Закономерности формирования регионов с высокой концентрацией загрязняющих веществ на территории Алматинской области

Все, что попадает в атмосферу, рассеивается ветрами и вымывается дождем. Атмосфера имеет огромные резервы самоочищения. Но эти резервы атмосферы не беспредельны. И наступает момент, когда происходит рост концентрации примесей, как это наблюдается в настоящее время. Атмосфера «говорит», что ее резервы исчерпаны и нужна помощь людей, чтобы остановить рост загрязнения.

Целью данной курсовой работы является исследование закономерностей формирования регионов с высокой концентрацией загрязняющих веществ на территории Алматинской области.  В соответствии с этой целью в данной работе необходимо будет решить ряд следующих задач:

1)	установить метеорологические и синоптические условия, способствующие как загрязнению, так и самоочищению атмосферного воздуха;

2)	выявить взаимосвязи между параметрами атмосферы и значениями концентраций антропогенных примесей.

3)	проанализировать особенности мониторинга загрязняющих веществ от различных стационарных и подвижных источников.

4)	дать общую характеристику особенностям загрязнения воздушной среды города Алматы.

5)	проанализировать характер загрязнения воздушной среды по мере удаления от городского массива.

6)	установить синоптические условия формирования факторов, способствующих загрязнению и самоочищению атмосферы.

Объектом исследования является загрязняющие вещества в воздушной среде города Алматы. Методами проведения исследований выступают сравнительно-аналитический, статистическая обработка эмпирических данных, физико-химический, физико-статистический.





	Одной из наиболее актуальной экологической проблемой Алматинской области, является загрязнение воздушного бассейна. Одной из важнейшей причиной высокого уровня загрязнения атмосферы – являются выбросы автотранспорта и деятельность предприятий. Отмечавшийся в последние десятилетия спад производства по ряду причин не смог привести к его значительному уменьшению. Так индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) города Алматы по формальдегиду, диоксида азота, пыли, оксиду углерода составил - ИЗА-9,7 единиц.

Характер изменчивости ИЗА за рассматриваемый период (2012-2014гг) по городу Алматы выглядит следующим образом: В 2012 году по городу Алматы отмечается высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА5) составил 10,5. Средняя концентрации формальдегида составила 3,4 ПДК, диоксида азота – 2,5 ПДК, взвешенных веществ -1,1 ПДК. Содержание оксида углерода, диоксида серы и фенола находилось в пределах нормы. Максимальная из разовых концентраций взвешенных веществ составила 11,7 ПДК, диоксида азота - 4,5 ПДК, оксида углерода - 4,0 ПДК, формальдегида-1,5 ПДК, фенола – 1,1 ПДК.  В 2012 году в сравнении с 2011 годом уровень загрязнения атмосферного воздуха в городе Алматы, увеличился. 

В 2013 году по городу Алматы также отмечается высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА5) составил 11,5. Средняя концентрация диоксида азота составила 3,4 ПДК, формальдегида – 3,2 ПДК. Содержание взвешенных веществ, диоксида серы, оксида углерода и фенола находились в пределах нормы. Максимальная из разовых концентраций диоксида азота составила 9,4 ПДК, оксида углерода – 5,4 ПДК, взвешенных веществ – 2,0 ПДК, фенола – 1,2 ПДК. В 2013 году в сравнении с 2012 годом уровень загрязнения атмосферного воздуха в городе Алматы не изменился.  

В 2014 году атмосферный воздух города в целом характеризуется высоким уровнем загрязнения. ИЗА составил 10,0. СИ равен 11,8, НП = 88,8%. Воздух города более всего загрязнен диоксидом азота. В целом по городу среднемесячная концентрация диоксида азота составила 1,9 ПДКс.с., формальдегида - 3,7 ПДКс.с., содержание тяжелых металлов и других загрязняющих веществ – не превышали ПДК (таблица 20). Число случаев превышения ПДК составило: по взвешенным веществам – 96, по диоксиду серы – 2970, по оксиду углерода – 5897, по диоксиду азота – 30330, по оксиду азота – 589, по фенолу и формальдегиду – 2 случая. Кроме того, по диоксиду азота были зарегистрированы 673 случаев превышения более 5 ПДК и 105 случаев превышения более 10 ПДК. По данным автоматического поста наблюдений в городе Алматы зафиксировано 105 случаев высокого загрязнения атмосферного воздуха

Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха велись на 16 стационарных постах (рисунок 1), из них:

 - на 5 ручных постах (№1 - улица Амангельды, угол улицы Сатпаева; №12 - проспект Райымбека угол улицы Наурызбай батыра; №16 - микрорайон Айнабулак-3; №25 - улица Маречека угол улицы Б.Момышулы; №26 - микрорайон Тастак-1, улицы Толеби, 249); 

- на 5 наземных автоматических постах (№27 - Метеопост «Медеу»; №29 - аэрологическая станция, район аэропорта; №30 - улица Р.Зорге,14; №31 - микрорайон Жулдыз 20; №28 - микрорайон «Орбита» на территории Дендропарка АО «Зеленстрой») (таблица 9); 

- и на 6 высотных автоматических постах (№1 - проспект Абая,191, ДГП «Институт горного дела имени Кунаева Д.А.»; № 2 - улица Тимирязева 74, КазНу имени Аль-Фараби; №3 –улица Жандосова, 55, КазЭУ имени Т. Рыскулова; № 4 - Акимат Алатауского района, микрорайон Шанырак-2, улица Жанкожа батыра, 26; № 5 - улица Сатпаева, 22, КазНТУ имени К.Сатпаева; №6 ул. Пушкина 72(здание акимата Медеуского района).

	Расположения постов по отбору проб воздуха в городе Алматы приведены на рисунке 1

	Суммарный объем эмиссий загрязняющих веществ за рассматриваемый период в атмосферный воздух от стационарных и передвижных источников выделения, расположенных на территории города, составил 237116 тонн, из которых 47016 тонн приходится на долю   стационарных источников выбросов вредных веществ в атмосферу предприятий и организаций города, индивидуального жилого сектора и ТЭЦ-2.

В том числе выбросы от предприятий теплоэнергетики города и промышленности составляют 15088 т/год, из них:

-7830 т/год от ТЭЦ-1; -7258 т/год от других предприятий теплоэнергетики и стационарных источников промышленных предприятий. 

Значительное воздействие на общее загрязнение атмосферного воздуха оказывают выбросы теплоэнергетического комплекса ТЭЦ-2, располагающегося вблизи западной границы города Алматы. Основным используемым топливом является экибастузский уголь зольностью 34,4%. При суммарных выбросах 39,5 тыс. т/год на территорию города с ветрами северного, западного и северо-западного направлений переносится   до 15642 т/год вредных веществ, что превышает объем эмиссий от всех стационарных источников предприятий теплоэнергетики (ТЭЦ-1, АТЭК, СВЭК и др.) и промышленности, расположенных непосредственно на городской территории. 

Кроме того, в городе насчитывается более 130 тыс. частных жилых домов, из которых газифицировано 78 048 тыс. Существенная часть индивидуального жилого частного сектора не газифицирована и в холодный период является источником продуктов сгорания твердого топлива, количество выбросов в атмосферный воздух города теплоисточниками частного сектора составляет 16 286 т/год.

Основной проблемой загрязнения атмосферы города в последние годы стал постоянный рост выбросов загрязняющих веществ автомобильным транспортом.  Рост численности легковых и грузовых автомобилей, автобусов за последние годы, объективные трудности в обеспечении эффективного трафика по магистралям города, появившиеся автомобильные «пробки», все это является одним из важнейших определяющих факторов в наблюдающемся снижении качества атмосферного воздуха и увеличении его загрязнения.  

Основными причинами загрязнения атмосферного воздуха в городе от стационарных источников являются: устаревшие технологии многих производств; недостаточное количество и невысокая эффективность существующих пылегазоочистных установок; нарушения технологического режима работы; использование в энергетике низкокачественных углей.

 Для уменьшения эмиссий вредных веществ в атмосферный воздух необходимо установить на предприятиях теплоэнергетики газоочистные сооружения (эмульгаторы для ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2), в дальнейшем необходим перевод на природный газ; полная газификация частного сектора; использование высокоэффективного пылегазоочистного оборудования на предприятиях города; вынос крупных предприятий-загрязнителей воздуха за территорию города.

