Даулбаевой Альмиры Нурлановны Динамика изменения концентрации основных загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы города Алматы Структура и объем диссертации диссертация



жүктеу 94.9 Kb.
Дата24.12.2017
өлшемі94.9 Kb.
түріДиссертация

АННОТАЦИЯ
на диссертацию на соискание ученой степени доктора философии (Ph D) в области экологии по специальности " экология"
Даулбаевой Альмиры Нурлановны
Динамика изменения концентрации основных загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы города Алматы
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных литературных источников. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 57 рисунков, 45 таблиц. Список использованных литературных источников включает 112 наименований.

Ключевые слова. Воздушный бассейн, загрязняющие вещества, пространственно – временное распределение антропогенных примесей, стационарные и передвижные источники загрязнения, метеорологические условия, уровень ИЗА, эколого-географическое районирование.

Актуальность исследования. Загрязнение воздуха г.Алматы является острой экологической проблемой, которая осложняется природно-климатическими и физико-географическими условиями. Во-первых, город расположен во впадине, поэтому наблюдается безветрие, туманы и приземные инверсии. Во-вторых, непродуманная застройка города препятствует естественному движению воздушных потоков в горизонтальном направлении. Основными ингредиентами загрязнения воздушного бассейна являются пыль, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, и формальдегид. В 2007 году общее количество выбросов вредных веществ в атмосферу Алматы составило 185 тысяч тонн, из них 161,3 тысячи тонн приходится на выбросы городского автотранспорта. Поэтому актуальность работы определяется тем, что при оценке современного уровня загрязнения воздушного бассейна необходимо знать значение концентраций загрязняющих веществ в воздухе, на данный момент времени, для того чтобы принимать меры по уменьшению или увеличению выбросов данной примеси в атмосферу. В связи, с чем должен быть выявлен уровень загрязнения атмосферы с учётом физико-географических условий. А также классов метеорологических ситуаций, сезонов года, локальных особенностей, которые позволят повысить качество оценки геоэкологического состояния воздушного бассейна и разработать эффективные мероприятия по охране чистоты атмосферы.

Целью работы является анализ и оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Алматы. Влияния метеорологических факторов, топографических особенностей местности на рассеивание вредных выбросов, а также эколого-географическое районирование города по уровню загрязнения атмосферного воздуха. В результате дать оценку экологического зонирования территории города с выделением типов уровня комфортности для проживания населения.

Методы исследований. Основными методами исследования выбраны физико-статистический, сравнительно – аналитический, математическая обработка эмпирических данных, корреляционный и регрессионный анализы, использование геоинформационных технологий для построения карты экологического зонирования города.

Результаты работы: впервые за последние годы выявлена изменчивость уровня загрязнения атмосферного воздуха в одном из крупнейших городов Казахстана.

При анализе наблюдений за уровнем загрязнения воздушного бассейна города за исследуемый период 2007-2011гг., удалось, выявить особенности многолетнего хода основных загрязняющих веществ по территории города Алматы и сравнить их с данными предыдущих лет. Также выделить периоды с наиболее высоким и низким уровнем загрязнения воздуха по каждому из исследуемых веществ.

Обозначены закономерности пространственно-временного распределения концентраций отдельных примесей в воздушном бассейне г. Алматы. Определены процессы формирования максимальных концентраций антропогенных примесей в различные сезоны года за последние 5 лет, с учетом всех изменений в городе (строительство развязок и новостроек). При этом выявлена доля каждого загрязняющего вещества входящего в ИЗА в загрязнении воздушного бассейна города.

Сбор и систематизация информации о режиме метеорологических элементов и явлений, позволили определить рассеивание и накопление выбросов загрязняющих веществ в воздушной среде города Алматы. Проведена типизация метеорологических ситуаций, определяющих уровень загрязнения атмосферы. Так изучены особенности ветрового режима города и закономерности загрязнения атмосферы от направленности и скорости ветра. Выявлена роль температуры воздуха в формировании концентраций формальдегида, с помощью корреляционного анализа. Прослежена связь между уровнем загрязнения атмосферы взвешенными веществами, диоксидом серы и количеством выпавших осадков.



В данной работе, дается оценка экологической обстановки и произведено ранжирование территории по уровню загрязнения воздушного бассейна, на основе исследований автора, анализа картографической и фондовой информации. Построены карты загрязнения атмосферного воздуха города Алматы основных загрязняющих веществ, с помощью, которых возможно определение наиболее загрязненных участков города и предложены рекомендации по улучшению состояния воздушного бассейна на данных территориях.

