Атмосфера ‑ один из элементов окружающей среды, который повсеместно подвержен воздействию человеческой деятельности. Последствия такого воздействия зависят от многих факторов и проявляются в изменении климата и химического состава атмосферы. Эти изменения, безразличные для самой атмосферы, являются существенным фактором влияния на биотическую составляющую среды, в том числе на человека.
Атмосфера, или воздушная среда, оценивается в двух аспектах.
1. Климат и его возможные изменения как под влиянием естественных причин, так и под влиянием антропогенных воздействий вообще (макроклимат) и данного проекта в частности (микроклимат). Эти оценки предполагают также прогноз возможного воздействия климатических изменений на осуществление проектируемого вида антропогенной деятельности.
2. Загрязнение атмосферы, оценка которого проводится по структурной схеме, изложенной в теме 5. Сначала оценивается возможность загрязнения атмосферы с помощью одного из комплексных показателей: потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА), рассеивающая способность атмосферы (РСА) и др. Затем проводятся оценки существующего уровня загрязнения атмосферы в данном регионе. Выводы и о климато-метеорологических особенностях, и об исходном загрязнении атмосферы опираются на, прежде всего, данные регионального Росгидромета, в меньшей степени ‑ на данные санитарно-эпидемиологической службы и специальных аналитических инспекций Минприроды РФ, а также на другие литературные источники. И наконец. На основании полученных оценок и данных о конкретных выбросах в атмосферу проектируемого объекта, рассчитываются прогнозные оценки загрязнения атмосферы с использованием специальных компьютерных программ («Эколог», «Гарант», «Эфир» и др.).Эти программы позволяют не только рассчитать уровни потенциального загрязнения атмосферы, но и получить картосхемы полей концентраций и данные о выпадении загрязняющих веществ (ЗВ) на подстилающую поверхность.
Критерием оценки степени загрязнения атмосферы являются предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ. Измеренные или рассчитанные концентрации ЗВ в воздухе сравниваются с ПДК, и таким образом загрязнение атмосферы измеряется в величинах (долях) ПДК. Не следует путать концентрации ЗВ в атмосфере с их выбросами в атмосферу. Концентрация ‑ это масса вещества в единице объема (или даже массы), а выброс ‑ масса вещества, поступившая в единицу времени (т.е. «доза»). Выброс не может быть критерием загрязнения атмосферы, так как загрязнение воздуха зависит не только от величины (массы) выброса, но и от ряда других факторов (метеопараметры, высота источника выброса и др.).Прогнозные оценки загрязнения атмосферы используются в других разделах ОВОС для прогноза последствий состояния других факторов от воздействия загрязненной атмосферы (загрязнение подстилающей поверхности, вегетация растительности, заболеваемость населения и др.).
Оценка состояния атмосферы при проведении экологической экспертизы основана на интегральной оценке загрязнения воздушного бассейна исследуемой территории, для определения которой используется система прямых, косвенных и индикаторных критериев. Оценка качества атмосферы (прежде всего степени её загрязненности) довольно хорошо разработана и базируется весьма большом пакете нормативных и директивных документов, использующих прямые мониторинговые методы измерения параметров среды, а также косвенные ‑ расчетные методы и критерии оценки.
Прямые критерии оценки. Основными критериями состояния загрязнения воздушного бассейна являются величины предельно допустимых концентраций (ПДК). При этом следует учитывать, что атмосфера занимает особое положение в экосистеме, являясь средой переноса техногенных веществ-загрязнителей и наиболее изменяемой и динамичной из всех составляющих абиотических её компонентов. Поэтому для оценки степени загрязнения атмосферы применяются дифференцированные по времени оценки показатели: максимально разовые ПДКмр (для краткосрочных эффектов) и среднесуточные ПДКсс, а также среднегодовые ПДКг (для длительного воздействия).Степень загрязнения атмосферы оценивается по кратности и частоте превышения ПДК с учетом класса опасности, а также суммации биологического действия загрязняющих веществ (ЗВ). Уровень загрязнения воздуха веществами разных классов опасности определяется "приведением" их концентраций, нормированных по ПДК, к концентрациям веществ 3-го класса опасности. Загрязняющие вещества в воздушном бассейне по вероятности их неблагоприятного влияния на здоровье населения делят на 4 класса:
1-й ‑ чрезвычайно опасные;
2-й ‑ высоко опасные;
3-й ‑ умерено опасные;
4-й – малоопасные.
