Environmental analysis of contaminants in the air basin of an industrial city (the case of nitrogen oxides in Sterlitamak, Bashkortostan)

Abstract

This article deals with the development of a scientific approach to solving environmental problems of industrial centers. An integrated assessment of the current state of the air basin of an industrial city on the basis of the analysis of observational data on air pollution with nitrogen oxides has been made; sources andfactors determining their content in the air have been identified. This analysis is based on the example of nitrogen oxides, since these substances are common in all industrialized cities. The article presents the analysis of the dynamics of their content in the air of the city, based on the research data of observations of the air pollution state, monitoring of the snow cover pollution, mathematical and statistical processing of a large amount of factual material. We have employed the method of time series analysis to determine the structure of one series. The presence of the increasing trend in the time series of nitrogen oxides, significant contribution of seasonal and random components, statistically significant connection between the content of oxides in the air and the snow cover of the city have been determined. The transformation coefficient of these substances, which can explain the dynamics of their content in the summer and winter periods has been calculated. The obtained results are sufficiently representative and have a wide application scope.

Выработан научный подход к решению экологических проблем промышленных центров. Проведена интегральная оценка существующего состояния воздушного бассейна промышленного города на основе анализа данных наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха оксидами азота; установлены источники и факторы, определяющие их содержание в атмосферном воздухе. Данный анализ показан на примере оксидов азота, так как данные вещества являются общераспространенными во всех промышленных городах. Показан анализ динамики их содержания в воздушном бассейне города, основанный на исследовании данных системы наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, мониторинга загрязнения снежного покрова, математической и статистической обработке большого объема фактического материала, использован метод анализа временных рядов для установления структуры ряда. Установлено наличие повышающего тренда во временном ряду оксидов азота, существенного вклада сезонной и случайной компонент, статистически значимой связи между содержанием оксидов в атмосферном воздухе и снеговом покрове города. Рассчитан коэффициент трансформации для этих веществ, по которому можно объяснить динамику их содержания в летний и зимний периоды. Полученные результаты достаточно репрезентативны и имеют широкую область применения.