Экологическая карта состояния воздушного бассейна Кемеровской области

Федеральное агентство по образованию 

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования 

«Новокузнецкий  филиал-институт Кемеровского государственного университета» 

Кафедра экологии и естествознания 
 
 
 
 
 
 
 

   Курсовая  работа 

   по дисциплине «Экологическое картографирование  геодезия» 

   на  тему: 

   «Экологическая  карта состояния воздушного бассейна Кемеровской области» 
 
 
 
 

                                                 Выполнил: 

                                                 студент 4 курса гр. ГЭ-07

                                                 Плясова Ю.А. 

                                                 Проверил:

                                                 Саморокова И.А. 
 
 
 
 

   Новокузнецк 2009

Содержание: 

    ВВЕДЕНИЕ       3
    ГЛАВА 1 КОНТРОЛЬ ИСТОЧНИКОВ И ОБЪЕМОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ       4
      1. Характер переноса загрязнений в атмосфере
    		       
      1. Картографирование атмосферных проблем
    		        
    ГЛАВА 2  СОСТОЯНИЕ  ВОЗДУШНОГО  БАССЕЙНА  КЕМЕРОВСКОЙ  ОБЛАСТИ        
      2.1 Источники загрязнения атмосферного воздуха
    		        
           2.1.1 Угольная промышленность
    		        
        2.1.2 Предприятия черной металлургии
    		       
           2.1.3 Химическая промышленность
    		      6
           2.1.4 Энергетическая промышленность
        2.1.5 Автомобильный транспорт
    		        
         2.2 Районирование по состоянию воздушной среды        
         2.3. Основные причины загрязнения атмосферного воздуха        
    ЗАКЛЮЧЕНИЕ         
    СПИСОК  ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ       9
 
 
 
 
 
 

      ВВЕДЕНИЕ 

     Экологическая карта – это картографическое произведение, осуществляющее экологическую  оценку какой-либо территории. Экологическая  карта позволяет компактно отображать характеристики среды, которые оказывают влияние на состояние живых организмов, в том числе на жизнь и здоровье людей.

Понятия экологических карт делится на широкие  (включающий едва ли не все виды географических карт) и узкие (ограничивающийся использованием того или иного типа их, со значительными расхождениями в отношении того, какому именно типу следует отдать предпочтение).

        Пространственная локализация экологических ситуаций исходит из специфики объекта картографирования и степени информационного обеспечения. Так, точность проведение границ ареалов ситуаций зависит от уровня современных знания, опирающихся на существующие технологии контроля среды и качество исходных материалов, квалификации разработчиков.

     Перечень  картографируемых проблем зависит от масштаба исследования. Чем мельче масштаб, тем более обобщенно формулируются проблемы и, как правило, на первое место выходят наиболее значимые и важные проблемы.

     Цель: показать принцып построения экологической карты состояния воздушного бассейна Кемеровской области.

     Задачи:

    • характер переноса загрязнений в атмосфере;
    • картографирование атмосферных проблем;
    • источники загрязнения атмосферного воздуха;
    • районирование по состоянию воздушной среды;
    • основные причины загрязнения атмосферного воздуха.

    ГЛАВА 1 КОНТРОЛЬ ИСТОЧНИКОВ И ОБЪЕМОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ 

     В качестве основного объекта экологического картографирования рассматриваются: экосистемы разного ранга, масштабы антропогенного давления на среду, биота, природоохранные мероприятия, взаимоотношения организмов и среды, экологические ситуации.

     Задачи  экологического картографирования  решаются как в рамках

традиционных, сложившихся тематических отраслей, с соответствующей

адаптацией  содержания, так и путем создания карт с полностью оригинальным специальным содержанием.

     Он  осуществляется в рамках действующей  системы экологического нормирования. Количество учитываемых источников (точек) выброса на крупных предприятиях достигает сотен и тысяч; по каждому из них определяется выделение до нескольких десятков веществ. При наличии в России 18,6 тыс. предприятий, включающих более 955 тыс. источников загрязнения атмосферы , каждый из которых выбрасывает, как минимум,     5-10 ингредиентов, ориентировочное количество ежегодно определяемых и контролируемых параметров загрязнения только воздушной среды составляет (не принимая в расчет автотранспорт) величину порядка n-107, что на четыре-пять порядков превышает число контролирующих работников природоохранной службы. Сейчас проблема контроля достоверности отчетности предприятий решаться путем внедрения экологического аудита.

