Использование снежного покрова в городах для оценки их влияния на окружающую природную среду тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат технических наук Ардаков, Геннадий Николаевич

• Ардаков, Геннадий Николаевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ардаков, Геннадий Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Теоретические предпосылки использования снежного покрова в качестве основы для прогнозирования состояния загрязнения объектов окружающей среды.

1.1. Общие сведения.

1.1.1. Снежный покров как индикатор загрязнения объектов окружающей природной среды.

1.1.2. Характеристика процессов загрязнения снежного покрова.

1.1.3. Химический состав снежного покрова на территории

России и сопредельных государств.

1.2. Использование снежного покрова для определения уровней загрязнения сопутствующих сред и решения ряда геофизических задач.

1.2.1. Оценка загрязнения атмосферы.

1.2.2. Оценка загрязнения вод и почв.

1.2.3. Изучение выбросов предприятий.

1.2.4. Использование снежного покрова в качестве индикатора загрязнения природной среды в городах.

Выводы.

Глава 2. Природные и антропогенные факторы, определяющие состояние загрязнения объектов окружающей среды на территории бассейна Средней Волги.

2.1. Природные факторы.

2.2. Антропогенные факторы.

2.2.1. Источники антропогенного загрязнения водных объектов.

2.2.2. Источники антропогенного загрязнения воздушного бассейна, и снежного покрова.

2.3. Состояние объектов окружающей природной среды.

2.3.1. Водные объекты.

2.3.1.1 Особенности химического состава воды рек.

2.3.1.2. Динамика состояния загрязнения водных объектов за период 1991-2000г. г.

2.3.2. Воздушный бассейн.

2.3.3. Снежный покров.

Выводы.

Глава 3. Результаты обследования загрязнения снежного покрова г. Самары и их использование для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха в различных районах города.

3.1. Краткая характеристика города.

3.2. Методика и объём обследования.

3.3. Результаты обследования.

3.4. Использование показателей химического состава снежного покрова г. Самары для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха в различных районах города.

3.4.1. Зависимость между концентрациями загрязняющих веществ в снежном покрове и атмосферном воздухе.

3.4.2. Зависимость между среднезимними и среднегодовыми концентрациями загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Выводы.

Глава 4. Оценка влияния снежного покрова на качество воды водных объектов бассейна Средней Волги.

Выводы

Глава 5. Актуальность исследований загрязнения снежного покрова городов для целей градостроительства.

Выводы. лава 6. Использование результатов работы в качестве основы для оптимизации и развития системы монитороинга загрязнения окружающей природной среды на примере г. Самары.

6.1. Характеристика действующей в г. Самаре системы мониторинга загрязнения окружающей природной среды.

6.1.1. Атмосферный воздух.

6.1.2. Водные объекты.

6.1.3. Снежный и почвенный покров.

6.2. Основные принципы оптимизации системы мониторинга загрязнения окружающей среды.

6.3. Направления оптимизации и развития системы мониторинга загрязнения окружающей природной среды г. Самары.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Использование снежного покрова в городах для оценки их влияния на окружающую природную среду»

Требования к экологическим параметрам окружающей природной среды предусматривают развитие наблюдений за состоянием загрязнения её отдельных объектов. Деятельность систем мониторинга, как правило, достаточно дорогостояща, что не позволяет охватить наблюдениями все необходимые территории регионов, районы городов. Дефицит экологической информации постоянно ощущается специалистами при оценке экологической обстановки, проведении экологических экспертиз, прогнозировании изменения экологической обстановки, разработки генпланов городов и решении других градостроительных задач, которые предусматривают рассмотрение вопросов экологического блока.

Поэтому в настоящее время актуальны поиски подходов к получению информации о состоянии загрязнения тех или иных объектов окружающей среды косвенным путём, используя результаты наблюдения за состоянием смежных сред, аналитические и модельные расчёты. Многочисленными исследованиями доказано, что универсальным для подобных оценок является снежный покров, информацию о качественном составе которого можно вполне корректно использовать для оценки качества атмосферного воздуха и отдельных компонентов качественного состава водных объектов и почв.