Научная значимость: На основе приведенных в работе современных данных за период исследования, возможно, их использование при составлении прогноза уровня загрязнения, что позволит снизить опасность в отдельные периоды года и на отдельные районы города. Взять во внимание тот факт, что, несколько поменялся за последние десятилетие годовой ход основных загрязняющих веществ, а также пространственно - временное их распределение в связи с новыми постройками города и изменение такого метеорологического фактора, как ветровой режим города.

Практическая значимость: Полученные данные могут быть использованы в области экологии и охраны окружающей среды, для дальнейшего ведения работ по разработки улучшения качества атмосферного воздуха в городе Алматы. Результаты выполненных исследований в данной работе представляют интерес для проектных организаций, разрабатывающих проекты транспортной инфраструктуры и генеральных планов развития города. Также полученные сведения могут быть полезны для сопоставления санитарно - эпидемиологическими органами, степени загрязнения окружающей среды в интересах обеспечения экологически безопасного проживания населения.

Сведения о публикациях. По теме диссертации опубликовано 10 научных трудов, в том числе, 4 (четыре) в изданиях, рекомендованных Комитетом, и 3 (три) в материалах международных конференций, в том числе, 2 (двух) в материалах  зарубежных конференций, 2 в журналах дальнего зарубежья, 1 (одной) в международном издании, входящую в базу данных Scopus.

ABSTRACT

Dissertation thesis for the Doctor of Philosophy (Ph D) degree in the environmental field of "Ecology" specialty
Daulbayeva Almira Nurlanovna
Dynamics of changes in concentration of major pollutants in surface layer of Almaty city’s atmosphere
Structure and volume of dissertation. Dissertation consists of an introduction, four chapters, conclusions, list of used literature sources. The work is presented in 142 pages of typewritten text, contains 57 drawings, 45 tables. List of used literature sources includes 112 titles.

Keywords. Atmosphere, pollutants, spatial - temporal distribution of anthropogenic contaminants, stationary and mobile pollution sources, meteorological conditions, level of API, ecological and geographical regionalization.

The relevance of the study. Air pollution in Almaty is an environmental problem that is compounded by climatic and physiographic conditions. First, the city is located in the cavity, so there is no wind, fog and surface inversion. Second, the ill-conceived development of the city prevents the natural movement of air currents in the horizontal direction. The main ingredients of air pollution are dust, sulfur dioxide, carbon monoxide, nitrogen dioxide, and formaldehyde. In 2007 the total amount of harmful emissions into the atmosphere of Almaty was 185,000 tons, of which 161.3 thousand tons are emissions of urban transport. Therefore, the relevance of the work is determined by the fact that, in order to estimate the current level of air pollution its necessary to know the current value of the pollutants concentration in the air. This will enable to take measures to reduce or increase emissions in the atmosphere. That is why its necessaty to detect levels of air pollution with consideration of physical and geographical conditions as well as cases of meteorological situations, seasons, and local features that will improve the quality of geo-environmental condition of atmosphere and to develop effective measures to protect atmospheric purity.

The purpose of this paper is to analyze and estimate air pollution in Almaty, influence of meteorological factors, topography on the dispersion of emissions, as well as eco-geographical regionalization of the level of air pollution. This will allow to assess the ecological zoning of the city and highlight comfortable zones for accommodation by people.

Research methods. The main method of investigation is physical and statistical mathematical analyze of empirical data, correlation and regression analyses, use of geo-informatical technology to map the ecological zoning of the city.

The results: for the first time in recent years, the variance of air pollution levels has been detected in one of the biggest cities of Kazakhstan by utilizing all available recent information.
While analyzing observations of city air pollution levels for the researched period 2007 to 2011, we were able to reveal features of long-term course of major pollutants in the city of Almaty and compare them with previous years. Also we highlighted periods with highest and lowest levels of air pollution in each of the investigated substances.

We identified patterns of spatial and temporal distribution of concentrations of individual impurities in the atmosphere of Almaty and defined processes of formation of anthropogenic contaminants’ maximum concentration in different seasons over the past 5 years considering any changes in the city (new buildings and interchanges). At the same time we revealed the proportion of each included in the API pollutant in the city’s air pollution.

Collection and systematization of information about the status of meteorological elements and phenomena made possible to determine the dispersion and accumulation of pollutants in the air of Almaty city. We classified meteorological situations that determine the level of air pollution, studied characteristics of the wind regime and patterns of air pollution with respect to direction and wind speed. The role of temperature in the formation of concentrations of formaldehyde has been determined by using correlation analysis. The relationship between the level of air pollution by suspended matters, sulfur dioxide and the amount of precipitation has been also determined and researched.

This paper gives an assessment of environmental situation and suggests ranked territory depending upon level of air pollution based on the author's research, analysis, mapping and stock information. The work suggests maps of air pollution in Almaty by major pollutants that made it possible to determine the most polluted areas of the city and offers recommendations to improve the air quality of the city.