     Математическая  обработка предполагает создание и  использование

баз данных, состоящих из большого числа показателей. Показатели определяются в большинстве случаев работниками природоохранных служб предприятий, на основе многочисленных ведомственных методик. Эти методики разрабатываются отраслевыми НИИ и предполагают нормальную эксплуатацию технически исправного оборудования.Для определения объемов загрязнений от групповых, площадных и передвижных источников расчетные методы являются едва ли не единственно возможными. 

     1.1 Характер переноса загрязнений в атмосфере  

     Он  определяется в первую очередь циркуляционным фактором. Территории с разной направленностью атмосферного переноса разграничиваются своеобразными «атморазделами». Высокая динамичность

воздушной среды предопределяет существование  климатических границ,

являющихся  наиболее расплывчатыми по сравнению  с другими природными границами. Количество таких границ на Земле невелико; их ширина (порядка сотен км) сопоставима с максимальной дальностью переноса большинства поллютантов. Поэтому геоэкологическое значение климатических границ определяется их влиянием на глобальное загрязнение атмосферы наиболее устойчивыми поллютантами.

     Для региональных и локальных особенностей загрязнения атмосферы наибольшее значение имеют расположение и параметры источников выбросов, а также их перераспределение под воздействием элементов подстилающей поверхности, тогда как элементы общей циркуляции образуют общий фон (Приложение А). Элементы подстилающей поверхности, влияющие на местную циркуляцию: рельеф, растительный покров, водоемы. Барьеры на пути местной циркуляции поллютантов (особенно переноса аэрозолей в приземном слое) создают:

  • линейные положительные формы рельефа;
  • побережья водоемов, размеры которых достаточны для формирования;
  • бризовой циркуляции;
  • границы лесных массивов (при достаточно выраженных различиях в степени шероховатости поверхности в пределах леса и вне его).

     С точки зрения влияния на местную циркуляцию, искусственные сооружения могут рассматриваться как формы рельефа. Соответственно границы участков высотной застройки принимают характер локальных орографических рубежей, воздействующих на местную циркуляцию. 

     1.2 Картографирование атмосферных проблем 

     Атмосфера как наиболее динамичная среда характеризуется сложной пространственно-временной динамикой уровней содержания примесей. В каждый данный момент времени уровень загрязненности атмосферы над некоторой территорией или в той или иной точке определяется балансом по отдельным поллютантам и их совокупности.

     Сочетание естественных факторов, обусловливающих  высокий уровень загрязнения, образует потенциал загрязнения атмосферы. Степень реализации потенциала загрязнения атмосферы зависит от наличия и мощности источников загрязнения.

     Картографирование потенциала загрязнения атмосферы проводится на основе данных стационарных метеорологических наблюдений, в мелких и средних масштабах. Величина потенциального загрязнения атмосферы показывает, во сколько раз средний уровень загрязнения атмосферного воздуха в конкретном районе, с определенной повторяемостью неблагоприятных для рассеивания примесей метеорологических условий , будет выше или ниже, чем в некотором другом районе, принятом за эталон.

     Поскольку состояние атмосферы претерпевает как внутренние , так

и межгодовые изменения, различают климатический и метеорологический

потенциал загрязнения атмосферы. Климатический потенциал загрязнения атмосферы отражает среднюю повторяемость и степень выраженности неприятных метеорологических условий, определяется исходя из средних многолетних характеристик и является стабильной характеристикой. Метеорологический потенциал загрязнения атмосферы определяется конкретными метеоусловиями и постоянно изменяется. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ГЛАВА 2  СОСТОЯНИЕ  ВОЗДУШНОГО  БАССЕЙНА  КЕМЕРОВСКОЙ  ОБЛАСТИ 

    2.1 Источники загрязнения атмосферного воздух

     Развитие  угольной, металлургической, химической, машиностроительной, энергетической и других отраслей промышленности обусловливает качественный и количественный состав промышленных выбросов, поступающих в атмосферу. Исследования воздуха в городах показали, что наряду с присутствием в нем некоторых общих ингредиентов каждому присущи особенности. 

     2.1.1 Угольная промышленность 

     Загрязнение атмосферного воздуха происходит в процессе угледобычи на угольных разрезах и шахтах, при транспортировке угля, а также при переработке его на углеобогатительных фабриках.

     Основные  источники загрязнения атмосферного воздуха при добыче угля в шахтах отвалы пустой породы, угольные склады и главные вентиляционные стволы шахт.