В настоящей работе приведён обзор литературных данных по этому вопросу.

В качестве объекта для практической разработки вопроса взята территория бассейна Средней Волги. В главе 2 дана характеристика природных и антропогенных факторов, определяющих состояние загрязнения окружающей природой среды на этой территории, а также приведена характеристика состояния загрязнения отдельных объектов окружающей природной среды. Использование снежного покрова для оценки состояния загрязнения атмосферного воздуха и оптимизации системы мониторинга загрязнения окружающей природной среды проработано на примере г. Самары.

Научная новизна работы заключается в разработке связей между уровнями загрязнения снежного покрова и рядом параметров других объектов природной среды: водными объектами и атмосферным воздухом, а также в определении подхода к оценке степени влияния снеготаяния в районе города на качество водных объектов, принимающих талые воды.

В работе использованы результаты наблюдений, расчётов и обобщений Центра мониторинга загрязнения окружающей среды Приволжского управления по гидрометеорологии и мониторингу загрязнения окружающей среды Росгидромета, сотрудникам которого автор выражает глубокую благодарность.

Работа состоит из шести глав, введения и заключения.

Заключение диссертации по теме «Экология», Ардаков, Геннадий Николаевич

Результаты работы используются, как в практике информационного обеспечения областных и городских управленческих структур, так и при проведении экологических экспертиз, оценке влияния на окружающую природную среду тех или иных объектов хозяйственного значения, определении источников загрязнения природной среды.

Кроме того, в работе решена задача использования полученных результатов в качестве основы для оптимизации и развития системы мониторинга загрязнения окружающей природной среды на примере г. Самары: предложен новый подход и основанные на нём принципы организации системы мониторинга г. Самары, разработаны направления оптимизации и развития этой системы.

Заключение

В настоящей работе показано, что снежный покров может являться индикатором загрязнения объектов окружающей природной среды и использоваться для получения информации о содержании загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, поверхностных водах, почве и др.

В ходе проведенных исследований выполнена оценка состояния загрязнения снежного покрова г. Самары и получен ряд зависимостей, позволяющих выполнять прогнозные оценки состояния загрязнения снежного покрова на основе показателей загрязнения атмосферного воздуха и, наоборот, оценить загрязнение атмосферного воздуха в тех или иных районах города на основе данных о химическом составе снежного покрова. Кроме того, установлена зависимость среднегодового уровня загрязнения атмосферного воздуха и загрязнения воздуха за период залегания снега для г. Самары, что позволит выполнять экспертную оценку и давать прогноз загрязнения воздушного бассейна с почти годичной заблаговременностью.

Одновременно была проведена оценка влияния снеготаяния в районе городов на изменение состояния загрязнения водных объектов на основе предложенной в настоящей работе методики, получена зависимость этого влияния от численности населения городов.

Решённые в работе задачи имеют прикладное значение при осуществлении прогнозирования качественного состава объектов окружающей среды, в ходе разработки генпланов развития городов, определения мест застройки и рекреации, при разработке и согласовании проектов строительства.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ардаков, Геннадий Николаевич, 2004 год

1. Ресурсы поверхностных вод СССР том 12, вып. 1, Ленинград, Гидрометиоиздат, 1971г.

2. Гидрологическая изученность том 12, вып. 1, Ленинград, Гидрометеоиздат, 1966г.

3. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши том 1, вып. 24, части 1, 2, за 1995 и 1996г.г., Самара, Приволжское УГМС, 1996, 1997г.г.

4. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши том 1, вып. 24, части 1, 2, за 1987г., Обнинск, ВНИИГМИ-МЦЦ, 1989г.

5. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши, том 1, вып. 24, Ленинград, Гидрометеоиздат, 1985г.

6. Характерные уровни воды рек, каналов, озёр и водохранилищ (погодичные данные) том 1, вып. 24, Ленинград, Гидрометеоиздат, 1989г.

7. Описание рек том 12, вып. 1, Куйбышев, 1971г.

