Математическое описание и расчет влияния погодных условий на концентрацию поллютантов и канцерогенных веществ в атмосфере

Леонид Мусамудинович Акимов; Евгений Леонидович Акимов; Анна Александровна Парт

doi:10.17308/geo/1609-0683/2022/4/19-36

Леонид Мусамудинович Акимов Воронежский государственный университет https://orcid.org/0000-0003-0749-1976
Евгений Леонидович Акимов Воронежский государственный университет https://orcid.org/0000-0003-4909-4290
Анна Александровна Парт Воронежский государственный университет https://orcid.org/0000-0002-3356-0675

DOI: https://doi.org/10.17308/geo/1609-0683/2022/4/19-36

Ключевые слова: концентрация, загрязняющие вещества, ветер, температура, осадки, влажность, корреляция, регрессия

Аннотация

Цель – разработка диагностической модели прогноза концентрации основных загрязнителей воздушного бассейна на основе анализа связей концентрации загрязняющих веществ и параметров атмосферы города Воронежа. Материалы и методы. Для математической интерпретации изучаемых процессов были использованы статистические методы исследования анализа связей, регрессионный метод, позволившие наиболее точно отразить сущность процессов загрязнения на фоне изменения атмосферных условий. Обработка численных данных проведена при использовании программного продукта MSExcel. В качестве исходных данных использованы климатические параметры за период 1971–2000 годы по данным научно-прикладного справочника «Климат России» ВНИИГМИ-МЦД, а также использованы ежедневные данные о загрязнении атмосферного воздуха в городе Воронеже и сведения о среднесуточном состоянии атмосферы Воронежского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ЦГМС) за период с 1989 по 2020 годы; общий объем выборки превысил 11000 случаев. Результаты и обсуждение. Выявлены основные закономерности распределения метеорологических параметров атмосферы города Воронежа в различные сезоны года. Установлены климатические параметры основных показателей состояния атмосферы за период 1971–2000 годы. Проведен анализ временного распределения концентраций различных загрязняющих веществ в различные сезоны года и определена величина их корреляционной связи от метеорологических параметров. Установлено, что теснота связи метеорологических параметров с различными загрязняющими веществами различна. Влияние метеорологических параметров на концентрацию различных загрязняющих веществ носит порой противоположный характер, то есть увеличение значений метеорологических параметров для одних загрязняющих веществ увеличивает концентрацию, а для других наоборот – уменьшает. Заключение. В работе решена актуальная практико-ориентированная геоэкологическая задача – разработана диагностическая модель прогноза концентрации основных загрязнителей от параметров атмосферы. Установлены их регрессионные зависимости и дана оценка их достоверности.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Леонид Мусамудинович Акимов, Воронежский государственный университет

кандидат географических наук, доцент, заведующий кафедрой природопользования факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского государственного университета, г. Воронеж, Российская Федерация

Евгений Леонидович Акимов, Воронежский государственный университет

кандидат географических наук, доцент кафедры природопользования факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского государственного университета, г. Воронеж, Российская Федерация

Анна Александровна Парт, Воронежский государственный университет

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры природопользования факультета географии, геоэкологии и туризма Воронежского государственного университета, г. Воронеж, Российская Федерация