	В центральной части города по сопоставлению с окраиной часто формируется более возвышенная температура воздуха "остров тепла", летом за счет нагревания зданий, а в холодную половину года за счет отопительных систем, образования теплого слоя из дыма, водяного пара и различных выбросов промышленных предприятий.

	В таблице 1 приведены среднемесячные концентрации различных загрязняющих веществ [26].



	Из таблицы 1 видно, что высокий уровень загрязнения по всем основным веществам сохраняется в основном в зимние время, а в летний период идет стабильное снижение. Так средние концентрации оксида углерода в январе составляют 5,6 мг/м3, в апреле и июле идет снижение от 2,6 –до 2,5 мг/м3 соответственно. В октябре снова наблюдается повышение до 2,9 мг/м3. Практически туже картину имеет годовой ход диоксида серы, 0,024 мг/м3 в январе и 0,012 мг/м3 в летний период. Динамика изменения диоксида азота и взвешенных веществ практически аналогична, оксиду углерода.	

	Каждый год в воздушный бассейн города выбрасывается приблизительно 180 тыс. тонн загрязняющих веществ, более 80 % которых составляют выбросы передвижных источников. Число их за 10 лет удвоилось и достигло 200 тыс. единиц. Кроме того, ежедневно в город въезжает до 50 тысяч единиц иногородних автомобилей, выбросы которых не учитываются. Объемный выброс от автотранспорта составляет до 150 тыс. т, что проявляется самым высоким показателем по республике.	

	При анализе состояния загрязнения воздуха города используются данные за содержанием примесей в атмосфере, а также качественные и количественные сведения о выбросах вредных веществ, создаваемых антропогенными источниками загрязнения. В настоящее время, оценка экологического состояния воздушного бассейна г. Алматы производится двумя независимыми организациями: РГП «Казгидромет» - на пяти стационарных и на пяти высотных постах наблюдения, Управление Госсанэпиднадзора г. Алматы - в различных точках отбора проб в селитебной зоне и вдоль автомагистральных улиц. 

	Для г. Алматы основными загрязнителями атмосферного воздуха выступают диоксид азота (NО2), диоксид серы (SО2), оксид углерода (CО) и взвешенные вещества, именно они в основном и определяют экологический риск загрязнения атмосферы и негативно влияют на здоровье человека.

	По некоторому числу загрязняющих веществ таких как по пыли (взвешенным веществам), оксиду углерода - в 1,1-1,3 раза, диоксиду азота - в 1,3-1,5, фенолу - в 1,3-1,7, формальдегиду - в 4,7-6,6 раза периодически наблюдается превышение предельно допустимого объема концентрации. В особенности существенное загрязнение воздушного бассейна отмечается в холодное время года, когда объемы вредоносных выбросов нетранспортабельных и стационарных источников превосходят способность атмосферы к самоочищению.

	В связи с чем задача однонаправленного усовершенствования экологии постоянно отрывается в центре внимания городского управления и за последние годы приобретает все более высокую значимость и конкретику [9].

	В результате можно сделать вывод, что атмосфера города Алматы имеет подверженность сильному загрязнению. Климатические особенности образовывают неблагоприятные условия для рассеивания выбросов, особенно выхлопных газов автотранспорта, которые выступают в качестве определяющей роли в формировании уровня загрязнения воздуха в приземном слое атмосферы. Выхлопные газы автомобилей, которые поступают в атмосферу на уровне человеческого роста и представляют значительно большую опасность для здоровья населения по сравнению с промышленными источниками, где выбросы вредных веществ осуществляются, как правило, на заметной высоте (трубы котельных, ТЭЦ). Отработанные газы, содержащие оксиды углерода, азота, углеводороды, твёрдые частицы и соединения свинца накапливаются в приземном слое атмосферы. Большая часть из них оседает на асфальтовые покрытия и почвенный покров. Пыль с комплексом металлов и других загрязняющих веществ через органы дыхания и кожу попадает в организм человека [8].