8. Снег, под редакцией Д.М. Грея и Д.К. Мэйка, 1991г. 181-212.

9. В.Н.Василенко, И.М.Назаров, Ш.Я.Фридман. Мониторинг загрязнения снежного покрова.1. Гидрометеоиздат, 1985г.

10. Ю.А.Израэль, И.М.Назаров, А.Я.Прессман и др. Кислотные дожди. Л. Гидрометеоиздат,1983.-206с.

11. Назаров И.М. О наблюдении за загрязняющими веществами в системе глобальногомониторинга. В кн.: Мониторинг состояния окружающей природной среды. Л. Гидрометеоиздат, 1977, с. 84-95.

12. Новиков Ю.В., Липеровский В.А., Полынкова А.А. О выпадении радиоактивных веществ сосадками (снегом). М. Атомиздат.1962, Т.В. № 4 с. 385-387.

13. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л. Гидрометеоиздат, 1984.

14. Пастухов В.В., Попова Е.В. Фоновый мониторинг соединений серы — В кн. мониторингфонового загрязнения природных сред. Л., Гидрометеоиздат, 1982, вып.1, с. 83-85.

15. Ивлев Л.С. и др. Вымывание аэрозоля в приземном слое атмосферы. — В кн. Атмосфернаядиффузия и загрязнение воздуха. Л., Гидрометеоиздат, 1973, с. 161-172.

16. К.П.Махонько, Ф.А.Работнова, Г.М.Реут, В.Б.Чумичев, В кн. Радиоактивность природнойсреды. М., Гидрометеоиздат, 1977, с. 50-55.

17. Бобовникова Ц.И. Влияние глобальных выпадений на загрязнение реки малого водосборахлорорганическими пестицидами. В кн. Загрязнение атмосферы, почвы, природных вод и растительности. М., Гидрометеоиздат, 1983, с. 39-44.

18. Глядовский Н.Ф.,Злобина А.И.,Ухватов В.П. Химический состав снежного покрованекоторых районов Верхнеокского бассейна -Вкл. Региональный экологический мониторинг. М. Наука, 1983, с.67-83.

19. Осокин И.Н Химический состав снежного покрова на территории СССР Изв. АНСССР

20. Сер.геогр., 1963,№3,с.25-41.

21. А.З. Миклашевский, Ф.И.Павлоцкая, Б.В.Савельев, Ю.В.Яковлев. Содержание и формынахождения микроэлементов в приземном слое воздуха и атмосферных осадках. — Геохимия, 1977, №11 с.1673-1679.

22. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Изучение сульфатного загрязнениятерритории ETC Метеорология и гидрология, 1983, №9, с.64-71

23. Т.В.Беликова, В.Н.Василенко, И.М.Назаров идр. Характеристика фонового загрязнениясульфатного снежного покрова на территории СССР — Метеорология и гидрология, 1984, №9, с.47-56

24. Т.Н.Жигаловская, И.М.Назаров, Ш.Д.Фридман, О.С.Рейне М., Гидрометеоиздат, 1979с.11

25. И.М.Назаров, О.С.Рейне, Ш.Д.Фридман и др. Труды института физики и математики

26. А.Н.Литовской ССР. Вильнюс, 1976, вып.З, с.7-12.

27. Ц.И. Бобовникова. Атмосферные осадки как один из источников загрязнения рекпестицидами. в кн. Материалы VI Всесоюзного симпозиума по современным проблемам самоочищения водоемов и регулирования качества воды (П секция, ч.1), Таллин, 1979, с.55-56.

28. А.И.Субботин. Структура половодья и территориальные прогнозы весеннего стока рек

29. Европейской территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. с.98.

30. Р.М.Коган, И.М.Назаров, Ш.Д.Фридман. Основы гамма-спектрометрии природных сред. —1. М.Атомиздат, 1969.С.468.

31. Ф.Я.Ровинский, З.Л.Синицин. Поверхностный сток с водосбора и его роль в загрязнении реки водоемов. в Кн. Миграция веществ антропогенного происхождения в речных бассейнах и моделирование качества воды М., Гидрометеоиздат, 1979, с.5-15.