Литература

1. Akimov L. M., Vinogradov P. M., Akimov E. L. Kompleksnaya otsenka ekologicheskoy obstanovki s uchetom sostoyaniya atmosfery i funktsional'no-planirovochnoy struktury goroda [Comprehensive assessment of the environmental situation taking into account the state of the atmosphere and the functional and planning structure of the city]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seria: Geografia. Geoekologia, 2014, no. 4, pp. 57-67. (In Russ.)
2. Akimov L. M., Akimov E. L. Prostranstvennoe raspredelenie meteorologicheskikh parametrov, vliyayushchikh na zhiznedeyatel'nost' cheloveka na territorii Tsentral'nogo Chernozem'ya [Spatial distribution of meteorological parameters affecting human activity on the territory of the Central Chernozem region]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seria: Geografia. Geoekologia, 2014, no. 2, pp. 17-23. (In Russ.)
3. Altynbaev R. B., Gafurov A. S., Shaykhutdinova A. A. Avtomatizatsiya sistemy ekologicheskogo monitoringa promyshlennykh gorodskikh kompleksov s primeneniem sputnikovykh tekhnologiy GPS/GLONASS [Automation of the environmental monitoring system of industrial urban complexes using GPS/GLONASS satellite technologies]. Ekologiya i pro-myshlennost' Rossii, 2014, no. 12, pp. 17-19. (In Russ.)
4. Analiticheskiy obzor: Kachestvo vozdukha v krupneyshikh gorodakh Rossii za desyat' let 1998─2007 gg. [Air quality in the largest cities of Russia for ten years 1998-2007: Analytical review] / E. Yu. Bezuglaya, E. K. Zavadskaya, T. P. Ivleva i dr. Saint-Petersburg: GU «GGO», Rosgidromet, 2009. 133 p. (In Russ.)
5. Bezuglaya E. Yu. Problemy zagryazneniya vozdukha [Problems of air pollution]. Krupneyshie goroda Rossii. «Inzhenernye sistemy» AVOK-Severo-Zapad, 2002, no. 2 (6), pp. 19-21. (In Russ.)
6. Bezuglaya E. Yu. Vozdukh gorodov i ego izmeneniya [Urban air and its changes]. Saint-Petersburg: Asterion, 2008. 254 p. (In Russ.)
7. Voronezh CGMS. – URL
8. SanPiN 1.2.3685-21 «Gigienicheskie normativy i trebovaniya k obespecheniyu bezopasnosti i (ili) bezvrednosti dlya cheloveka faktorov sredy obitaniya» /Utv. Postanovleniem Glavnogo gosudarstvennogo sanitarnogo vracha RF ot 28.01.2021, No 2. – 469 s.
9. Ezhegodnik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu gorodov i regionov Rossiyskoy Federatsii (Rossii) za 1998 god [Yearbook of emissions of pollutants into the atmosphere of cities and regions of the Russian Federation (Russia) for 1998]. Saint-Petersburg: NII okhrany atmosfernogo vozdukha, 1999. 482 p. (In Russ.)
10. Ezhegodnik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu gorodov i regionov Rossiyskoy Federatsii (Rossii) za 1999 god [Yearbook of emissions of pollutants into the atmosphere of cities and regions of the Russian Federation (Russia) for 1999]. Saint-Petersburg: NII okhrany atmosfernogo vozdukha, 2000. 433 p. (In Russ.)
11. Ezhegodnik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu gorodov i regionov Rossiyskoy Federatsii (Rossii) za 2000 god [Yearbook of emissions of pollutants into the atmosphere of cities and regions of the Russian Federation (Russia) for 2000]. Saint-Petersburg: NII okhrany atmosfernogo vozdukha, 2001. 404 p. (In Russ.)
12. Ezhegodnik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu gorodov i regionov Rossiyskoy Federatsii (Rossii) za 2001 god [Yearbook of emissions of pollutants into the atmosphere of cities and regions of the Russian Federation (Russia) for 2001]. Saint-Petersburg: NII okhrany atmosfernogo vozdukha, 2002. 296 p. (In Russ.)
13. Ezhegodnik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu gorodov i regionov Rossiyskoy Federatsii (Rossii) za 2002, 2003 gg. [Yearbook of emissions of pollutants into the atmosphere of cities and regions of the Russian Federation (Russia) for 2002, 2003].
Saint-Petersburg: NII okhrany atmosfernogo vozdukha, 2004. 281 p. (In Russ.)
14. Ezhegodnik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu gorodov i regionov Rossiyskoy Federatsii (Rossii) za 2004 god [Yearbook of emissions of pollutants into the atmosphere of cities and regions of the Russian Federation (Russia) for 2004]. Saint-Petersburg: NII okhrany atmosfernogo vozdukha, 2005. 272 p. (In Russ.)
15. Ezhegodnik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu gorodov i regionov Rossiyskoy Federatsii (Rossii) [Yearbook of emissions of pollutants into the atmosphere of cities and regions of the Russian Federation (Russia)]. Saint-Petersburg: NII okhrany atmosfernogo vozdukha, 2006. 283 p. (In Russ.)
16. Ezhegodnik vybrosov zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosferu gorodov i regionov Rossiyskoy Federatsii (Rossii) 2006-2008 gg [Yearbook of emissions of pollutants into the atmosphere of cities and regions of the Russian Federation (Russia) 2006-2008]. Saint-Petersburg: NII okhrany atmosfernogo vozdukha, 2007. 319 p.; 2008. 202 p.; 2009. 208 p. (In Russ.)
17. Ezhegodnik Sostoyanie zagryazneniya atmosfery v gorodakh na ter-ritorii Rossii za 1998-2020 gg [Yearbook The state of atmospheric pollution in cities in Russia for 1998-2020]. Saint-Petersburg: FGBU «GGO» Rosgidrometa, 2000. 239 p.; 2001. 182 p.; 2002. 212 p.; 2003. 222 p.; 2004. 218 p.; 2006. 216 p.; 2008. 211 p.; 2009. 222 p.; 2010. 215 p.; 2011. 224 p.; 2012. 216 p.; 2013. 198 p.; 2014. 206 p.; 2015. 222 p.; 2016. 202 p.; 2017. 196 p.; 2018. 216 p.; 2019. 206 p.; 2020. 212 p. (In Russ.)
18. O sostoyanii okruzhayushchey sredy i prirodookhrannoy deyatel'nosti gorodskogo okruga gorod Voronezh v 2009 g.: doklad [On the state of the environment and environmental protection activities of the Voronezh City District in 2009: report] / Upravlenie po okhrane okruzhayushcheysredy administratsii gorodskogo okruga gorod Voronezh. Voronezh: Izdatel'sko–poligraficheskiy tsentr Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta, 2010. 78 p. (In Russ.)
19. RD 52.04.186-89 Rukovodstvo po kontrolyu zagryazneniya atmosfery [RD 52.04.186-89 Guidelines for air pollution control]. Moscow: Gidrometeoizdat, 1991. 694 p. (In Russ.)
20. Federal'naya sluzhba po gidrometeorologii i monitoringu okru-zhayushchey sredy. Glavnaya geofizicheskaya observatoriya im. A. I. Voeykova [Federal Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring. The Main Geophysical Observatory named after A. I. Vo-
eykov]. Saint-Petersburg, 1999. 130 p. (In Russ.)
21. Ferster E., Rents B. Metody korrelyatsionnogo i regressionnogo analiza. 20. Rukovodstvo dlya ekonomistov [Methods of correlation and regression analysis. 20. A Guide for economists]. Moscow: Finansy i statistika, 1983. 304 p. (In Russ.)