Статистична характеристика забруднення атмосфери у містах

У великих містах, на відміну від сіл і містечок, повітря може піддаватися забрудненню внаслідок діяльності людини. Науково-технічна революція призвела до того, що на початку ХХІ століття в промисловості використовували понад 100 природних елементів, тоді як на початку ХХ століття використовували лише 19. Багато з них є високотоксичними, мають гонадотоксичну (шкідливо діють на репродуктивні органи), ембріотоксичну й канцерогенну (здатні викликати ракові захворювання) дію. Інтенсифікація виробництва призвела до якісного і кількісного забруднення атмосферного повітря.

Основними токсичними речовинами, які постійно визначаються в атмосферному повітрі промислових міст, є оксиди сірки, азоту, вуглецю, пил різного походження. Також в атмосферному повітрі можуть утворюватися високотоксичні сполуки в результаті хімічної або фотохімічної трансформації токсичних речовин. Так, наприклад, діоксид сірки окисляється в триоксид сірки, який з вологою повітря утворює аерозоль сірчаної кислоти. Накопичення сірчаної кислоти в атмосфері призводить до випадання кислотних дощів.

Атмосферне повітря міст забруднюють викиди промислових підприємств та автомобільного транспорту. Ґрунт, житло і виділення людини займають останнє місце серед факторів, які впливають на забруднення повітря міста. Найбільшим забруднювачем повітряного середовища міст є промисловість, яка спалює велику кількість палива. Провідну роль в забрудненні атмосферного повітря відіграють великі теплоелектростанції та теплоцентралі, які працюють на пилоподібному паливі (кам'яне вугілля) низької якості. Їх викиди становлять 27 % усіх викидів в атмосферу. Потім ідуть підприємства чорної та кольорової металургії - 24 і 10 % викидів відповідно. У результаті спалювання палива в повітря викидається летючий попіл, сажа і різноманітні газоподібні продукти. Летючий попіл містить кремній, кальцій, магній, алюміній, залізо, калій, титан, сірку. Дим, який утворюється внаслідок спалювання вугілля, містить, крім сажі, смолисті речовини, зокрема й канцерогенний бенз(а)пірен.

Частка автотранспорту в забрудненні атмосферного повітря становить близько 70 % від суми забруднювачів повітряного середовища міст. Вихлопні гази автотранспорту містять оксид вуглецю, оксиданти (продукти трансформації оксидів азоту), вуглеводні (бенз(а)пірен), свинець, сажу. Велике значення має тип двигуна, режим його роботи, технічний стан, швидкість та інтенсивність руху транспортного засобу. Крім цього, у великому місті концентрація названих вище токсичних речовин залежить ще й від інтенсивності транспортного потоку, ширини автомагістралі, озеленення вулиць, планування забудови мікрорайонів. Найбільші викиди забруднюючих речовин реєструються при автомобільних заторах. На «тихих» вулицях викиди токсичних речовин менше у 5-10 разів, ніж на великих автомагістралях. Також атмосферне повітря забруднюється під час заправки автомобіля паливом при його розливі, стиранні шин автомобілів при контакті з дорожнім покриттям. За період експлуатації однієї автомобільної шини на асфальті залишається до 3 кг пилу та сажі, які мають канцерогенні властивості. Поряд з автомобільними магістралями концентрація канцерогенного бенз(а)перену перевищує в 10-12 разів гранично допустиму концентрацію, а в середині житлових кварталів - у 1,5-5 разів. Сьогодні вже не можна не враховувати шкідливу дію канцерогенів оточуючого середовища на організм людини. Якщо в 1940 р. рак бронхолегеневої системи посідав 12 місце серед усіх форм раку, то в 1960 р. - вже 5-те, 1980 р. - 2-ге, а в 2000 р. - вийшов на перше місце. Особливістю автомобільного транспорту як джерела забруднення міського повітря є те, що кількість автомобілів постійно збільшується. На відміну від промислових джерел, автомобіль є пересувним джерелом забруднення і його дія поширюється на житлові райони та місця відпочинку. Автомобільні викиди поширюються на рівні органів дихання людини і повільно перебігає їх процес розсіювання в міській забудові. Особливість еколого-гігієнічної оцінки забруднення атмосферного повітря зумовлена надзвичайною варіабельністю забруднюючих речовин у часі та просторі. Це пов'язано з багатьма причинами: нерівномірністю споживання палива автотранспортом, характером технологічних процесів, варіабельністю метеорологічних умов, які є визначальними для переносу й розсіювання забруднювачів у повітрі. При особливо несприятливих метеорологічних умовах (температурна інверсія і штиль) концентрації токсичних речовин збільшуються в 5-10-20 разів у порівнянні з максимальними концентраціями в цьому місті.