32. З.Л.Синицина, Л.И.Буянова, Ю.П.Черханов. Атмосферные осадки как источник загрязнениябассейна р.Москвы. Труды ИНГ, 1979, вып.З 1, с.43-49.

33. В.КЛебедев. Основы энергетического анализа геохимических процессов. л.Изд. ЛГУ.1957.-c.341.

34. Сауков А. А. Геохимия. 14. Госгелиоиздат, 1961. - 379 с.

35. Пчелинцев В.П. Пространственная изменчивость загрязнения воздушного бассейнаг.СыкСнег.съемки на службе. тывкара по данным о химическом составе снега. — в кн. Влияние деятельности человека на природную среду Коми АССР. Сыктывкар, 1982. с. 103-114.

36. Андриянов А.Н., Дроздова В.М. Исследование химического составаснега вокруг г.Ленинграда. В кн. Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха. Л.Гидрометеоиздат, 1975, с.208-212.

37. Григорьев В., Михневски Н. Върху възманеността за исползуване химическия състаав снегакритерий за исследоване замърсяването на аммосферата. — Гидрохимия и метеорология. София, 1982, Кн. в.с.47-52.

38. Кайданова О.В. Изучения распределения технических веществ в окрестностях г.Курска поих содержанию в снеге. = В кн. Изучение и оценка воздействия человека на природу. М„ Издательство АН СССР, 1980, с.91-97

39. Савенко B.C., Павлов В.А. Микроэлеменьты снежного покрова крупного промышленногогорода и его пригородах. Вестник НГУ, 1983, №4, с. 84-87.

40. Ровинский Ф.Я. Фоновое содержание хлорорганических соединений и 3,4 бенз(а)пирена вприродных средах (по мировым данным). В кн. Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л., Гидрометеоиздат 1982, с.36-55.

41. Шабад Л.М. О циркуляции концерогенов в окружающей среде. — М.Медицина, 1973. —376с.

42. Чернышев Е.П., Барымова Н.А. Роль антропогенных факторов в формировании стокарастворенных веществ. Издательство АН СССР. Сер.геог., 1982, №%, с.52-61.

43. Воеводова З.И. Возможность определения влияния загрязнения атмосферы на водныересурсы путем отбора проб снега.- В кн. Влияние хозяйственной деятельности человека на водные ресурсы Кми АССР. Сыктыывкар, 1979, с.80-88.

44. Иохельсон С.Б., Колосков И.А., Синицына З.Л. Особенности загрязнения р.Москвынекоторыми маталлами. — В кн. Миграция веществ антропогенного происхождения в речных бассейнах и моделирование качества воды. М., Гидрометеоиздат, 1979, с. 1624.

45. Ровинский Ф.Я. и др. Методики прогноза загрязнения р.Москвы. В кн. Миграция веществантропогенного происхождения в речных бассейнах и моделирование качества воды. М. Гидрометеоиздат, 1979 с. 71-79.

46. Синицина З.А., Ровинский С.Я., Терханов Ю.П. К вопросу миграции ^Sr из почв споверхностными водами. Почвоведение, 1976, №8, с.52-55.

47. Василенко В.Н., Прокачева В.Г., Фридман Ш.Д. Оценка загрязнения снежного покровапромышленных районов по стутниковым изображениям. Труды 11 И, 1981, вып.285 с. 56-63

48. Т.Н.Жигаловская, И.М.Назаров, Ш.Д.Фридман, О.С.Рейне. К вопросу о создании новойнаблюдательной сети контроля загрязнения Метеорология и гидрология, 1982. №1, с.62-70.

49. И.М.Назаров, Ш.Д.Фридман, О.С.Рейне. Использование сетевых снегосъемок для изучениязагрязнения снежного покрова — Метеорология и гидрология, 1978, №?, с.74-78.