Обычно используются фактические максимально разовые, среднесуточные и среднегодовые ПДК, сравнивая их с фактическими концентрациями ЗВ в атмосфере за последние несколько лет, но не менее, чем за 2 года. Другим важным критерием оценки суммарного загрязнения атмосферного воздуха (различными веществами по среднегодовым концентрациям) является величина комплексного показателя (Р), равная корню квадратному из суммы квадратов концентраций веществ различных классов опасности, нормированных по ПДК и приведенных к концентрациям веществ 3-го класса опасности.
Наиболее общим и информативным показателем загрязнения воздуха является КИЗА ‑ комплексный индекс среднегодового загрязнения атмосферы. Его количественное ранжирование по классу состояния атмосферы приведено в табл. 6.1.
Таблица 6.1. Критерии оценки состояния загрязнения атмосферы по комплексному индексу (КИЗА)
Приведенное ранжирование по классам состояния атмосферы выполнено в соответствии с классификацией уровней загрязнения по четырехбалльной шкале, где:
Класс «нормы» соответствует уровню загрязнения воздуха ниже среднего по городам страны;
Класс «риска» равен среднему уровню;
Класс «кризиса»‑ выше среднего уровня;
Класс «бедствия»‑ значительно выше среднего уровня.
КИЗА обычно применяется для сравнения загрязнения атмосферы различных участков исследуемой территории (городов, районов и т.д.) и для оценки временной (многолетней) тенденции изменения состояния загрязнения атмосферы.
Ресурсный потенциал атмосферы территории определяется её способностью к рассеиванию и выведению примесей, соотношением фактического уровня загрязнения и величиной ПДК. Оценка рассеивающей способности атмосферы основана на величине таких комплексных климатических и метеорологических показателей, как потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) и параметр потребления воздуха (ПВ). Эти характеристики определяют особенности формирования уровней загрязнения в зависимости от метеоусловий, способствующих накоплению и выведению примеси из атмосферы.
ПЗА‑ комплексная характеристика повторяемости метеорологических условий, неблагоприятных для рассеивания примеси в воздушном бассейне. В России выделены 5 классов ПЗА, характерных для городских условий, в зависимости от повторяемости приземных инверсий и застоев слабых ветров и продолжительности туманов. Параметр потребления воздуха (ПВ) представляет собой объем чистого воздуха, необходимый для разбавления выбросов ЗВ до уровня средней допустимой концентрации. Этот параметр особенно важен при управлении качеством воздушной среды в случае установления природопользователям режима коллективной ответственности (принцип «пузыря») при рыночных отношениях. На основе данного параметра объем выбросов устанавливается для целого региона, а уже затем находящиеся на его территории предприятия совместно находят наиболее выгодный для них способ обеспечить этот объем, в т.ч. через торговлю правами на загрязнение.
Оценка ресурсного потенциала атмосферы проводится с учетом гигиенического обоснования комфортности климата территории, возможности использования территории в рекреационных и селитебных целях. Важной исходной составляющей при этой оценке является физиолого-гигиеническая классификация погод (т.е. сочетания таких метеофакторов как температура и влажность воздуха, солнечная радиация и др.) холодного и теплого периодов года. В качестве критерия для оценки оптимального размещения источников загрязнения атмосферы и селитебных территорий используется величина резерва(дефицита) рассеивающих свойств атмосферного воздуха (ВР).
Атмосферный воздух принято рассматривать в качестве начального звена в цепочке загрязнений природных сред и объектов. Почвы и поверхностные воды могут являться косвенным показателем её загрязнения, а в отдельных случаях, наоборот ‑ быть источниками вторичного загрязнения атмосферы. Это определяет необходимость помимо оценки загрязнения непосредственно воздушного бассейна учитывать возможные последствия взаимовлияния атмосферы и сопредельных сред и получения интегральной («смешанной»‑ косвенно-прямой) оценки состояния атмосферы.
Косвенными показателями оценки загрязненности атмосферы является интенсивность поступления атмосферной примеси в результате сухого осаждения на почвенный покров и водные объекты, а также в результате вымывания её атмосферными осадками. Критерием этой оценки служит величина допустимых и критических нагрузок, выраженных в единицах плотности выпадений с учетом временного интервала (длительности) их поступления. Группой экспертов северо-европейских стран рекомендованы следующие критические нагрузки для кислых лесных почв, поверхностных и грунтовых вод (с учетом совокупности химических изменений и биологических эффектов для этих сред):
Для соединений серы 0,2-0,4 гSкв.м год;
Для соединений азота 1-2 гNкв.м год.