Протягом 2011 року в атмосферу міста Києва надійшло близько 254 тисяч тонн забруднюючих речовин. Основними забруднювачами атмосферного повітря міста були пересувні джерела (автотранспорт), викиди від яких становили 221 тисячу тонн, це 87 % від усього забруднення. Від стаціонарних джерел (підприємства, установи та організації) в атмосферне повітря міста Києва надійшло 33 тисячі тонн забруднюючих речовин, що становить 13 %. Найбільшими забруднювачами атмосфери міста Києва є підприємства енергетики ПрАТ «Екостандарт», ТЕЦ-5, ТЕЦ-6, теплові мережі ПАТ АК «Київенерго», філіал Житлотеплоенерго Київенерго, філія «Завод «Енергія» ПАТ «Київенерго».

Систематичні спостереження за вмістом шкідливих речовин в атмосферному повітрі міста проводяться Центральною геофізичною обсерваторією Міністерства надзвичайних ситуацій України на 16 стаціонарних постах, з яких 4 пости розташовані на лівому березі Києва. Оцінку стану забруднення атмосферного повітря проводять за 21 забруднювальною домішкою шляхом порівняння з відповідними гранично допустимими концентраціями речовин, наведеними в Державних санітарних правилах охорони атмосферного повітря населених місць (від забруднення хімічними та біологічними речовинами). Проте з 21 забруднювальної домішки у відкритий доступ для наукового аналізу Центральна геофізична обсерваторія надає лише 10 речовин: аміак, діоксид азоту, діоксид сірки, оксид азоту, оксид вуглецю, пил, фенол, формальдегід, фтористий водень, хлористий водень.

Результати аналізу перевищення норм ГДК забруднювальних речовин у відсотковому співвідношенні за 10 наведеними вище речовинами протягом 2011 року за порами року подано в таблиці.

Таблиця

Перевищення норм ГДК забруднювальних речовин у відсотковому співвідношенні за 10 наведеними вище речовинами протягом 2011 року за порами року

	Зимові місяці	Весняні місяці	Літні місяці	Осінні місяці
І місце	діоксид азот	діоксид азоту (березень, квітень), формальдегід (травень)	формальдегід	діоксид азоту
ІІ місце	формальдегід	формальдегід (березень, квітень), діоксид азоту (травень)	діоксид азоту	формальдегід
ІІІ місце	пил	пил	фенол (червень), пил (липень, серпень)	пил

Для людей, які не є фахівцями з екології та гігієни атмосферного повітря, ці місця хімічних речовин не несуть ніякої інформації. Тому наведемо коротку характеристику цих речовин.

Вплив діоксиду азоту на людину призводить передусім до розвитку гострих, а при тривалій дії і до хронічних захворювань органів дихальної системи та виникнення приступів задухи у хворих на бронхіальну астму. Навіть при незначних концентраціях діоксиду азоту в повітрі підвищується схильність до респіраторних інфекційних захворювань, що особливо актуальним є в зимовий період. Найбільша концентрація діоксиду азоту реєструється біля краю тротуару дороги. У центральних районах Києва спостерігаються його максимальні концентрації.

Формальдегід є одним з небезпечних повітряних забруднювачів і належить до канцерогенних речовин. Він здатний викликати у людей рак органів дихальної системи, лейкемію (рак крові), рак печінки. Також потрібно мати на увазі, що формальдегід може в значних концентраціях виділятися не тільки автомобільним транспортом, а й з меблів, виробів із пластмаси, під час виробництва яких були застосовані формальдегідні смоли.

Пил (зважені часточки діаметром до 2,5 мікрометрів органічної та неорганічної природи) здатний викликати захворювання органів дихальної системи, серцево-судинної системи і збільшувати показники смертності серед населення, яке проживає в зоні інтенсивного руху транспорту.

Фенол здатний викликати хвороби очей, органів дихальної системи, нирок, печінки та центральної нервової системи, швидку втомлюваність.