50. В.Н.Василенко, И.М.Назаров, А.Н.Пегоев, Ш.Д.Фридман. Об использовании самолетнойгамма-съемки снежного покрова для определения загрязнения территории нерадиоактивными продуктами — Труды ВНИИСХМ, 1983, вып. 17, с.21-25

51. В.Г.Соколовский. В масштабе всего государства. Природа и человек, 1981, №1, с. 14-16.

52. Под ред. Г.К.Скрябина. Глобальный биохимический цикл серы и влияние на негодеятельности человека, М.Наука, 1983. — с.421

53. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД-52.04 186-89, Москва, 1991г.

54. Под ред. Е.Н.Теверовского и А.Н.Терновского. Допустимые выбросы радиоактивных и других химических веществ в приземный слой атмосферы. М.Атомиздат, 1980. с.237.

55. Соколовский Д. Л., Речной сток Л.Гидрометеоиздат, 1968, с.539.

56. Ардаков Г.Н. Проблемы экологического мониторинга на территории Среднего Поволжья // Экология городов. Ресурсосберегающие и экологически чистые технологии: Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции. Самара. — 1993 г.— С. 87-89.

57. Ардаков Г.Н. Состояние экологической обстановки на территории Средненго Поволжья // Экология и здоровье человека: Тезисы 2-ой международной научно-практической конференции. Самара. - 1995 г. - С.7 - 8.

58. Ардаков Г.Н., Кадыкова М.Б. Проблемы загрязнения поверхностных вод соединениями марганца на территории Самарской области // Экология и здоровье человека: Материалы 4-го Международного Конгресса. Самара.- 1999 г.-С.98-99.

59. Ардаков Г.Н., Шишкина В.П. Состояние загрязнения поверхностных вод на территории Самарской области//Экология и здоровье человека: Материалы 4-го Международного Конгресса. Самара. - 1999 г. - С.227 - 229.

60. Ардаков Г.Н. Особенности формирования загрязнения снежного покрова промышленного центра (на примере г. Самары) // Великие реки 2000: Генеральныедоклады, тезисы докладов Международного Конгресса. Нижний Новгород. - 2000 г. — С.83 - 85.

61. Ардаков Г.Н. Снежный покров как индикатор загрязнения объектов окружающей среды // Великие реки 2001: Генеральные доклады, тезисы докладов Международного Конгресса. Нижний Новгород. - 2001 г. - С. 141 - 142.

62. Ардаков Г.Н. Основные результаты мониторинга загрязнения снежного покрова г.Самары. // Безопасность и логистика транспортных систем: Труды международной научно-практической конференции. Самара. - 2004 г. - С. 151 - 157.

63. Ардаков Г.Н. Основные принципы оптимизации системы мониторинга загрязнения окружающей среды г.Самары // Безопасность и логистика транспортных систем: Труды международной научно-практической конференции. Самара. - 2004 г. - С. 157-165.

64. Sood S.K. and M.R. Jacson. Scavenging by show and ice crystals. Proc af Symp on Precipitation Scavenging (1970). Dif Tech/ Inf/? USAEC, Washington D. C. hp.p. 121 136

65. Mirozum M.T. S. Chow and C. Petterson. 1969. Chemical concentration ff pollutant leadaerosols, terrestrial dusts and sea salts in Grenland and Annarctic snow strata. Geochim. Cosmochim. Acta, Vd. 33, pp. 1247 1294.

66. Lasarre N, J.B. Mulne and B.G. Olifer. 1973 Lead contamination of snow. Water Resour. Res, Vol. 7, pp. 121-218

67. Hagen A. and A. Langeland 1977 Polluted snew soutern Norwag andthe effect of the meltwater on freshwater and aquatic organismus. Environ Pollut., vol. 5, pp 45 57

68. Deamish R.H. and H.H. Harvey 1972. Acidification of the La Clahe mauntai n lakes,Ontario, and resulting fish mortalities. J. Fish. Res. Bd. Can., Vol 29, No 8, pp 1131 1143

69. Hagen A. and A. Langeland 1973 Pollutend Snow in southern Norway and the effect of the meltwater on freshater and aquatic organismus. Tnwiron. Pollut. Vol 5 pp 45 57

70. Boies D. and S.Boriz. 1965. Economical and effective deicing agents for use on highwaystructures. Rep. 19, Nat. Coop. Highw. Res.Prog., Highw. Res. Board NAS-NRC.