Свойственной чертой загрязнения воздуха в городах являются зависимость содержания примесей от многих факторов. Значительное влияние на концентрацию загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы проявляют особенности метеорологического режима города. В противоположность этому загрязнение атмосферы настолько велико, что может стать причиной изменения климатических параметров. Как перенос, так и рассеивание примесей, находящихся в атмосфере, происходят по законам турбулентной диффузии, а время, в которое примеси сохраняются в атмосфере зависит от множества факторов, немаловажная роль среди которых приходится на метеорологические условия. Помимо этого, в атмосфере повсеместно протекает гравитационное осаждение больших твердых и жидких частиц, химические и фотохимические реакции между многообразными веществами, содержащимися в атмосфере, адвективный перенос их на значительные расстояния и вымывание их атмосферными осадками.Несомненно, под метеорологическими факторами понимаются скорость и устойчивость атмосферы, направление ветра, температура воздуха, слои инверсии и изотермии, облачность, туманы и др. Под влиянием всех этих факторов при постоянно поступающих в атмосферу выбросах вредных веществ уровень загрязнения приземного слоя может изменятся в очень широких пределах. Если при этом происходят колебания количества выбросов, то уровень загрязнения может уменьшиться (или увеличиться) в десятки раз.

Касательно вышеописанных факторов, решение задачи о сохранении чистоты атмосферного воздуха городов в существенной степени зависит от понимания роли метеорологических условий и правильного учета влияния способности атмосферы рассеивать и удалять поступающие в нее различные загрязняющие вещества.



Большую роль в самоочищении атмосферного воздуха играет не только горизонтальный воздухообмен, но и вертикальный. Косвенным показателем интенсивности вертикального воздухообмена может быть повторяемость температурных инверсий и изотермии, так трансформация концентраций загрязняющих атмосферу веществ зависит от условий температурной стратификации нижнего слоя атмосферы. Конвективное перемещение примесей в вышележащие слои атмосферы обусловливается характером распределения температуры окружающего воздуха с высотой - устойчивостью атмосферы, уровнем изменения температуры с высотой, то есть вертикальным градиентом температуры на единицу расстояния, обычно на сто метров.

Резкое возрастание концентрации загрязняющих веществ происходит в период возникновения неблагоприятных метеорологических условий, способствующих накоплению промышленных и автомобильных выбросов в нижних слоях атмосферы [15].

Возрастание температуры с высотой называется инверсией температуры. Инверсия температуры может наблюдаться как у поверхности земли - приземная инверсия, если повышение температуры начинается непосредственно от поверхности земли если же с некоторой высоты над поверхностью земли, то приподнятой. Если приподнятый слой инверсии находится над источником, распространяющим загрязняющие вещества, то в нижележащем слое атмосферы могут создаваться опасные для загрязнения условия, так как инверсионный слой обладает свойством уменьшать подъем выбросов и способствовать их концентрации в приземном слое. 

Одной из типичных ситуаций характерных для предгорных районов или районов с неоднородным рельефом при синоптических процессах, приводящих к адвекции тепла. Ночная радиационная инверсия, развиваясь по мощности и интенсивности, стабилизирует вертикальные движения в приземном слое атмосферы и препятствует переносу городских, промышленных и других антропогенных выбросов в вышележащие слои атмосферы. Если в этот период наблюдается адвекция тепла, то она накладывает ряд дополнительных факторов. Во-первых, она несёт с собой интенсивную инверсию. Во-вторых, в результате динамического фактора, опускающийся с гор или возвышенностей воздух адиабатически нагревается и распространяется над холодным нижележащим воздухом, что приводит в одних случаях к образованию ещё одного слоя инверсии, в других - к усилению и расширению вышележащей инверсии или к усилению её вместе с приземным.

Таким образом, при данной ситуации возникает несколько задерживающих слоёв или один сложный, создающий препятствие для переноса вверх вредных примесей.

При вертикальном градиенте температуры существенно большем 1 градуса на сто метров, в приземном слое атмосферы формируются неупорядоченные движения воздуха - атмосферная турбулентность, — одно из характерных свойств атмосферы Земли, состоящее в беспорядочном изменении давления, температуры воздуха, скорости и направления ветра [20]. Подобное распределение температуры с высотой приводит к значительной устойчивости атмосферного воздуха в вертикальной плоскости, то есть к невозможности обмена нижних, грязных слоев воздуха с верхними, более чистыми. В результате у поверхности земли происходит накопление выбросов и, следовательно, чем больше повторяемость инверсий и изотермии, тем меньше возможность вертикального воздухообмена и тем грязнее приземные слои воздуха.