Найгостріша проблема, з якою стикаються українські фахівці у ході дослідження токсичних речовин в атмосферному повітрі, - це низьке матеріальне забезпечення та відсутність якісного пробовідбірного й хіміко-аналітичного обладнання. Так, якщо проаналізувати щомісячні бюлетені про стан атмосферного повітря м. Києва за 2011 рік, то виявляється, що із 16 стаціонарних постів на двох постах (вул. Межигірська та Московська площа), які знаходяться на найбільш забруднених автомобільних автомагістралях міста, спостереження проводилися не в повному обсязі через відключення постів від електроенергії. До речі, саме на Московській площі розміщений центральний автобусний вокзал м. Києва, на якому одночасно перебувають до 50 автобусів. Це означає, що дані про забруднення цих автомагістралей, на яких розміщені ці пости, не враховуються під час аналізу загальноміського забруднення атмосферного повітря.

Найбільшою проблемою міста Києва в плані моніторингу забруднення атмосферного повітря міста від забруднення автотранспортом є те, що вся мережа спостереження за вмістом шкідливих речовин в атмосферному повітрі, яку обслуговує Центральна геофізична обсерваторія, була спланована для контролю за забруднюючими речовинами від стаціонарних джерел забруднення (заводи, фабрики, підприємства), і ці пости були і є територіально розташовані біля них. У той же час викиди від стаціонарних джерел становлять лише 13 % від суми всіх викидів. За останні 10-15 років у Києві майже всі промислові підприємства були закриті, за винятком підприємств теплоенергетики, а кількість одиниць автомобільного транспорту постійно збільшується. Станом на 2009 рік в м. Києві було зареєстровано 800 тисяч автомобілів. Щоденно на дороги м. Києва виїжджають біля 1,5 мільйонів автомобілів, така кількість автомобілів виникає і внаслідок автомобілів, які проїжджають місто транзитом.

Яких заходів необхідно вжити задля покращення стану атмосферного повітря? Потрібно змінити розташування постів спостереження за забрудненням атмосферного повітря з урахуванням автомагістралей і найбільших житлових кварталів м. Києва (наприклад, на Троєщині немає поста спостереження, але цей район Києва за кількістю населення, яке тут проживає, наближається до обласного центру). Варто розширити спектр досліджуваних речовин в атмосферному повітрі з урахуванням викидів від автомобільного транспорту. Маємо на увазі пил із деталізацією за розмірами часточок від 2,5 мкм і менше і 10 мкм і менше. Часточки діаметром 10 мкм і менше здатні потрапляти в дихальні шляхи, оминаючи гортань, і таким чином система захисту дихальної системи є безсилою перед ними. Небезпека цих часточок полягає в тому, що вони містять токсичні та канцерогенні речовини (сірчана кислота, миш'як, берилій, нікель, бенз(а)пірен, бензантарацен, важкі метали). Тому потрібно не тільки визначати сумарну їх кількість, а й деталізувати їх хімічний вміст.

Варто також проводити дослідження вмісту бензолу в атмосферному повітрі, який проявляє канцерогенну дію на людину. Джерелом бензолу є бензоловмісне паливо для автомобілів, яке заборонене в Україні, хоча трапляються випадки його використання. Концентрація бензолу різко знижується зі збільшенням відстані від джерела забруднення, тому пости спостереження за бензолом потрібно розміщати якнайближче до автомагістралей (біля тротуарів).

Наявність поліциклічних ароматичних вуглеводнів (вони канцерогенні для людини) у повітрі міста, на жаль, на сьогодні є звичайним явищем, до того ж вони можуть переноситися на значні відстані. В європейських містах постійно реєструються підвищені концентрації бенз(а)пірену (індикатор поліциклічних ароматичних вуглеводнів) у діапазоні від 1-10 нг/м³, при гранично допустимій нормі 1 нг/м³. Пости для відбору проб повинні бути розташовані як поблизу автомагістралей, так і в житловій забудові для порівняння концентрацій із фоновим забрудненням.

