10.01.2011 г.

  На главную раздела "Научные работы"


Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В.




2.3 Результаты изучения изменений КТ
 

          Как показано выше, существует тесная связь между концентрациями диоксида азота и концентрацией суммы оксидов азота. К такому выводу приходим после изучения связи между указанными параметрами для холодного и теплого полугодий, для средних за год, средних за месяц и разовых концентраций NO2 и NOx по данным наблюдений на станциях почти в 100 городах различных типов. Исследована зависимость между указанными веществами в крупнейших городах, в городах с крупными предприятиями черной металлургии, нефтепереработки и нефтехимии, с предприятиями минеральных удобрений и химической промышленности, а также в городах, где единственным источником выбросов оксидов азота являются предприятия энергетики. Рассмотрены связи для групп городов и отдельных городов.

          Из результатов измерений можно обнаружить, что зависимость средних за месяц концентраций NO2 от NОх в атмосфере крупнейших городов, как и в других группах городов, является очень тесной.

          Из рисунков 2.12 и 2.13 можно увидеть, что хотя связь между средними за год концентрациями оксидов одинаково тесная, но существуют некоторые различия в значениях концентрации диоксида азота, которые наблюдаются в конкретных городах.

          По полученным данным, КТ в летний и зимний периоды не различаются в городах с предприятиями энергетики. Иные выводы были сделаны нами при вычислении КТ для крупнейших городов.
Уравнение регрессии для холодного периода имеет вид

 

Для теплого периода

 

Четко видно, что летом образование диоксида азота идет интенсивнее, его оказывается почти 40% от NOx, поскольку свободным членом уравнения можно пренебречь.

 

Увеличить
Рисунок 2.12 ─ Связь средних за месяц холодного периода концентраций диоксида азота и суммы оксидов азота в крупнейших городах России за 1994–1998 гг.

         
          Чтобы выявить влияние высоты источника выбросов на скорость трансформации, по данным наблюдений в этих крупнейших городах была рассмотрена зависимость концентраций диоксида азота от суммы оксидов азота. Для этого выбирались станции, расположенные вблизи автомагистралей и вдали от них. Всего были использованы данные наблюдений 33 станций вблизи автомагистралей и 22 станций, удаленных от интенсивных транспортных дорог. Для этих станций рассчитывались концентрации NOx, рассматривалась зависимость NO2 от NOx. Коэффициент корреляции составлял 0.88 для станций вблизи автомагистралей и 0.90 для других станций. Но уравнения регрессии различались.

          Уравнению связи для станций вне транспортных потоков соответствует такой вид



а вблизи транспортных потоков

 

 

         Вдали от транспортных потоков образуется больше диоксида азота, чем вблизи. При NОX = 100 частей на млн. КТ = 0,45 вдали от транспортных потоков и 0,37 у автомагистралей. Различия составляют 20% от величины КТ. Это позволяет говорить, что коэффициент трансформации чувствителен к высоте, на которой происходят выбросы. Концентрации диоксида азота оказываются больше на станциях вдали от автомагистралей. Это связано с тем, что вдали от района образования высоких выбросов оксидов азота они не сразу попадают в приземный слой атмосферы и успевают частично трансформироваться в диоксид азота прежде, чем достигнут земли. Вблизи автомагистралей оксид азота поступает непосредственно в атмосферу у земной поверхности, для его перехода в диоксид азота нужно определенное время. 


Увеличить
Рисунок 2.13 ─ Связь между средними концентрациями диоксида азота и суммой оксидов азота на станциях вдали(а) и вблизи (б)от магистралей


          Различия в КТ могли бы быть больше, если бы можно было найти станции, абсолютно не подверженные влиянию выбросов от автомобилей. К сожалению, в большинстве российских городов на территории города трудно выделить районы "чисто" промышленные или «чисто» автотранспортные. Одна и та же станция может размещаться в жилом районе, вблизи автомобильной магистрали и вблизи крупного источника выбросов.


         Эти результаты показывают, что для определения КТ в районе промышленных предприятий следует использовать данные наблюдений со станций, удаленных от прямого влияния выбросов на автомагистралях с интенсивным движением транспорта и удаленных от ближайших источников загрязнения.