Влияние инверсий, формирующихся на различных уровнях в атмосфере, различно. Так, приземные инверсии ослабляют турбулентный обмен между нижними и вышележащими слоями воздуха, а приподнятые инверсии препятствуют развитию нисходящих воздушных потоков и ограничивают обмен воздуха, в котором происходит перемешивание, что приводит к накоплению вредных примесей, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, и загрязнению приземного слоя воздуха, особенно в тех случаях, когда инверсии наблюдаются в сочетании со штилем или слабым ветром. Однако здесь следует иметь в виду большую роль высоты источников выброса в состоянии загрязнения приземного воздуха при инверсиях. При приземных инверсиях выбросы от низких источников концентрируются у поверхности земли и подвергаются только горизонтальному сносу под действием ветрового потока у земли. По мере увеличения высоты источника выброса меньшее количество выбросов попадает к поверхности земли, так как затруднен воздухообмен. Выбросы от высоких источников ветровым потоком перемещаются в горизонтальном направлении на высоте источника. Но не только приземные инверсии и изотермии способствуют накоплению выбросов, а также и приподнятые инверсии в зависимости от высоты источника выброса (чем ниже источник загрязнения и выше нижняя граница инверсии, тем меньше загрязнение приземного воздуха, так как под слоем инверсии располагается активный слой, способный к вертикальному перемещению). В случае, если нижняя граница инверсии располагается на уровне верхней части трубы высокого источника или незначительно приподнята над ним, загрязнение воздуха у поверхности земли от этого источника будет максимальным. При таком положении задерживающего слоя в вертикальном направлении обмениваются слои воздуха, расположенные ниже слоя инверсии, и верхние слои воздуха в результате турбулентного перемешивания замещают приземные, поднимающиеся вверх. Инверсии, нижняя граница которых располагается над источником на высоте, не превышающей 200 м, способствуют максимальному загрязнению от высоких источников. По данным исследований слои инверсии с нижней границей, превышающей высоту источника более чем на 200 м, существенного влияния на загрязнение атмосферного воздуха у поверхности земли не оказывают.

Термическая устойчивость стратификации атмосферы в подчинённости от характера выбросов различным образом влияет на формирование уровня загрязнения. Берлянд М.Е. и Оникул М.И. [7] теоретическими исследованиями установили, что концентрация примесей в приземном слое от высотных выбросов увеличивается при усилении турбулентного обмена, связанного с неустойчивой стратификацией. В случае мощных и длительных приземных инверсий при низких, в частности, неорганизованных выбросах концентрации примесей могут существенно возрастать [16].

 Высокий уровень загрязнения атмосферы отмечается в городах и при приподнятых инверсиях температуры воздуха. При наличии приподнятых инверсий ограничивается распространение примесей в вертикальном направлении, как приподнятые, так и приземные инверсии обладают способностью задерживать перемешивание загрязняющих веществ по вертикали поэтому в данной курсовой работе были рассмотрены совместные повторяемости как приземных, так и приподнятых инверсий и проведен их совместный анализ.

Детально определить неблагоприятный ход температуры воздуха с высотой тем самым дать оценку возможной высокой повторяемости загрязняющих веществ можно проанализировав годовой ход повторяемости приземных и приподнятых инверсий на рассматриваемой станции. 

Повторяемость приземных инверсии температур воздуха в городе Алматы приведена в таблице 2. 



		В соответствии с таблицей 2 наибольшая повторяемость приземных инверсий (81,7 %) за 3 года наблюдений, произведенных в 12 часов по Гринвичу, приходится на холодный период года, а именно на декабрь-март в среднем повторяемость инверсий в эти месяцы составляет 71,9 %, минимальное – на теплый период года (май-август) – 56,7%. Максимальные значения повторяемости в зимний период объясняются тем, что в условиях тихой морозной погоды протекают процессы радиационного выхолаживания воздуха, причем особенно интенсивно в ночное время, при безоблачном небе над свежевыпавшим снегом, а также периодом активной антициклонической деятельности под влиянием барического отрога сибирского максимума в рассматриваемом регионе, нисходящие движения воздуха в которых способствуют образованию инверсий. Наибольшая повторяемость приземных инверсий в зимний период времени представляет большую опасность в связи с тем, что на территории области в это время осуществляется работа отопительной системы, которая в свою очередь выбрасывает в атмосферу значительное количество загрязняющих веществ. Особенно значительное загрязнение воздушного бассейна наблюдается в холодное время года, когда темпы транспортных, промышленных и коммунальных выбросов превышает способность атмосферы к самоочищению. 