4.Вимоги міжнародних конвенцій по захисту атмосфери

На відміну від багатьох "домашніх" екологічних неприємностей (забруднення грунту і води, опустелювання, скорочення видів тварин і рослинності і т.д.) проблеми забруднення атмосфери носять глобальний характер. Кожна країна окремо нічого не може з ними вдіяти. Тут потрібні спільні зусилля. агадаємо, що в основі всіх екологічних проблем, пов'язаних з якістю повітря, погодою і кліматом лежить зміна хімічного складу атмосфери. У ході людської діяльності в неї щорічно викидається кілька мільярдів тонн різних речовин у вигляді газів і аерозолів. Вже перші ознаки цих небезпечних явищ мали в 70-і роки великий суспільний резонанс. Винуватцями забруднень повітря цілком обгрунтовано вважалися промислово-розвинуті країни, які і повинні були нести основні витрати по їх усунення.

Оприлюднені результати фундаментальних наукових досліджень викликали велику зацікавленість громадськості і призвели до прийняття важливих міжнародних угод - Женевської конвенції про далекому транскордонне перенесення забруднюючих домішок і Протоколу до неї про скорочення викидів оксидів азоту (прийнятих у 70-х роках), Віденської конвенції про захист озонового шару (1985) і Монреальського протоколу про обмеження і заборону виробництва озоноопасних хлорфторуглеводородов (1987), Конвенції про зміну клімату (Ріо-де-Жанейро, 1992) та Протоколу про обмеження викидів парникових газів (Кіото, 1997).

Якщо перший угоди з транскордонного переносу носили скоріше рекомендаційний характер, то наступні містили вже обов'язкові до виконання конкретні вимоги. Безпрецедентним в цьому відношенні з'явився Монреальський протокол. Ретельно підготовлені й сформульовані цілі, вимоги та санкції за їх невиконання продемонстрували можливість вирішення складних екологічних проблем. У 1987 р. його підписали 36 країн. Передбачалося спочатку заморозити на рівні 1986 м., а до 1993 р. скоротити на 20% виробництво найбільш небезпечних хлорфторуглеводородов. Ці вимоги були виконані навіть раніше терміну. У 1990 р. в Лондоні уряду 92 країн взяли зобов'язання повністю припинити виробництво озоноруйнівних речовин до 2000 р. У число забороняються з'єднань були додатково включені широко використовуються в народному господарстві і в побуті чотирихлористий вуглець, метілхлороформ, метілбромід. У 1992 р. в Копенгагені термін припинення виробництва хлорфторуглеводородов був перенесений на 1996 р., а список озоноруйнівних речовин поповнився цілим сімейством сполук - гідрохлорфторуглеводородамі. Вони повинні бути повністю виключені з виробництва і споживання до 2030 р.

Досвід узгоджених міжнародних дій по захисту озонового шару в повній мірі був використаний країнами при розробці Конвенції про зміну клімату. Спочатку 176 країн підписали Конвенцію, і лише через п'ять років, після інтенсивної підготовки - Протокол про обмеження викиду в атмосферу парникових газів. Останній документ підписали не просто, при його обговоренні йшла гостра боротьба, оскільки обмеження на величину викиду прямо впливають на розвиток промисловості, енергетики, транспорту в кожній з країн учасників угоди.

Протокол передбачає в цілому скоротити обсяг викидів парникових газів у період 2008-2012 рр.. на 5.2% в порівнянні з 1990 р. При цьому країни ЄС повинні скоротити викиди на 8%, США - на 7%; Японія, Канада, Польща, Угорщина - на 6%. Росія та Україна зберігають величину емісії на рівні 1990 р., з огляду на кризовий стан економіки.

У порівнянні з Монреальською угодою в новому Протоколі у загальному вигляді був уже запропонований механізм торгівлі квотами на емісії. Країни, що перевищують встановлені норми, можуть купувати квоти тих країн, де ці норми не досягаються. Таким чином, почав формуватися зовсім новий екологічний ринок, на якому, очевидно, будуть зосереджені величезні фінансові ресурси.

Подібні кроки в напрямку екологічної безпеки змушують переглянути перше, прийняті в 70-х роках, малоефективні рішення, що стосуються поліпшення якості приземного повітря. У 1996 р. на зустрічі міністрів екології ряду європейських країн було розпочато процес підготовки нової конвенції про тропосферного озону, концентрація якого в приземному повітрі за останні 100 років зросла в два-три рази. Вона наблизилася до того рівня, коли озон стає небезпечним для людини і живої природи (вміст озону в тропосфері складає 12-15% від загальної кількості і тому його зростання не компенсує руйнування стратосферного озонового шару). Попереднє обговорення можливих обмежувальних заходів показало, що список заборонених до виробництва речовин буде істотно вагомішим, ніж в раніше прийнятих угодах. Очевидно, ці заходи торкнуться багато життєво важливі галузі народного господарства. Крім того, майбутня конвенція має більш виражений регіональний характер, і тому, можливо, заборони, обмеження і розподіл квот на емісії будуть проводитися в тому числі й за окремими регіонами.

