Состояние воздушной среды является значимой проблемой в настоящее время и является объектом исследований ученых из разных государств. Известно, что наиболее выражена проблема в городах, поскольку именно на высокоурбанизированных территориях концентрируется производство, жилые массивы, автотранспорт, причем обычно доля зеленых зон и паров мала. Кроме того, увеличивающийся уровень автомобилизации имеет ряд негативных последствий, среди которых негативное воздействие на окружающую среду [1–3].
В настоящее время многими учеными анализ воздушной среды крупных городов определяется как важнейшая проблема общества и науки [4, 5]. Среди широкого спектра компонентов, загрязняющих атмосферу городов основными являются: мелкодисперсные твердые частицы, сажа, окислы азота, серы, угарный газ, нефтепродукты, формальдегид, бенз(а)пирен, тяжелые металлы [6].
Целью работы стало определение распределений загрязняющих веществ по месяцам года в г.Барнауле.
В качестве подготовки к анализу проанализировано количество выбросов в атмосферу на территории Алтайского края за период с 2013 по 2017 гг. Динамика представлена на рисунке.
Рисунок – Динамика выбросов от стационарных источников в Алтайском крае в 2013–2017 гг
Не смотря на снижение объема выбросов в 2017 году, нельзя считать благоприятной динамику состояния атмосферы в регионе: на протяжении 2014–2016 гг объем выбросов увеличивался, а значение в 2017 году больше чем его аналогичная величина в 2013 и 2014 г, и менее чем на 2% меньше чем в 2015 году.
Наиболее значимые величины объемов выбросов фиксируются в 3 городах края: его столице г.Барнауле, в г.Бийске (2-ой по численности город в регионе) и в г.Заринске. Их доли в общем объеме региональных выбросов в 2017 году представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Доли городов в общем объеме выбросов в Алтайском крае, 2017г.
Барнаул занимает четверть всех выбросов в крае, поэтому анализ распределений загрязняющих веществ во времени в столице региона особенно актуально.
Для проведения анализа получены данные Алтайского ЦГМС о превышении ПДК по шести загрязняющим веществам p∊1…6: p1 – оксид углерода (CO), p2 – взвешенные вещества, p3 – диоксид азота (NO2), p4 – углерод-сажа (Cn), p5 – фенол (C6H6O), p6 – формальдегид (CH2O). Превышение установленной нормы фиксируется ежесуточно и представляет собой величину ip. Данные фиксируются по 5 районам, однако в данной работе разбивка по районам не приводится. Временной период анализа – август 2017 – июль 2019.
Для анализа введена булева переменная m, которая определялась для каждых суток из временнòй выборки по следующему правилу:
Таким образом для каждых суток по каждому загрязняющему веществу получено значение m, физически представляющее собой факт превышения ПДК в данные сутки в числовом виде.
Для определения количества дней в месяце, в которые зафиксировано превышение ПДК по p-ому веществу, вычислена сумма значений: 
, где n – число дней в месяце. В результате получены 12 значений для каждого анализируемого вещества.
Результат представлен на рисунке 3. Ежемесячно фиксируется превышение ПДК по взвешенным веществам, причем наибольшие превышения фиксируются в летний период. В зимний же период (отопительный сезон) отмечается превышение установленных норм по другим веществам: с октября по май повышена концентрация оксида углерода и диоксида азота. Углерод превышен с октября по январь. Максимальное количество дней, характеризуемых превышением ПДК по фенолу отмечено в октябре. Распределение опасных концентраций формальдегида близко к распределению взвешенных веществ: фиксируется в летний период с июня по октябрь.
Рисунок 3 – Сумма дней в месяце, в которые фиксировалось превышение ПДК по веществам, август 2018 – июль 2019
Для анализа причин рассчитан показатель, основанный на показателе метеорологическом потенциале самоочищения атмосфере, однако в связи с отсутствием информации о количестве туманов и осадков показатель рассчитывался на основе отношения повторяемости слабого ветра (до 1 м/с) к повторяемости скорости ветра более 6 м/с. На основе коэффициента корреляции значимая слабая связь выделена с распределением фенола.
Таким образом, в ходе исследования выявлены значимые сезонные колебания веществ, загрязняющих атмосферу. На основе полученных результатов рекомендуется продолжить научные исследования, а также проводить профилактические мероприятия с учетом сезонного колебания опасных концентраций загрязняющих атмосферу веществ.
Литература
1. Подрезова А.Ю. Дни недели как фактор осложения экологической обстановки // Безопасность городской среды Материалы VI Международной научно-практической конференции. Под общ. ред. Е.Ю. Тюменцевой. 2019. С. 351-353.
2. Крупинникова А.Ю. Основные проблемы качества атмосферного воздуха в городах // Modern Science. 2019. № 11-4. С. 26-28.
3. Фирсова К.И., Печатнова Е.В. Определение основных факторов, влияющих на уровень аварийности, на примере г. Бийска // В сборнике: Экология. Риск. Безопасность материалы IV Общероссийской научно-практической очно-заочной конференции с международным участием. Редакционная коллегия: С.Д. Воробьев, О.Г. Завьялова, П.В. Москвин, Н.К. Смирнова, В.И. Васильев, Я.А. Борщенко, И.И. Манило, С.П. Левашов, Н.П. Несговорова, Е.А. Тебенькова. 2016. С. 131-132.
4. Силко Д.А., Ночвин В.Ю. Исследование систем экомониторинга в городе Омске // Безопасность городской среды Материалы VI Международной научно-практической конференции. Под общ. ред. Е.Ю. Тюменцевой. 2019. С. 535-537.
5. Звягинцева А.В., Петрыкин А.А., Пригородова О.А. Анализ выбросов стационарных источников и их влияние на уровень заболеваемости в районах города Воронежа // Научно-медицинский вестник Центрального Черноземья. 2018. № 73. С. 59-66.
6. Чанчаева Е.А., Гвоздарева О.В., Гвоздарев А.Ю. Состояние атмосферного воздуха и здоровье детей в условиях возрастающей транспортной и теплоэнергетической нагрузки // Экология человека. 2019. № 11. С. 12-19.