		На рисунке 2 показано внутригодовое распределение повторяемости числа дней с инверсиями за весь рассматриваемый период.



В соответствии с рисунком2 наиболее низкая повторяемость приземных инверсий в зависимости от рассматриваемого периода приходится на июль 2013 года – 6,5 %, апрель 2013 и 2014 годов – 60 и 50% соответственно, то есть на период активной циклонической деятельности в умеренных широтах. Однако полная зависимость повторяемости приземных и приподнятых инверсий в зависимости от знака барического образования будет подробна рассмотрена в выпускной работе в которой будут проанализированы различные синоптические ситуации с характерными для них особенностями циркуляции. 

	

	Значительное воздействие на уровень загрязнения атмосферы в городе и его окрестностях оказывает скорость ветра. Помимо адвективного притока, непосредственно зависящего от скорости ветра, на изменение концентрации примеси во времени в воздушном пространстве города существенное влияние оказывает турбулентный приток примеси, также близко связанный со скоростью ветра. Но нельзя забывать и о скорости ветра, которая в свою очередь оказывает большое влияние на рассеивание и перенос загрязняющих веществ [17].

	Массив городских зданий представляет собой значительное препятствиедля воздушных потоков. Трение, возникающее между стенами зданий ивоздушным потоком настолько велико, что большая часть энергии движениярасходуется на его преодоление. Поэтому в черте города ветер всегда имеетзначительно меньшую силу, чем в окрестностях. Кроме того, здания искажаютпоток, направляя его вверх, между зданиями образуется сильно завихренный, номалоподвижный слой воздуха, так называемая «воздушная подушка», по которойподнимаются вверх следующие массы воздуха. При этом происходит усилениеветра, в связи, с чем в воздушном потоке на наветренной стороне появляетсявосходящая составляющая, а на подветренной - нисходящая при резком уменьшении скорости ветра в городе у земной поверхности.

При слабых ветрах характер движения воздушных масс определяется наличием такого «острова тепла», вследствие которого над городом возникает небольшая депрессия. По законам динамики теплый городской воздух должен подниматься, всасывая воздушные массы со всех сторон, что приводит к возникновению системы городских ветров , обычно типа бризов, направленных от окраин к центру [26]. Установлено, что городской ветер возникает при наличии движения воздуха не более 3 м/с и обуславливает скопление вредных примесей в центральной части города. При слабом ветре (0—1 м/с) концентрация примеси оказалась выше на 30—80%, чем при других скоростях ветра. Получено также, что при застоях воздуха наблюдается повышение концентрации примеси на 50—80 % по сравнению со случаями отсутствия инверсий или при сильных ветрах [27].

			Связь между уровнем загрязнения воздуха и метеорологическими условиями очень сложна, поэтому при исследовании причин повышенного уровня загрязнения атмосферы более удобно использовать не отдельные метеорологические характеристики, а комплексные параметры, соответствующие определенной метеорологической ситуации, например, скорость ветра и показатель термической стратификации. Работа по комплексному показателю, учитывающему комплекс показателей будет проделана в дипломной работе.

	Многолетние наблюдения РГП «Казгидромет» передают, что повторяемость слабых (до 1м/с) ветров оценивается летом здесь в 71 %, зимой – в 79 %. Среднегодовое значение скорости ветра в Алматинской области не превышает 1,7 м/с, увеличение до 2,2 м/с наблюдается едва в теплое полугодие за счет оживления в этот период фронтальных процессов и развития горно-долинной циркуляции [28].

	 Важнейшей причиной глубокого безветрия в предгорной зоне является воздействие горного хребта, образовывающего сопротивление перемещению воздушных трансконтинентальных масс с севера. Наилучшая аэрация горным стоком наблюдается только в верхней южной части города, в узкой полосе в пределах 20 км от подножий гор [29].