Scientific significance: Based on the stated in work modern data during the study period, its possible to use this information in forecasting the level of contamination, thereby reducing the risk at certain periods of the year and in certain areas of the city. Take into account the fact that over the past decade annual cycle of major pollutants has been changed as well as well as spatial - temporal distribution of them due to newly constructed buildings and changes of meteorological factors such as wind regime of the city.

Practical significance: The obtained data can be used in the field of ecology and environmental management for further work on improving air quality in Almaty. The results of research have interest to project organizations that develop transport infrastructure projects and master plans for urban development. Also, gathered data can be useful as a comparison for sanitary - epidemiological authorities to assess the degree of pollution in order to ensure environmentally safety of the population.

Publications. 10 scientific papers related to the topic of dissertation have been published including four (4) in the publications recommended by the Committee, and three (3) in the materials of international conferences, including two (2) in the materials overseas conferences, two in journals abroad , 1 (one) in the international edition, which is included in the Scopus database.

Даулбаева Альмира Нұрланқызының 6D060800 «Экология» мамандығы бойынша философия (PhD) докторы ғылыми дәрежесін алу үшін дайындалған диссертациялық жұмысының


АННОТАЦИЯСЫ
Диссертациялық жұмыс тақырыбы: Алматы қаласы атмосферасының төменгі қабатындағы негізгі ластаушы заттар концентрациясының өзгеру динамикасы

Диссертацияның көлемі мен құрылымы. Диссертация кіріспеден, төрт бөлiмнен, қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жұмыс 142 бетке компьютерлік мәтінмен жазылған, құрамында 57 сурет, 45 кесте бар. Пайдаланылған әдебиеттер саны 112.

Кілттік сөздер. Ауа бассейні, ластаушы заттар, антропогенді қоспалардың кеңістіктік – уақыттық таралуы, ластанудың стационарлы және жылжымалы көздері, метеорологиялық жағдай, АЛИ (атмосфераның ластану индексі) деңгейі, экологиялық-географиялық аудандастыру.

Зерттеудің өзектілігі. Алматы қаласы ауасының ластануы табиғи-климаттық және физико-географиялық жағдайлар әсерінен күрделене түсетін өзекті экологиялық мәселе болып табылады. Біріншіден, қала географиялық тұрғыдан ойыста орналасқандықтан желдің болмауы, тұмандар және жербетілік инверсия сияқты кұбылыстар байқалады. Екіншіден, қаладағы құрылыс объектілерінің орналасуы дұрыс жобаланбағандықтан, олар горизонталь бағыттағы ауа ағынының табиғи қозғалысына кедергі келтіреді. Ауа бассейні ластануының негізгі ингредиенттері шаң, күкірт қостотығы, көміртегі тотығы және формальдегид болып табылады. 2007 жылы Алматы қаласы атмосферасына тараған зиянды заттар шығарылымының жалпы саны 185 мың тоннаны құраған, оның ішінде қалалық автотранспорт үлесіне 161,3 мың тонна шығарылым келеді. Осы себепті жұмыстың өзектілігі келесі жағдаймен анықталады: ауа бассейнінің қазіргі таңдағы ластану деңгейін бағалау үшін дәл осы мерзімдегі ауадағы ластаушы заттар концентрациясының мәнін білу қажет, бұл өз кезегінде берілген қоспаның атмосфераға шығарылымын төмендету немесе жоғарылату шараларын қолдануға мүмкіндік береді. Сондықтанда, атмосфераның ластану деңгейі физико-географиялық, метеорологиялық жағдайларды, жыл маусымдарын, жергілікті ерекшеліктерді есепке ала отырып анықталуы тиіс, себебі бұл көрсеткіштер ауа бассейнінің геоэкологиялық күйін бағалаудың сапасын арттыруға және атмосфера тазалығын қорғауға байланысты тиімді іс-шараларды жасауға мүмкіндік береді.

Жұмыстың мақсаты. Алматы қаласының атмосфералық ауасының ластануын талдау және бағалау болып табылады. Сонымен қатар, зиянды шығарылымдардың таралуына метеорологиялық факторлардың, аймақтың топографиялық ерекшеліктерінің әсері зерттеліп, атмосфералық ауаның ластану деңгейі бойынша қала экологиялық-географиялық аудандарға жіктеледі. Нәтижесінде, тұрғындардың жайлы өмір сүру деңгейінің негізгі типтерін айқындай отырып, қала территориясын экологиялық аудандарға бөлудің бағалауы беріледі.

Зерттеу әдістері. Зерттеудің негізгі әдістері ретінде физико-статистикалық, салыстырмалы-аналиткалық, эмпирикалық мәліметтерді математикалық өңдеу, корреляциялық – регрессиялық анализдер, қаланы экологиялық аудандастырудың картасын жасау үшін геоинформациялық технология пайдаланылды.