     Большое количество породы, поступаемой из шахт, со значительным содержанием угля приводит к самовозгоранию терриконов.

     Объем породы, выдаваемой из шахт и уложенной  в террикон, составляет миллионы кубических метров. Температура горящих терриконов достигает 8000 снаружи и до 15000 внутри. Горение сопровождается выделением окиси углерода, сернистого газа и продуктов возгонки смолистых веществ. Следует иметь в виду, что большинство терриконов расположено вблизи жилых поселков.

     Один  из основных источников пыле- и газообразования в карьерах массовые взрывы. При взрывных работах, в воздух выбрасывается пылегазовое облако на высоту 150 - 250 м, распространяемое затем по направлению ветра на значительные расстояния. Объем пылегазового облака составляет 15 - 20 млн. м3, а концентрация пыли в зависимости от различных причин изменяется от 680 до 4250 мг/м3. После каждого взрыва в атмосферу выбрасывается до 200 т пыли, а также газы в основном окись углерода и окислы азота.

     Характерная особенность угольных карьеров пылеобразование вызывается не только производственными процессами, но и естественным выветриванием пород, эрозией почвенного слоя с нарушенным растительным покровом.

     Пыль, образующаяся в карьерах при различных операциях, основное вещество, поступающее в атмосферу. В витающей пыли содержится около 9,0 - 11,7% свободной двуокиси кремния. По дисперсности большинство пылевых частиц (82,9 - 97,3 %) имеют размер до 5 мк.

     В связи с ускоренным развитием  открытого способа добычи угля и строительством мощных угольных карьеров особую важность приобретает их оценка как источников загрязнения воздуха.

     Было  установлено, что воздух загрязняется более всего в зимнее время, что  связано с ухудшением условий  рассеивания выбросов.

     Таким образом, предприятия угольной промышленности загрязняют воздух пылью, сажей, окислами азота, окисью углерода, сернистым газом и фенолами. Эти предприятия иногда располагаются в зоне жилой застройки городов и поселков, как правило, не имеют необходимых санитарно-защитных зон и тем самым оказывают неблагоприятное влияние на санитарно-бытовые условия жизни населения 

     2.1.2 Предприятия черной металлургии  

     Черная  металлургия представлена двумя заводами с полным металлургическим циклом (КМК и ЗСМК), Гурьевским заводом с неполным металлургическим циклом, Кузнецким заводом ферросплавов и Кемеровским коксохимическим заводом.

     Характерная особенность крупных металлургических заводов стабильность загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, а также незначительное снижение их концентраций по мере удаления от источников выброса.

     Коксохимический завод расположен в западной части г.Кемерово. Процесс коксования сопровождается загрязнением атмосферы пылью шихты и летучим продуктом возгонки коксовым газом, который (но данным заводской лаборатории) имеет следующий средний состав (%):

    • С02 - 2,35;
    • CmHn - 2,55;
    • Н2 - 57,16;
    • СН4 -26,36;
    • СО — 8,18;
    • N2 — 2,3 и 02 — 0,49.

       В значительно меньшем количестве  в нем содержатся другие продукты  перегонки: смола, сырой бензол, аммиак, нафталин, цианистый водород. Кроме этого в воздух поступает пековый газ, составной частью которого являются смолистые вещества антраценовой группы и другие высокомолекулярные углеводороды. Атмосферный воздух прилегающей к заводу территории загрязняется также выбросами химических цехов и ингредиентами других производств. 

     2.1.3 Химическая промышленность  

     Химическая  промышленность почти на 85% сконцентрирована в областном центре. Ведущие предприятия Ново-Кемеровский химкомбинат, заводы азотно-туковый и «Карболит»; сравнительно небольшой объем химической продукции на Анжеро-Судженском и Новокузнецком химико-фармацевтическом заводах, Прокопьевском заводе резинотехнических изделий и др. Химические предприятия оснащены устаревшей технологией, что затрудняет осуществление мероприятий по охране внешней среды. 

     2.1.4 Энергетическая промышленность 

     Все электростанции и котельные в  качестве топлива сжигают кузнецкий  каменный уголь (в основном отходы обогащения). Его характеристики следующие: зольность 20,0 - 31,4%, сера 0,2 - 0,5%, теплотворная способность 3850 - 4900 ккал/кг, выход летучих 25 - 35%. Таким образом, уголь обладает высокой зольностью и низкой теплотворной способностью, что увеличивает расход его и соответственно приводит к увеличению валовых выбросов в атмосферу пыли, сажи и сернистых соединений. При сгорании топлива часть образующейся золы выбрасывается в атмосферный воздух.

     Кроме того, в Кемерово и других городах области есть большое количество промышленных и коммунальных котельных, оборудованных топками со слоевым сжиганием топлива. Рассредоточенные по территории города такие объекты также загрязняют атмосферный воздух во всех его районах. 

     2.1.5 Автомобильный транспорт 

     В области постоянно растет автомобильный парк, среднегодовой темп его прироста составляет 8,3%. На грузовые автомобили приходится 39 % общего автомобильного парка. Особенно быстро увеличивается количество автомобилей в Кемерово и Новокузнецке. Это приводит к тому, что автотранспорт наряду с промышленными предприятиями становится одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха. Выхлопные газы автомашин содержат большое количество различных химических соединений продуктов полного и неполного сгорания жидкого топлива. В выхлопных газах определяется более 60 различных химических веществ, среди которых с гигиенической точки зрения особое значение имеют окись углерода, окислы азота, предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, кетоны, сажа и аэрозоль свинца.

     Среди углеводородов, выбрасываемых автомобилями, в последнее время большое внимание привлекают к себе олефины непредельные углеводороды этиленового ряда. Особое значение при этом имеют олефины с 5 - 6-углеродными атомами пентан, гексан. Олефины реагируют с окислами азота и образуют нитроолефины. Среди углеводородов обнаружены различные полициклические соединения (в том числе 3 -4-бензпирен), весьма опасные для человека.

     Проблема  охраны атмосферного воздуха от выбросов автотранспорта усложняется тем, что они поступают непосредственно в зону дыхания человека, и их рассеивание затруднено. Кроме того, наличие узких улиц и высоких зданий в городах способствует накоплению вредных веществ выхлопных газов автотранспорта в приземном слое. 

     2.2 Районирование по состоянию воздушной среды 

     Размещение  промышленности определяет качественную и количественную характеристику загрязнения среды, по состоянию которой следует провести районирование территории области. В основу районирования положено подразделение территории области как специфического экономического района с разной степенью освоенности, конкретными условиями размещения разных отраслей промышленности, рассматриваемых с точки зрения загрязнения атмосферного воздуха; в единстве с теми компонентами природной среды, которые определяют не только существующее состояние атмосферного воздуха, но и возможность возникновения опасных ситуаций в будущем. В частности, такими компонентами являются природно-климатические факторы, определяющие условия рассеивания промышленных выбросов и потенциальную возможность их концентрации на отдельных участках. В одних случаях совокупность экономических и природно-климатических условий проявилась в виде существенного изменения атмосферного воздуха, в других этого не произошло, хотя территории можно считать потенциально опасными.

     Анализ  позволил выделить на территории области  три района (А. Б, В) и восемь подрайонов  1а - 5а, lб -3б (Приложение Б).

     К району А относятся территории с высоким по сравнению с другим уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Здесь расположены предприятия угольной, черной, цветной, химической, энергетической, строительной промышленности, определяющие особенности состава атмосферного воздуха на отдельных территориях, в результате чего выделено 5 подрайонов.

     Новокузнецкий подрайон (1а) характеризуется наибольшим уровнем загрязнения. Сложный рельеф местности, неблагоприятные микроклиматические особенности, недостатки планировочной структуры населенных мест, а также мощные предприятия черной и цветной металлургии определяют в отдельные периоды неблагоприятную в санитарно-гигиеническом отношении ситуацию.

     В Кемеровском подрайоне (2а) загрязнение происходит в основном из-за выбросов химической промышленности. Большинство предприятий в Кемерово располагаются в центральной, юго-западной и других частях города, вредные выбросы которых при господствующих юго-западных, южных и юго-восточных ветрах распространяются почти на всю его территорию.

     Кроме того, в этом процессе большое значение имеют такие факторы, как сложная  орография города, его объемно-планировочная организация, окружающий ландшафт и т. д.

     Таким образом, значительные валовые выбросы в данном подрайоне, отсутствие на многих предприятиях санитарно-защитных зон и эффективных очистных сооружений приводит к загрязнению атмосферного воздуха. Здесь уровень загрязнения атмосферного воздуха по таким ингредиентам, как сажа, фенолы, двуокись азота и окись углерода, несколько ниже, чем в подрайоне 1а.

     Киселевско-Прокопъевский  подрайон (3а) характеризуется загрязнением атмосферного воздуха пылью, сажей, окисью углерода и фенолами, концентрации которых значительны. Это обусловлено в основном выбросами предприятий угольной промышленности. Загрязняют атмосферный воздух в данном подрайоне котельные шахт.

     При ведении горных работ открытым и подземным способом нарушается целостность земель, вызывая эрозию почв. Наличие направленных циркуляционных процессов в атмосфере при отсутствии естественных преград способствует проникновению в населенные пункты потоков воздуха, содержащих значительные концентрации пыли.

     В Беловско-Ленинск-Кузнецком подрайоне (4а) воздух загрязняется углеобогатительными фабриками, горящими терриконниками, а также промышленными и коммунальными котельными. Уровень загрязнения несколько ниже, чем в подрайоне 3а. В основном воздух загрязняется пылью, сажей и окисью углерода.

     Особенность загрязнения воздуха Белово обусловлена  расположением на его территории цинкового завода, в выбросах которого содержатся свинец, цинк, мышьяк и аэрозоль серной кислоты. При оценке санитарной ситуации этого подрайона, связанной с состоянием воздушной среды, необходимо иметь в виду и выбросы в атмосферный воздух промышленных объектов Ленинска-Кузнецкого.

     Основные  источники загрязнения атмосферного воздуха Анжеро-Судженска (4а) предприятия угольной промышленности (шахты, терриконники, обогатительные фабрики), химфармзавод, ТЭЦ и котельные.

     В Яшкинском административном районе в основном воздух загрязняется выбросами цементного завода и котельными в основном коммунально-хозяйственного назначения.

     На  территории Мыски-Междуреченского  подрайона (5а), расположенного на юго-востоке области, находятся две углеобогатительные фабрики, крупнейшая в области Томь-Усинская ГРЭС, десятки котельных и несколько шахт и разрезов. Атмосферный воздух загрязняется в основном пылью, сажей, окисью углерода и сернистым газом.

     Район Б охватывает территорию на северо-западе и северо-востоке и небольшую территорию в районе Таштагола и Мулдыбаша на юге области (подрайоны 1б — 3б). Здесь небольшой уровень загрязнения атмосферного воздуха, в основном это выбросы местных котельных и асфальтобетонных заводов. При рациональной организации систем теплоснабжения и зонирования территории отдельных населенных пунктов вопросы охраны атмосферного воздуха могут быть решены без осуществления специальных мероприятий.

     Район В охватывает малоосвоенную территорию в восточной части области, где отсутствуют источники промышленных выбросов. 
 
 

     2.3. Основные причины загрязнения  атмосферного воздуха 

     В связи с тем, что атмосферный  воздух в районах размещения основных населенных мест и промышленных центров подвергается загрязнению, важно проанализировать его причины для разработки рекомендаций по оздоровлению. Очевидно, вопросы функционального зонирования территории и рационального размещения промышленных объектов с учетом их влияния на окружающую среду в этих условиях играют определяющую роль.

     Промышленные  предприятия, города и крупные промышленные комплексы на территории Кузбасса сконцентрированы на ограниченной территории в силу исторического развития. В результате количество промышленных выбросов на единицу площади достигает внушительных размеров. Важной то, что районы наибольшей урбанизации сосредоточены на территории, имеющей своеобразные микроклиматические условия. Среди них первостепенное значение приобретает частая повторяемость погод, при которых имеют место штили и инверсии, способствующие накоплению промышленных выбросов в приземном слое атмосферы.

     При преобладающих направлениях ветров существенно долинное расположение урбанизированных районов с юга на север на незначительном расстоянии друг от друга, что приводит к взаимному переносу промышленных выбросов из одного района в другой.

     Планировочная структура городов характеризуется  наличием нескольких промышленных зон, как правило, рассредоточенных в различных районах города (Кемерово, Новокузнецк, Прокопьевск). Это приводит не только к загрязнению атмосферного воздуха в районе размещения источников выброса, но оказывает влияние на значительную часть городской территории.

     Крупные промышленные территории непосредственно примыкают к районам с капитальной жилой застройкой, обусловливает отсутствие требуемых санитарно-защитных зон, а также создает серьезные трудности их организации из-за необходимости большого сноса жилых и общественных зданий. Так, практически ни для одного промышленного предприятия области до настоящего времени не организованы санитарно-защитные зоны, отвечающие современным требованиям.