	В результате наибольшие концентрации примесей в приземном слое формируются при некоторой скорости, которую называют «опасной».

	 Исследования показывают [9], что обычно наблюдается два максимума: при скоростях ветра 0–1 м/с и 3–6 м/с. Максимум при ветре 0–1 м/с можно объяснить выбросами от низких источников, а при ветре 3–6 м/с — от высоких источников.

	В соответствии с исследованиями, загрязнение атмосферного воздуха обратно пропорционально скорости ветра в данной местности. Тем не менее влияние скорости движения воздушных масс проявляется двояким образом. В первом случае, увеличение скорости ветра способствует рассеиванию примесей в атмосфере, во втором – при усилении скорости от 4 до 7 м/с, могут наблюдаться случаи с увеличением концентрации примесей за счет влияния высоких источников. 

	Рассмотрим повторяемость штилей на метеорологической станции Алматы на примере рисунка 3.



В соответствии с рисунком 3 наименьшие повторяемости скоростей ветра в диапазоне от 0 до 1 м/с наблюдались в мае и составляли 48,4 и 77,8 % для 2013 и 2014 года соответственно.  Наибольшая повторяемость скоростей ветра до 1 м/с приходится на зимний период года, начало периода безветрия приходится на сентябрь далее достигая максимума в феврале 100% постепенно убывает к апрелю достигая своего минимума.

 В целом повторяемость штилей за весь рассматриваемый период с 2012 по 2014 год, на метеорологической станции Алматы составила около 90%, что несколько превышает среднее многолетнее значение повторяемости штилей 75%. Объяснить это можно тем, что в последние десятилетия ведется активная застройка города, которая препятствует естественной городской циркуляции, и в сочетании с неблагоприятными орографическими условиями создаются условия для накопления вредных примесей в атмосфере, которые часто превышают предельно допустимые концентрации, особенно в зимний период. Избежать высоких концентраций загрязняющих веществ можно путем снижения сжигания ископаемых видов топлива к минимуму. 

		Рассмотрим повторяемость низких скоростей ветра на некотором удалении от города Алматы (53 км), а именно на метеорологической станции Есик.



	В соответствие с рисунком 4, можно сделать вывод что ветровой режим приземного слоя в районе города Есик в значительной степени зависит от рельефа местности и повторяемость низких скоростей воздушных движений на метеорологической станции Есик значительно ниже в сравнении с данными полученными по пункту измерений метеорологических параметров атмосферы Алматы.

	 Наибольшая повторяемость штилей наблюдается в холодный период года, в среднем за зиму повторяемость составляет 63%, постепенно уменьшаясь повторяемость достигает своего минимума в июне и составляет в среднем 6,7 % за рассматриваемый период, который составляет 3 года. Необходимо отметить, что минимум повторяемости штилей, в отличие от максимума может смещаться на май-август (2013-2014гг), в зависимости от особенностей циркуляции атмосферы рассматриваемого периода. Зимние условия Казахстана характеризуются большой повторяемостью антициклонов, особенно в зоне барического отрога сибирского максимума. В связи с этим повсеместно довольно часто отмечаются штили. Это имеет определенное погодообразующее значение так как, при скорости ветра 0-1 м/с, создаются наиболее неблагоприятные метеорологические условия для рассеивания примесей, приводящие к повышению их концентраций в приземном слое воздуха.  

	Для комплексного анализа повторяемости низких скоростей ветра необходимо рассмотреть пункт наблюдений, находящийся на незначительном удалении от горной местности.  Таким образом выбор пал на метеорологическую станцию Шелек, находящуюся на удалении 130 км к северо-востоку от города Алматы. Однако проанализировав метеорологические данные, которые находятся в открытом доступе, можно заметить, что наблюдения за 2012 год отсутствуют поэтому анализ проведен только за 2013 и 2014 год.

Повторяемость градации скорости ветра (<1м/с) представлена на рисунке 5.



В соответствие с рисунком 5 максимальные повторяемости (75,9 %) низких скоростей ветра приходятся на февраль 2014 года, минимальные значения на летние месяцы, так с июня по сентябрь на метеорологической станции Шелек наблюдались среднесуточные скорости ветра в 82,5 % случаев больше 1 м/с.

В общей сложности региональный характер циркуляции воздушных течений Алматинской области обусловлен наличием местных горно-долинных ветров, имеющих полусуточную смену направления ветра. Горные ветры отмечаются вскоре после захода солнца и продолжаются до его восхода, в дневное же время господствуют долинные ветры, направленные в сторону гор. 

Характер образования горно-долинных ветров зависит от ориентировки и высоты горных хребтов, экспозиции склонов, направленности горных ущелий и т. д. В зависимости от этого направление их может совпадать или не совпадать с общим режимом ветра прилегающих к ним равнин, т. е. усиливать его или ослаблять. Например, в районе г. Алматы горные ветры обусловливаются в основном ущельем р. Малой Алматинки, нижняя часть которого ориентирована на северо-запад. Соответственно этому горные ветры здесь имеют юго-восточное направление, а долинные-—северо-восточные. Характер горных ветров западнее Алматы определяется уже ущельем р. Большой Алматинки, с несколько иной ориентацией относительно прилегающей к горам равнины. Как известно, скорости горных ветров в несколько раз больше скоростей долинных ветров. В период смены их перед восходом и заходом солнца повсеместно отмечается кратковременное затишье.

		Проанализировав повторяемости штилей по данным рассматриваемых станций, несложно заметить, что прослеживается некоторая закономерность в распределении штилей в регионе: станция Алматы расположена на территории городского массива в центре города, и метеорологическая площадка закрыта со всех сторон достаточно высокими сооружениями, которые в свою очередь препятствуют горизонтальным движениям воздуха т.е. ветру, результатом этого повторяемость штилей на данной метеорологической станции достаточно высока (90 %).  Метеорологические станции Есик и Шелек располагаются далеко за чертой городского массива на открытых местностях, повторяемость безветренных случаев погоды здесь намного ниже (30 и 28 %) соответственно. 







4.3 Роль осадков и на процесс очищения воздушного бассейна от антропогенных примесей





Одним из главных факторов, влияющим на распространение примесей в атмосфере является не только ветровой режим, температурная стратификация атмосферы, но и осадки. Осадки относятся к числу наиболее изменчивых во времени и пространстве метеорологических величин (пятнистый характер выпадения осадков). Особенно неоднородно распределение по территории города и окрестностей ливневых осадков, наиболее часто встречается в больших городах, обладающих большой площадью, на примере в Алматы нередки случаи, когда интенсивные осадки выпадают в одной части города и отсутствуют в других.

В черте города часто происходит образование огромных масс пыли и дыма, которые выступают в качестве ядер конденсации. Чем более насыщена ядрами конденсации атмосфера, тем проще проходит образование туманов при одной и той же концентрации водяных паров в атмосфере. Отсюда можно сделать вывод, что наиболее высокая вероятность возникновения туманов должна приходится на периоды, связанные с высокой относительной влажностью воздуха. Обычно это утреннее время и зимний период, когда для возникновения туманов не обязательна 100% относительная влажность. 

На рисунке 6 представлены данные о повторяемости атмосферных осадков в пункте наблюдений Алматы. 





В соответствии с рисунком 6 наибольшая средняя повторяемость осадков за рассматриваемый период наблюдается в июне и составляет 55,6%, так как барико-циркуляционные условия теплого полугодия благоприятствуют выпадению значительного количества осадков. Наименьшие значения повторяемости осадков наблюдались в сентябре и составляли 27,8 %. Средние значения повторяемости за рассматриваемый 3-х летний период незначительно отличаются друг от друга и близки к климатическим значениям. Проанализировав значения повторяемости выпадения осадков по территории города, Алматы можно отнести к умеренному континентальному типу годового хода осадков с минимумов повторяемости осадков в холодное полугодие.

На рисунке 7 представлены данные о повторяемости атмосферных осадков в пункте наблюдений Есик.





В соответствии с рисунком 7, за 2012 год наблюдений на метеорологической станции зафиксированы минимальные значения повторяемости выпадения осадков в мае и октябре (10 %), максимальные значения данного показателя наблюдались в марте и составляли 46,7 %.

 В среднем за год повторяемость осадков равнялась 20 %. В 2013 году наблюдался несколько иной ход данного метеорологического параметра с минимумом, который составлял 13,3% в августе и максимум повторяемости в мае и октябре (40 %), средняя за.......................