Жұмыстың нәтижесі: соңғы жылдарда алғашқы рет Қазақстанның ең ірі қалаларының бірінің атмосфера ауасының ластану деңгейінің өзгергіштігі анықталды. Қаланың ауа бассейнінің ластану деңгейін бақылау арқылы алынған мәліметтерді талдай отырып, зерттеу жүргізілген 2007-2011 жылдар аралығында Алматы қаласы территориясы бойынша негізгі ластаушы заттардың динамикасының көпжылдық жүрісіі анықталды және бұл мәліметтер алдыңғы жылдарда алынған мәліметтермен салыстырылды. Сонымен қатар, әрбір зерттелініп жатқан ластаушы заттың әр кезеңде ауа бассейніндегі деңгейінің жоғары және төмен болу ерекшелігі анықталды. Алматы қаласының ауа бассейнінде жекелеген қоспалар концентрациясының кеңістіктік–уақыттық таралу заңдылықтары анықталды. Қаладағы брлық өзгерістерді ескере отырып (жаңа құрылыстар және жолайрықтар), соңғы 5 жылда антропогенді қоспалардың максимальді концентрациясының түрлі кезеңдерде түзілу процесі айқындалды. Қаланың ауа бассейнін ластаушы, АЛИ құрамына кіретін әрбір ластаушы заттың үлесі анықталды.

Метеорологиялық элементтердің және құбылыстардың режимі туралы мәліметтерді жинақтау және жүйелеу Алматы қаласының ауа бассейнінде ластаушы заттар шығарылымының таралу және жинақталу ерекшелігін анықтауға мүмкіндік берді. Атмосфераның ластану деңгейін айқындайтын метеорологиялық жағдайлар типтелді. Сонымен бірге, қаланың жел режимінің ерекшелігі, желдің бағыты мен жылдамдығына байланысты атмосфераның ластану заңдылығы зерттелінді. Корреляциялық анализ көмегімен формальдегид концентрациясының түзілу процесінде ауа температурасының ролі айқындалды. Атмосфераның өлшемді заттармен, күкірттің қос тотығымен ластану деңгейі және жауған жауын–шашынның мөлшері арасындағы байланыс та зерттелінді.



Диссертацияда автордың зерттеу жұмысының негізінде алынған картографиялық және фондтық ақпараттарды талдау негізінде ауа бассейнінің ластану деңгейі бойынша территорияны ранжирлеу және экологиялық жағдайларды бағалау нәтижелері берілген. Алматы қаласы атмосфера ауасының негізгі ластаушы заттармен ластануы деңгейінің картасы жасалынды, оның көмегімен қаладағы қатты ластанған аймақтарды анықтауға болады және осы территориядағы ауа бассейнінің күйін жақсартуға мүмкіндік беретін ұсыныстар берілді.

Ғылыми мәні. Жұмыста берілген қазіргі таңдағы жаңа мәліметтерді атмосфераның ластану деңгейін болжау үшін пайдалануға болады, ол жекелеген қала аудандарындағы қауіпті төмендетуге мүмкіндік береді. Соңғы онжылдықта қаладағы жаңа құрылыстарға байланысты негізгі ластаушы заттардың жылдық жүрісі, олардың кеңістіктік-уақыттық таралуы өзгергендігіне және жел режимі сияқты метеорологиялық фактордың да өзгергендігіне назар аударған жөн.

Практикалық мәні. Алынған мәліметтерді экология және қоршаған ортаны қорғау салаларында Алматы қаласының атмосфера ауасының сапасын жақсарту жұмыстарын жүргізу үшін пайдалануға болады. Зерттеу барысында алынған нәтижелер қаланың генералдық даму жоспарын және транспорт инфрақұрылымы саласын жоспарлайтын жобалаушы ұйымдар үшін қызығушылық туғызады. Сонымен бірге, алынған мәліметтер тұрғындардың экологиялық қауіпсіз өмір сүруін қамтамасыз ету мақсатында қоршаған ортаның ластану дәрежесін бағалау үшін санитарлық-эпидемиологиялық органдар да пайдалана алады.

Диссертация тақырыбы бойынша жарияланған мақалалар. Диссертация тақырыбы бойынша 10 ғылыми жұмыс жарық көрді, оның ішінде 4 (төртеуі) Комитет ұсынған ғылыми баспаларда, 3 (үшеуі) халықаралық конференциялар материалдарында, оның ішінде 2 (екеуі) шетелдік конференциялар материалдарында, 2 (екеуі) алыс шетел ғылыми баспасында, 1 (біреуі) Scopus компаниясының ақпараттық базасына енген басылымда жарияланды.

Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет