ANALYSIS OF NATURAL AND CLIMATIC CHARACTERISTICS OF THE TERRITORY FACTORING INTO THE AIR POLLUTION OF ALMATY
Черноножкина В.В.
аспирант, г. Томск, Национальный Исследовательский Томский Государственный Университет, Геолого-географический факультет, кафедра природопользования
АНАЛИЗ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ МЕСТНОСТИ, СПОСОБСТВУЮЩИХ ЗАГРЯЗНЕНИЮ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА Г. АЛМАТЫ
Аннотация
В данной статье анализируются природно-климатические особенности города Алматы (Республика Казахстан) и динамика выбросов основных загрязняющих веществ в воздушный бассейн города. Физико-географическое положение города, господствующая здесь система ветров и архитектурно-планировочные особенности застройки создают в Алматы непростую ситуацию, связанную с загрязнением атмосферы и образованием плотного купола смога над городом. На настоящий момент в целях поддержания здоровой экологической обстановки необходимо в первую очередь учитывать природные факторы расположения Алматы, поскольку только при принятии их во внимание можно обеспечить чистоту атмосферного воздуха над городом.
Ключевые слова: Алматы, загрязнение воздуха, смог, температурная инверсия, ветер
Keywords: Almaty, air pollution, smog, temperature inversion, wind
Алматы – крупнейший город в Республике Казахстан. Общая численность населения по состоянию на начало 2009 г. составляет 1360 тыс. человек. Город расположен у подножия Тянь-Шанских гор (хребет Заилийский Алатау), на юго-востоке Республики Казахстан.
Алматы является уникальным городом по своим физико-географическим и климатическим характеристикам, которые оказывают влияние на его экологические особенности. Город расположен у подножия гор, в предгорной котловине, в долинах рек Большая и Малая Алматинка. Климат города резко-континентальный.
При общей благоприятности климатических условий описываемая предгорная зона характеризуется исключительно слабыми ресурсами самоочищения атмосферы. Многолетние наблюдения показывают, что повторяемость слабых (до 1 м/с) ветров оценивается здесь летом в 71%, зимой – в 79%. Среднегодовые значения скорости ветра в городе не превышают 1,7 м/с, увеличение до 2,2 м/с наблюдается лишь в тёплое полугодие за счёт оживления в этот период фронтальных процессов и развития горно-долинной циркуляции.
Основной причиной глубокого безветрия в предгорной зоне является влияние горного хребта, создающего сопротивление перемещению трансконтинентальных воздушных масс с севера. Оптимальная аэрация горным стоком наблюдается только в верхней, южной части города, в узкой полосе в пределах 20 км от подножий гор. С территории северной части города вынос загрязнённой части воздуха происходит за счёт воздушных потоков, связанных с общей циркуляцией атмосферы.
Ситуацию усугубляет высокая предрасположенность этой зоны к развитию температурных инверсий в нижнем слое тропосферы. Они приводят к образованию смога, ставшего привычным для города независимо от времени года. Высота толщи смога при определённых погодных условиях превышает 300 м [4]. Особо значительное загрязнение воздушного бассейна наблюдается в холодное время года [1].
В городе господствуют два основных направления воздушных потоков: региональное субширотное, вызываемое ветрами, дующими с юго-запада на северо-восток, и местное субмеридиональное, дважды меняющее своё направление в течение суток (горно-долинная циркуляция ветра).
Крайне отрицательную роль играет расположение города в непроветриваемой предгорной котловине: при всех направлениях ветра город оказывается в «аэродинамической тени». В течение года наблюдается свыше 80% дней с полными штилями, повторяемость которых летом 43%, зимой 77%.
Следует также заметить, что летом в ночное время самоочищение атмосферы в Алматы происходит за 1,4 часа, днём – за 8,7 часа. В среднем за год скорость самоочищения атмосферы происходит ночью за 2,4 часа и днём за 5,8 часа. Факторы ветрового самоочищения воздуха города в целом оказываются недостаточными для поддержания приемлемого гигиенического состояния воздуха [2].
Другим негативным климатическим фактором, влияющим на накопление примесей, является большая повторяемость туманов, особенно радиационных, связанных с преобладанием антициклональных режимов погоды. В предгорных районах города их повторяемость доходит до 52 раз в течение года.
Ещё одним важным фактором является горно-долинная циркуляция. Хотя горно-долинная циркуляция в целом должна способствовать очищению воздушного бассейна, однако именно она переносит загрязняющие вещества [1, 3]. Механизм таков: днём загазованный воздух вместе с местным ветром из области повышенного давления над городом устремляется вверх по горным ущельям, достигая высокогорных районов. Ночью наблюдается обратная картина – воздух из области повышенного давления в горах спускается вниз по ущельям и долинам рек к городу, и, вытесняя загрязнённый воздух, приносит прохладу.
Планировочная структура Алматы определяется сложными ландшафтно-географическими условиями местоположения города. Преобладающая часть застроенных территорий представлена жилыми массивами. Более 70% промышленных предприятий находится в северном и центральном районах города. В последние годы наметилась тенденция к увеличению плотности и высоты застройки в южной части города, которая является зоной транзита горного воздушного стока. Указанные рекомендации природоохранных проектов (разработанные ещё в начале XX века и строго соблюдаемые в советское время) о застройке южной части Алматы точечными невысокими зданиями, о формировании с помощью градостроительных приёмов воздушных коридоров вдоль основного направления горных воздушных потоков, об освобождении от застройки водоохранных зон вдоль рек, о выносе вредных производств за пределы города в настоящий период времени не соблюдаются.
Общее экологическое состояние атмосферного воздуха в городе можно назвать неудовлетворительным. Для Алматы основными загрязнителями воздуха выступают NO2, SO2, CO, формальдегид, бенз(а)пирен, фенол и ЛОС.
Уровень загрязнения атмосферного воздуха оценивается по величине комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА5) по 5 веществам: оксид углерода CO, диоксид серы SO2, диоксид азота NO2, формальдегид и взвешенные вещества. Среднегодовые концентрации данных загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы превышают их установленные ПДК в несколько раз.
Алматы относится к городам Казахстана с систематически многолетним очень высоким уровнем загрязнения атмосферы свыше 10. В 2008 г. уровень загрязнения воздуха по ИЗА5 составил в городе 13,9. Загрязнение атмосферного воздуха стабильно превышает норму в 2,5-3,7 раза.
Рисунок 1 – Динамика изменения ИЗА5 за 1992-2008 гг. [5]
В условиях слабой естественной вентиляции воздушных масс загрязнение атмосферного воздуха оказывает прямое негативное воздействие на здоровье и качество жизни населения. По уровню первичной заболеваемости органов дыхания Алматы занимает 1-ое место среди регионов республики [4].
Основной вклад в загрязнение атмосферы в последние годы вносит постоянный рост выбросов от автотранспорта.
В 1960-е годы Алматы был самым зелёным городом Советского Союза и входил в десятку самых зелёных городов мира. Тогда на каждого жителя приходилось по 8-10 м2 зелёных насаждений, а сейчас только 2-4 м2 [5]. В 2002 г. Алматы характеризовался невыполнением всех нормативных показателей по озеленению. Многие парки, скверы и лесонасаждения находятся в критическом состоянии, основное количество лиственных деревьев устарело, а зелёное строительство значительно отстаёт от уровня сносимых деревьев.
В целом современное экологическое состояние города характеризуются избыточным накоплением загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы, что ведёт к образованию смога и продвижению загрязнённых масс воздуха вверх по долинам рек в высокогорные районы. В условиях слабой естественной вентиляции загрязнение атмосферного воздуха представляется наиболее актуальной проблемой, требующей неотложного решения.