РД 52.04.667-2005 Документы о состоянии загрязнения атмосферы в городах для информирования государственных органов, общественности и населения. Общие требования к разработке, построению, изложению и содержанию

     4.2 Влияние метеорологических факторов на уровень загрязнения атмосферы

4.2.1 Качество атмосферного воздуха в городах формируется под влиянием сложного взаимодействия между природными и антропогенными факторами.

Уровень загрязнения атмосферы при постоянных параметрах выбросов зависит от распределения температуры с высотой, скорости и направления ветра, определяющих перенос и распространение примесей у земли и в приземном слое атмосферы, интенсивности солнечной радиации и влажности воздуха, определяющих фотохимические превращения примесей и возникновение вторичных продуктов загрязнения атмосферы, количества и продолжительности атмосферных осадков, приводящих к вымыванию примесей из атмосферы.

Рассеивающая способность атмосферы определяется метеорологическими условиями и проявляется по-разному в зависимости от параметров выбросов промышленных труб. При низких и холодных выбросах (дымовые и вентиляционные трубы) вблизи источника концентрация примеси мала, она увеличивается на подветренной стороне и достигает максимума на некотором расстоянии от трубы в зависимости от скорости ветра. При высоких и горячих выбросах (трубы предприятий черной и цветной металлургии, некоторых химических производств, электростанций и т.д.) распределение примесей в атмосфере зависит как от скорости и направления ветра, так и от вертикального распределения температуры воздуха. При слабом ветре концентрации примесей у земли уменьшаются за счет увеличения подъема факела и переноса примесей вверх. При сильном ветре начальный вертикальный подъем примесей уменьшается, но происходит возрастание скорости переноса примесей в горизонтальном направлении. Максимальные концентрации примесей обычно наблюдаются при некоторой "опасной" скорости ветра. Она зависит от параметров выбросов и, например, для мощного источника выбросов с перегретыми дымовыми газами относительно окружающего воздуха составляет 5-7 м/с, а для источника с низкой температурой выходящих газов - всего 1-2 м/с.

Если температура с высотой падает, то летом в дневное время создаются условия для интенсивного турбулентного обмена, что приводит к возникновению в нижнем приземном слое воздуха значительных концентраций примесей, поступающих от высотных источников, и к заметным колебаниям концентраций со временем. Если в приземном слое воздуха температура с высотой растет (условия инверсии температуры), то рассеивание примесей ослабевает. В случае мощных и длительных инверсий при низких неорганизованных выбросах (выбросы от автотранспорта и др.) концентрации примесей могут существенно возрастать.

В случае приподнятых инверсий концентрации загрязняющих веществ зависят от высоты расположения источника по отношению к нижней границе инверсии. Если источник расположен выше слоя приподнятой инверсии, то примесь поступает к земной поверхности в небольших количествах. Если источник располагается ниже слоя приподнятой инверсии, то основная часть примесей концентрируется вблизи поверхности земли.

Солнечная радиация обусловливает фотохимические реакции в атмосфере и формирование различных вторичных продуктов, обладающих часто весьма токсичными свойствами. Так, в городах с развитым автомобильным движением в ясные солнечные дни создаются условия взаимного превращения NO в NО с образованием озона, что способствует развитию фотохимического смога.

При туманах концентрации примесей могут сильно увеличиться за счет приземной инверсии и повышенной влажности воздуха. С туманами часто связаны зимние смоги, при которых в течение длительного времени высокие концентрации вредных примесей удерживаются в приземном слое воздуха.

На рассеивание примесей в условиях города существенно влияют высота зданий, планировка улиц, их ширина и направление. В крупных городах при длительных прояснениях погоды (антициклональный тип погоды) нередко формируется городской "остров тепла" со своей структурой циркуляции атмосферы, когда образуется устойчивый поток воздуха к центру такого острова, и все вредные примеси сосредотачиваются в обширной, образовавшейся за несколько дней, области "острова тепла". Такие условия нередко создаются в зимнее время в промышленных городах, особенно в Сибири.

Естественные топографические условия в городе также являются важными факторами, определяющими "климат" качества атмосферного воздуха. В условиях пересеченной местности на наветренных склонах возникают восходящие, а на подветренных - нисходящие движения, над водоемами летом - нисходящие, а в прибрежных районах - восходящие движения. При нисходящих потоках приземные концентрации увеличиваются, при восходящих - уменьшаются. В некоторых формах рельефа, например, в котловинах, где ведутся разработки или вблизи находится низкий источник выбросов, воздух застаивается, что приводит к накоплению примесей вблизи подстилающей поверхности. В холмистой местности максимумы приземной концентрации примесей обычно больше, чем при относительно ровном рельефе.

4.2.2 Территория России характеризуется большим разнообразием климатических условий, определяющих потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА). ПЗА определяет перенос и рассеивание примесей, поступающих в воздушный бассейн города с выбросами от предприятий и автотранспорта. В таблице 4.1 приведены средние многолетние значения климатических параметров, определяющих ПЗА (повторяемость, мощность и интенсивность приземных инверсий, повторяемость скорости ветра 0-1 м/с и застоев воздуха, продолжительность туманов). Как следует из таблицы, повторяемость приземных инверсий различается по территории России почти в 3 раза. Еще в большей степени различаются повторяемости скорости ветра 0-1 м/с.

Таблица 4.1 - Средние многолетние значения климатических параметров, определяющих ПЗА

4.2.3 В результате специальных исследований [2, 3] выделено пять зон с различными условиями рассеивания примесей, показанные на рисунке 4.1. Низкий ПЗА, благоприятные условия для рассеивания, наблюдается на северо-западе Европейской части России (I и II зона). Самые неблагоприятные условия для рассеивания примесей (очень высокий ПЗА) создаются в Восточной Сибири (зона V).

I - Низкий,

II - Умеренный, III - Повышенный, IV - Высокий, V - Очень высокий

     
Рисунок 4.1 - Районирование территории бывшего СССР по климатическим условиям, определяющим рассеивающую способность атмосферы от низких источников выбросов. Цифры у изолинии - значения ПЗА

При постоянных объемах и составах промышленных и транспортных выбросов в результате влияния метеорологических факторов уровни загрязнения атмосферы могут различаться в несколько раз. Учет этого влияния важен при подготовке документов о качестве атмосферного воздуха, разработке воздухоохранных мероприятий, планировании размещения городов и промышленных объектов, прогнозировании уровня загрязнения.