Далее исследовалось влияние широты места на трансформацию. Выше показано, что концентрация диоксида азота в данном месте определяется солнечной радиацией и, следовательно, широтой места. По данным городов с предприятиями энергетики отмечена линейная зависимость величины КТ от широты места [21]. Теперь нам хотелось обнаружить влияние широты места на величину трансформации по данным б'ольшего числа городов. Поэтому были выбраны двадцать восемь городов с предприятиями различных отраслей промышленности, расположенные на разных широтах, но имеющие сходные условия выбросов, и рассмотрена зависимость величины коэффициента трансформации от широты места (рисунок 2.14). Коэффициент корреляции равен 0,60. Уравнение имеет вид


         В самом северном городе, Норильске, КТ, определенный как 95%-ный квантиль, составил 0,51, а в самом южном, Барнауле — 0,7. В пределах 20° с.ш. различия в КТ достигают 0,2.
        
         Этот важный вывод хорошо объясняется влиянием интенсивности солнечной радиации (широты места) на фотохимический процесс трансформации и образование NO2.

         Аналогичным образом можно показать роль величины выбросов оксидов азота на скорость трансформации, вернее, влияние величины NOх на образование NO2 в районе промышленных предприятий.

         Для определения влияния объемов выбросов NOх на коэффициент трансформации были использованы данные измерений в районе предприятий химической промышленности.

 

 Увеличить
Рисунок 2.14 ─ Зависимость коэффициентов трансформации (КТ) оксидов азота в диоксид азота в городах России от широты места (L)

     

          Оксиды азота являются характерными выбросами предприятий химической промышленности, но эти предприятия различаются технологиями. Поэтому мы подразделили все города с химическими предприятиями на две группы: города с предприятиями по производству минеральных удобрений и города со всеми другими предприятиями химии.

          Как и во всех других случаях, связь между средними концентрациями диоксида азота и суммой оксидов азота в городах с предприятиями химии и минеральных удобрений тесная (рисунки 2.15, 2.16).

          Зависимость КТ от уровня концентрации NOх, естественно, не такая тесная, как зависимость NO2 от NOх. Это и понятно, поскольку на величину КТ влияет не только NOх, но также концентрация NO2, отношение оксидов к диоксиду азота и другие факторы. В фотохимических процессах кроме оксидов азота участвуют другие газовые органические компоненты, поступающие в атмосферу от антропогенных и естественных выбросов, в том числе различные углеводороды, которые содержатся в выбросах химических производств и влияют на скорость фотохимических реакций в атмосфере. Вместе с тем, можно отметить, что зависимость КТ от NOх лучше в городах с предприятиями химии, чем в городах с предприятиями минеральных удобрений. Для одних и для других предприятий изменение КТ происходит в широком диапазоне.

 

Увеличить

Рисунок 2.15 ─ Связь средних за год, в 1997–2001 гг., концентраций суммы оксидов азота и диоксида азота (а) и КТ (б) в городах с предприятиями химической промышленности

 

Увеличить
Рисунок 2.16 ─ Связь средних за год, в 1996–2000 гг., концентраций суммы оксидов азота и диоксида азота (а) и КТ (б) в городах с предприятиями по производству минеральных удобрений

  

        В каждом отдельном случае протекающий фотохимический процесс зависит от погодных и физико-географических условий. Случаи высоких концентраций NО2 и NО в отдельные периоды могут определяться неблагоприятными погодными условиями, а также потоком этих веществ из стратосферы. При высокой инсоляции и слабых ветрах фотохимические реакции могут приводить к высоким уровням концентраций NО2.

         Процесс трансформации оксидов азота в диоксид азота постепенный. Чем больше расстояние от источника выбросов до жилых районов, тем большая часть оксидов трансформируется в диоксид азота. Однако этот процесс не бесконечен, и постепенно наступает равновесное состояние, при котором уже не происходит заметных изменений, если при этом не поступает новый поток примеси, который вызывает новые реакции. КТ зависит от уровня концентрации NОх, чем он выше, тем КТ меньше. Это было уже замечено при анализе зависимости концентрации NО2 от NОх.

 

 В начало                              Продолжение

 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить