геоэкологического мониторинга кумулятивного эффекта локального загрязнения позволят:
Выявить генезис и взаимосвязь индикаторов биоэкологического мониторинга и оценку кумуляции.
Углубить содержание мониторинга, позволяя предусмотреть неконтролируемые изменения параметров городской среды, степени её локального загрязнения и влияние загрязнения на резистентность организма ВГН.
Расширить его границы за счёт использования естественных ресурсов, используемых индивидуумами при их деятельности.
Геоэкологическая оценка городской среды на локальном уровне реально может быть осуществлена только при опоре на тематические карты районов муниципальных образований или их участков, на автоматизированные методы их создания и использования, на фонды картографической информации исследуемых участков территории.
Исходя из вышесказанного, геоэкологический мониторинг локального загрязнения городской среды может состоять из четырех основных блоков:
Исходной (базовой) картографической информации, включающей серии тематических карт природных условий, хозяйственного использования выделенной территории и состояния наблюдаемого явления или компонента окружающей среды. Оценочно-прогнозной информации, содержащей карты оценки наблюдаемого явления, прогноза его развития во времени и в пространстве, а также рекомендательные карты, намечающие систему мер по контролю и управлению этим явлением. Первые два блока сформулируют базу данных, обеспечивающую мониторинг выделенной территории своевременной информацией.
Оперативного прогноза и контроля, в рамках которого составляются оперативные карты развития наблюдаемого явления, условий его распространения и эволюции, мероприятий по контролю. Этот блок дополняется постоянно поступающей всесторонней информацией, данными гидрометеослужбы, наблюдениями на контрольных участках.
Картографических данных, где оцениваются результаты изменений, происшедших в городской среде, их влияние на хозяйственную деятельность и использование выделенной территории, намечаются долгосрочные мероприятия по использованию благоприятных тенденций или преодолению отрицательных последствий развития явления. Карты, составленные на этом этапе, должны не только информировать потребителя об обратимых или необратимых изменениях в окружающей среде, но и пополнять (на основе обратной связи) фонд базовой картографической информации.
Выполненная в диссертационном исследовании оценка местных условий, для получения объективных данных о влиянии ОЗВ для МФ на ВГН, является необходимым и достаточно важным элементом анализа экологической ситуации в поставленных задачах геоэкологического мониторинга городской среды. Работу при этом предлагается проводить с использованием геоинформационных технологий.
Кроме статистической обработки исходных данных и визуализации результатов на реальной топооснове, геоинформационные системы позволяют осуществлять иммитационное моделирование с применением логического, математического, эколого-гигиенического, эпидемиологического анализа экспертных систем и методов искусственного интеллекта.
Дальнейшим развитием предложенной автором методики исследования ВГТ может стать использование не только для оценки медико-гигиенической ситуации и получения объективных данных о влиянии на здоровье ВГН, но и для решения других задач по управлению отдельными объектами и территорией в целом. В частности для организации на ее основе мониторинга за состоянием городской среды; оценки масштабов возможных чрезвычайных ситуаций; разработки (в режиме реального времени) мероприятий по ликвидации чрезвычайных ситуаций. При этом необходимо учитывать влияние метеорологических условий, определяющих уровень комфортности проживания на территории города, условия рассеивания ОЗВ в городской среде и объём выбросов от автотранспорта, условия зимовки и вегетации зеленых насаждений. Проанализированные метеоусловия позволяют сказать, что 2000-2003 г.г. характеризуются относительно комфортными для населения г. Воронежа и, соответственно для ВГН, благоприятными для растительности погодными условиями. При рассмотрении количества дней с неблагоприятными явлениями погоды или комплексами неблагоприятных явлений погоды очевиден их небольшой разброс в различные годы. Так в 2000 их было 9, в 2001-7, в 2002- 8 и в 2003 - 6.
В теплое полугодие могут наблюдаться следующие экологически опасные погодные явления: заморозки (30 апреля и 8-9 мая 2000 г., 24 мая 2001 г.), сильные ветры и приземные инверсии. В то же время до мая включительно сохраняется вероятность заморозков. При длительном периоде холодной погоды прекращается вегетация растений, погибают рано высаженные культуры и преждевременно раскрывшиеся листья и цветы плодовых деревьев.
Ущерб от сильных порывистых ветров особенно ощутим летом. Это связано с тем, что летом и выше вероятность сильных порывистых ветров, а кроны деревьев покрытые листьями имеют наибольшее аэродинамическое сопротивление. За последние годы наиболее значимыми явились ветровалы при шквалистых ветрах. Наиболее сильными за последние годы были «ураганы» летом 2003 г. (17-18 июля) - скорость ветра достигала 15-19 м/с в порывах до 26 м/с.
При образовании приземных инверсий и изотермий температуры, из-за отсутствия термической конвекции и слабого вертикального перемешивания воздуха, в приземном слое происходит накопление ингредиентов. Концентрации загрязняющих веществ могут повышаться до значений, превышающих ПДК для населения и вызывающих повреждение растений (химические ожоги). Погодные условия влияли не только на самочувствие ВГН и состояние зеленых насаждений.