71. American Publish World's Association (APWA) 1969. Water pollution aspects of urban runoff WP20.15 USDY, FWPCA, Washington, D.C.

72. Van Loon, I.C. 1972. The snow removal controversy. Water Pollution Control, Vol. 71, pp. 18-20.

73. Kovach E.M. 1945. Meteorological influences upon the radon content of soil-gas. Frans. Am. Geophys, Union, Vol. 26, pp. 241-248.

74. Bissell V.C. 1974. Natural gamma spectral peak method for snow measurement from aircraft. Adv.

75. Concepts Tech. Study Snow Ice Resour. Interdiscip. Symp., US Nat. Acad. Sci., Washington, D.C., pp.614-623.

76. Prantl F.A. and H.S.Loijens. 1975. Application des methodes nucleaires aux etudes glaciologiquesau Canada. Int. Union Geod. Geophys. Gen. Assem. Grenoble (Isotopes and impurities in snow and ice). Int. Assoc. Hydrol. Sci. Publ. 118, pp. 237-241.

77. Stein I.R. and C.C.Amundsen. 1967. Studies on snow algae and fungi from the front range of

78. Colorado. Can. I.Bot., Vol. 45, pp. 2033-2045.

79. Von Hippel A. ed. 1954. Dielektric Materials and Applications. Technology Press of

80. Massachusetts Institute of Technology; Cambridge, Mass.; John Wiley and Sons, Inc.; Chapman and Hall, Ltd. New York, London.

81. Stokes J.L., A.H.Rose and I.L.Ingraham. 1963. Psychrophilic microorganisms. In Recent Prog.

82. Microbiol., Symp. Int. Congr. Microbiol. No. 8 (N.E.Cibbons ed.), Univ. Toronto Press, pp.

83. Scott B.C. Sulfate washout rations in winter stroms Y. Appl. Meteorol., 1981, vol. 20, p. 619625.

84. Petrenchuk O.P., Lavrinenko R.F. The chemical conposition precipitation studies in the USSR.1.: Proc. WMO Tech. Conf. on Regional and Global Observation of Atm. Poll. Spec. Env. Rep. № 14, WMO, Geneva, 1980, № 14, pp. 321-327.

85. Peirson D.N. e.a. Trace elements in the atmospheric environment. Nature, 1973, vol. 241, №5387, pp. 252-256.

86. Weiss H.V., Herron M.M., Langway C.C. Natural en environment of element in snou.natur,1978,vol.274rNb5669,p.352-353.

87. Higuchi K., Nagochi K., Effesf of particulate matter in Higuchi K. layers jn the albtdo ofpenennial snow pafches. In: Ysogopes and Ympurifits ig Snow and Yce, YAHS Publ. № 118,1977 p.95-97.

88. Yohannesen M., Henripsen A. Chemicfiy of snow welfwafer : Changes in concenfration Luringmttfing-Wafer Resources Res, 1978, vol. 14, №4, p.615-619.

89. Acidification fo — day and to vorrow. A Swedish stady ppepartd for the sfocrhdv Confitrtnct jn the Environmtnt. Vinisfry of Agriculfurte Environment, 1982. p.231

90. Richard F.e.a.Reguonal surveys of the snowpacr in norway, lafe winfer 1973, 1974. 1975 and 1976/ Aftnos. Tnviron, 1978. vol. 12, №8, p. 1755-1768.

91. B.B. Владимиров. Урбоэкология. Москва, издательство МНЭПУ, 1999 г.

92. Э.А. Новиков. Горол и природопользование. Ленинград, издательства «Наука», 1984 г.

93. В.И. Смирнов, B.C. Кожевников, Г.М. Гаврилов. Охрана окружающей среды при проектировании городов. Ленинград, Стройиздат, 1981 г.