Хронологія головних міжнародних документів по захисту атмосферного повітря характеризується наступним:

1948 р. - Конвенція Всесвітньої метеорологічної організації;

1967 р. - Договір про космічну діяльність держав;

1968 р. - Конвенція МОП про захист від іонізуючої радіації;

1978 р. - Конвенція про міжнародну шкоду, заподіяну космічними об'єктами;

1980 р. - Конвенція про транскордонне забруднення повітря на

великі відстані; 1986 р. - Протокол про скорочення викидів сірки на 30%;

1988 р. - Віденська конвенція про охорону озонового шару та Монреальський протокол про речовини, що руйнують озоновий шар;

1989 р. - Протокол про обмеження викидів окислів азоту або їх транскордонних потоків.

ЮНЕСКО в 1971 р. започаткувала Програму "Людство і біосфера", досвід виконання якої дозволив прийняти у 1980 р. Всесвітню стратегію охорони природи.

Лекційне заняття № 14

Повітряне середовище міста: шкідливі фізичні чинники

1. Чинники формування мікроклімату міського середовища.

2. Радіаційні впливи, іонізуюче випромінювання.

3. Магнітні, електричні, електромагнітні поля.

4. Акустичні та вібраційні впливи.

Атмосферне повітря є одним з головних джерел життя на Землі. Людина не може прожити без повітря більше 5 хв. Потреба людини в повітрі залежить від його стану, умов роботи і лежить в межах від 15 до 150 тис. л на добу. Повітря використовується і в багатьох виробничих процесах, оскільки є окислювачем при горінні. Атмосфера є зовнішньою газовою оболонкою Землі, що сягає від її поверхні в космічний простір приблизно на 3000 км. Вона оточує Землю і обертається разом з нею під дією сили тяжіння. До складу атмосфери входять азот — 78 %, кисень — 21 %, аргон, гелій, криптон та деякі інші постійні компоненти. Вважається, що склад і властивості атмосфери протягом останніх 50 мли років стабілізувалися. Серед змінних складових атмосфери — водяна пара, озон, вуглекислий газ, які мають велике значення для атмосферних процесів. Основна маса водяної пари зосереджена в нижніх шарах атмосфери (від ОД—0,2 % у полярних широтах, до 3 % — в екваторіальних), з висотою її кількість значно зменшується — на 90 % на висоті близько 5 км. Вміст водяної пари в атмосфері визначається співвідношенням процесів випаровування, конденсації і горизонтального переносу. Водяна пара — джерело утворення туманів, хмар, атмосферних опадів. Шар озону вбирає основну частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, захищаючи життя на Землі. У цьому полягає велике екологічне значення атмосфери. Атмосфера регулює теплообмін Землі з космічним простором, впливає на її радіаційний та водний баланси. Одним з найважливіших факторів, що визначають стан атмосфери, є її взаємодія з океаном. Наприклад, процеси газообміну і теплообміну між ними суттєво впливають на клімат Землі. Значного розвитку набули дослідження щодо впливу атмосфери на живі організми, і в першу чергу — на людину.

1.Чинники формування мікроклімату міського середовища. З погляду формування мікроклімату місто — це, з одного боку, сукупність споруд з каменя, металу і скла різної висоти з асфальтовим покриттям площ і вулиць, а також із зеленими насадженнями. З іншого боку — це складна сукупність діяльних шарів, обмежених горизонтальними і вертикальними діяльними поверхнями переважно з штучних матеріалів.

Місто можна також вважати типовим перетвореним ландшафтом, створеним внаслідок забудови природних ділянок штучними спорудами різної висоти, сполученими вулицями і площами.

