Математичний аналіз забруднення атмосферного повітря на території України з використанням даних з відкритих джерел

Abstract

В останні десятиліття спостерігаються глобальні зміни клімату, а саме підвищення середньорічної температури повітря, танення глетчерів, підвищення випаровування води і солоності вод річок, озер, ставків, зміни звичного способу існування водних, підземних і наземних тварин, а також здоров’я і тривалості життя людей. Оскільки країни світу тісно пов’язані між собою «відкритими межами» повітря і вод, то будь-які локальні забруднення переносяться з потоками повітря, поверхневих і підземних вод до інших країн, земель і материків. Оцінка екологічного стану і прогнози на наступні роки і десятиріччя базуються на даних постійного моніторингу метеорологічними станціями, лабораторіями і дослідницькими групами. Результатом цих зусиль є онлайн бази даних з відкритим доступом, які дозволяють візуалізувати результати моніторингу і проводити обробку даних новими математичними методами для отримання надійних показників рівня забруднення. В статті на основі обробки даних з відкритих джерел проведений аналіз рівня забруднення повітря в великих містах на території України. Проаналізовані такі показники як: концентрація газів СО, SO2, NO, NO2, хімічних речовин С6Н6О, СН2О, NH3, HF, HCl, С, а також твердих частинок ТЧ10, ТЧ2,5, які виробляються в промислових циклах з використанням недосконалих (застарілих) засобів виробництва енергії, згоряння вуглеводних палив в двигунах автомобілів тощо. Отримані статистично значущі залежності між парами вищевказаних забруднювальних речовин, як на щоденних залежностях з відкритих джерел (часові ряди), так і на осереднених даних за кожний місяць, по кожному місту, і краї-ні в цілому. Показано, що на рівні країни мають місце статистично достовірні залежності між вмістом NO2 і NO, CH2O, С і СО. Ці залежності відрізняються у різних містах, а також спостерігається періодична залежність. Таким чином, кожне місто має свій власний динамічний статистичний вектор залежностей між вмістом забруднювальних речовин, який вказує на відповідні джерела забруднення. Наведені порівняльні дані забруднень ТЧ2.5 на території України у порівнянні з сусідніми країнами. Зазначена необхідність створення загальної бази даних, визначення методів обробки даних, статистичних індексів і критеріїв оцінювання.