Велике сучасне місто сильно впливає на клімат. Воно створює свій місцевий клімат, а на окремих його вулицях і площах створюються своєрідні мікрокліматичні умови, обумовлені міською забудовою, покриттям вулиць, розподілом зелених насаджень і ін. За рахунок збільшення мутності може втрачатися до 20 % сонячної радіації. Це зниження ще підсилюється високою забудовою у вузьких вулицях. Внаслідок тієї ж пелени диму і пилу на території міста знижене ефективне випромінювання, а відповідно, і нічне вихолоджування. З іншого боку, у місті до розсіяної радіації приєднується радіація, відбита стінами і бруківкою. Дахи і стіни будинків, бруківка й ін., поглинаючи радіацію, нагріваються протягом дня сильніше, ніж ґрунт і тому віддають тепло повітрю, особливо ввечері. Тому температура повітря в містах у 70-80% випадках вище, ніж у сільській місцевості; у великих містах середні річні температури вище на 1 °С і більше. Особливо підвищує місто мінімальні температури. Різниця мінімальних температур на міській і заміській станціях може досягати декількох градусів. З ростом міста, тобто зі збільшенням його забудови, температура в місті зростає. Випар, а відповідно, і вологість у місті зменшені внаслідок покриття вулиць і стоку води в каналізацію. Тому що територія міста нагріта більше, ніж навколишня місцевість, і має більшу шорсткість, над містом підсилюється конвекція і більше розвиваються хмари, що також зменшує число годин сонячного сяйва і кількість ясних днів. Спостерігається і збільшення опадів над містом. Система міських вулиць і площ приводить до змін напрямку вітру в місті. Вітер переважно направляється уздовж вулиць. У загальному швидкість вітру в місті слабшає, але у вузьких вулицях підсилюється; на вулицях і перехрестях легко виникають пилові вихори і поземки. У тиху антициклонічну погоду на перегрітій території міста спостерігається явище так званого міського бризу. Слабкі вітри спрямовані вдень від навколишньої місцевості до центру міста при посиленні висхідного руху повітря над містом. Якщо загальний перенос повітря досить сильний, це явище непомітно. При стійкій стратифікації атмосфери, особливо при інверсіях температури, дим може накопичуватися в приземному шарі атмосфери в такій кількості, що робить шкідливу фізіологічну дію. Відоме задимлене повітря великих портових і промислових міст. Отруйні дими і гази, що є відходами виробництва, можуть накопичуватися в нижніх шарах, особливо якщо цьому сприяє рельєф місцевості, і приводити до масових отруєнь, як це траплялося, наприклад, у містах Рурської області. Автомобільний транспорт вносить найбільший внесок у забруднення повітря міст. У Лос-Анджелесі, дуже великому місті з розвитою промисловістю і величезною кількістю автомобілів (понад 3 млн.), за добу надходить у повітря до 40 т твердих часток, 450 т окису сірки і 190 т окису азоту.

Тумани і смоги в містах Під впливом домішок, концентрація яких у повітрі міст різко збільшена, у містах частіше (до 2-3 разів) спостерігаються погіршені умови видимості (менше 10 км) - явище називане серпанком. Вуглеводні й азотисті з'єднання, що викидаються в першу чергу автотранспортом, під впливом опромінення сонячною радіацією нерідко, особливо в низьких широтах, перетерплюють хімічні зміни і набувають коричневого забарвлення. Так виникає явище, називане фотохімічним смогом, що робить особливо шкідливий вплив на людину (насамперед, на очі), тварин і рослинність. У ряді міст США, Японії, Західної Європи, Туреччини й ін. фотохімічний смог спостерігається по декілька десятків днів у році (у Лос-Анджелесі, наприклад, у середньому 70 днів). Широко поширена думка про те, що не тільки повторювальність серпанків, але і туманів у містах більше, ніж в округах. У дійсності, як випливає з аналізу спостережень, повторювальність туманів (метеорологічна дальність видимості в котрих, відповідно до визначення, менше 1 км) у великих містах не тільки не більше, але й істотно менше (до 2-3 разів), ніж у їхніх околицях. Підкреслимо, що мова йде про міста, у яких сформувався стійкий «острів» тепла з різницею температур повітря між містом і околицями в середньому більше 1 °С. Таким чином, як дані спостережень за туманом, так і за дальністю видимості вказують на те, що у великому місті тумани і сильно погіршена видимість (котра й обумовлена переважно утворенням туману) спостерігаються до 2-3 разів рідше, ніж в околицях його.

Чим пояснюється це дещо парадоксальне (по традиційних уявленнях) явище? Забруднення атмосфери міста, звичайно ж, сприяє погіршенню видимості. Однак під впливом домішок збільшується, як сказано вище, лише повторювальність серпанків і видимості від 1 до 10 км. Що стосується ядер конденсації (котрі, нібито, сприяють більш частому утворенню туманів у місті), те їх більш ніж досить в атмосфері не тільки міст, але і будь-якого іншого району Землі: навіть на невеликій частини ядер утворяться краплі. Відомо, далі, що вже при утворенні серпанку відбувається обводнювання ядер. При цьому, чим вище відносна вологість повітря, тим менше частка ядер конденсації в загальній масі капель (у тумані менше 0,1 %). Тиск насиченої пари над краплею радіусом більше 1 мкм (а в тумані такі краплі складають переважну більшість) практично не відрізняється від тиску насичення над плоскою поверхнею води. Умови існування і росту таких крапель визначаються зміною відносної вологості повітря, зокрема, під впливом температури. В тому випадку, коли повітря на околицях міста досягло стана насичення, відносна вологість у місті складе 92-94 % при температурі в місті на 1 °С вище, ніж в околицях, і 84-88 % при різниці температур 2°С. Природно, що при такій вологості туман у місті відсутній, у той час як в околицях при цих метеорологічних умовах він утвориться. Для виникнення туману в місті температура повітря в околицях повинна впасти значно нижче точки роси При цьому в околицях утвориться сильний (із великою водністю) туман, у місті ж - помірний або слабкий. Розсіюються в місті насамперед слабкі тумани. Підкреслимо, що підвищення температури не робить помітного впливу на утворення туманів у тих містах, де різниця температур повітря між містом і околицями не перевищує декількох десятих частин градуса. У таких містах визначальний вплив на зміну умов видимості робить забруднення атмосфери. Аналіз даних спостережень показав, що різниця температур повітря в місті й околицях змінюється в широких межах (від 12 до -9 °С), причому місто тепліше околиць (різниця температур більше нуля) у 70-80 % випадків; різниця температур більше вночі, ніж удень. Визначальну роль у формуванні острова тепла (область, що окреслюється ізолініями різниці температур повітря між містом і околицями) грає не тепло, що виділяється підприємствами, житловими будинками і транспортом (така думка достатня широко поширено і знайшла відбиток у літературі), а геофізичні чинники, у першу чергу зменшення ефективного випромінювання земної поверхні хмарою домішок і водяною парою, що утворюється при спалюванні різних видів палива. Відому роль грають поглинання сонячної радіації хмарою домішок, зміна режиму випару, альбедо поверхні (взимку - за рахунок забруднення снігу) і деякі інші чинники. У містах переважають підняті інверсії температури, у сільській місцевості - приземні. Основна роль у створенні піднятих інверсій належить турбулентному обміну.

Загальні для всіх міст чинники: заміна природних діяльних поверхонь або шарів (грунт, трав'яниста, чагарникова або деревна рослинність) штучними (асфальт, камінь, метал, скло); створення промислових підприємств і складних виробничих комплексів, а також житлових масивів, що включають багатоповерхові будівлі різного розміру і призначення, з'єднаного ділянками асфальту і зелених насаджень, а в деяких випадках і водоймищами.
Разом з цими загальними особливостями сучасних міст України слід зазначити ряд специфічних умов формування їх мікроклімату: фізико-географічні особливості території міста — будова рельєфу, грунтово-рослинні особливості території, наявність акваторій різного розміру, вітровий режим, атмосферне зволоження території та інше; своєрідність планування кожного міста, орієнтування, розміри вулиць і площ, особливості озеленення, співвідношення між промисловими і житловими кварталами, поверховість окремих районів і їх частин; спеціалізація міста.
Роль кожного з названих чинників у формуванні мікрокліматичних контрастів різна, але рідко буває так, що кожний фактор впливає роздільно, звичайно ж мікрокліматичні особливості окремих міст або їх районів і елементів є наслідком сумісного впливу всіх чинників при переважанні одного або двох з них. При цьому у кожному окремому випадку абсолютні значення мікрокліматичних контрастів температури і вологості повітря, швидкості вітру і інших елементів також залежатимуть від загальних погодних умов і пори року, від яких значною мірою залежить відносний вплив кожного чинника.

Дата добавления: 2015-05-24