Завершающим этапом комплексной оценки состояния загрязнения атмосферного воздуха является анализ тенденций динамики техногенных процессов и оценка возможных негативных их последствий в краткосрочном и долгосрочном аспекте (перспективе) на локальном и региональном уровнях. При анализе пространственных особенностей и временной динамики последствий воздействия загрязнения атмосферы на здоровье населения и состояние экосистем применяется метод картографирования (в последнее время ‑ построения ГИС) с использованием набора картографических материалов, характеризующих природные условия региона, включая наличие особо охраняемых (заповедных и др.) территорий.
По мнению Л.И. Болтневой, оптимальная система компонентов (элементов) интегральной (комплексной) оценки состояния атмосферы должны включать:
Оценки уровня загрязнения с санитарно-гигиенических позиций (ПДК);
Оценки ресурсного потенциала атмосферы (ПЗА и ПВ);
Оценки степени влияния на определенные среды (почвенно-растительный и снеговой покров, воды);
Тенденции и интенсивности (скорости) процессов антропогенного развития - технической системы для выявления краткосрочных и долгосрочных эффектов воздействия;
Определения пространственного и временного масштабов возможных негативных последствий антропогенного воздействия.
Учитывая всё вышеуказанное, при обосновании и оценке воздействия на атмосферу Регламентом проведения ГЭЭ рекомендуется рассматривать следующее.
1. Характеристика существующего и прогнозируемого загрязнения атмосферного воздуха. Должен проводиться расчет и анализ ожидаемого загрязнения атмосферного воздуха после ввода проектируемого объекта в эксплуатацию на границе СЗЗ, в жилой зоне, на особо охраняемых и др. природных территориях и объектах, находящихся в зоне влияния данного объекта.
2. Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе.
3. Параметры источников выбросов загрязняющих веществ, количественные и качественные показатели выбросов вредных веществ в атмосферный воздух при установленных (нормальных) условиях эксплуатации предприятия и максимальной загрузке оборудования.
4. Обоснование данных о выбросах ЗВ должно в т.ч. содержать перечень мероприятий по предотвращению и снижению выбросов вредных веществ в атмосферу и оценку степени соответствия применяемых процессов, технологического и пылегазоочистного оборудования передовому уровню.
5. Характеристика возможных залповых выбросов.
6. Перечень загрязняющих веществ и групп веществ, обладающих суммирующим вредным действием.
7. Предложения по установлению нормативов предельно допустимых выбросов.
8. Дополнительные мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с целью достижения нормативов ПДВ и оценка степени их соответствия передовому научно-техническому уровню.
9. Обоснование принятых размеров СЗЗ (с учетом розы ветров).
10. Перечень возможных аварий: при нарушении технологического режима; при стихийных бедствиях.
11. Анализ масштабов возможных аварий, мероприятия по предотвращению аварийных ситуаций и ликвидации их последствий.
12. Оценка последствий аварийного загрязнения атмосферного воздуха для человека и ОС.
13. Мероприятия по регулированию выбросов вредных веществ в атмосферный воздух в периоды аномально неблагоприятных метеорологических условий.
14. Организация контроля за загрязнением атмосферного воздуха.
15. Объем природоохранных мероприятий и оценка стоимости капитальных вложений на компенсационные мероприятия и меры по защите атмосферного воздуха от загрязнений, в том числе при авариях и неблагоприятных метеоусловиях.
На правах рукописи
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В УСЛОВИЯХ
СОВРЕМЕННОГО ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
(НА ПРИМЕРЕ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ)
диссертации на соискание ученой степени
кандидата географических наук
Астрахань – 2011
Работа выполнена на кафедре природопользования и землеустройства
Астраханского государственного университета
Научный руководитель:
Научный консультант:
доктор биологических наук, профессор
Официальные оппоненты:
доктор географических наук, профессор
кандидат географических наук, доцент
Ведущая организация:
E-mail: *****@***ru
Ученый секретарь диссертационного
совета, кандидат географических наук,
Общая характеристика работы
Актуальность исследования. В течение последних двухсот лет в изменении состава атмосферы всё большую роль наряду с природными факторами приобретает фактор антропогенный, связанный с поступлением в атмосферу побочных продуктов промышленного производства, сельского хозяйства и жизнедеятельности человека. В некоторых случаях это влияние становится настолько заметным, что нарушает установившиеся природные биогеохимические циклы.
Увеличение выбросов вредных веществ в атмосферу городов и населенных пунктов, которое неизбежно является опасным спутником возрастающего уровня производственной деятельности, потребовало развития исследований в области загрязнения воздуха. Человечество постоянно испытывает на себе негативные последствия антропогенной деятельности, что отражается на здоровье нации, на благосостоянии населения и на репродуктивной функции. Проблема охраны и восстановления окружающей среды на данный момент является основной из важнейших задач.
Рост индустрии, превращение городов в крупные мегаполисы, наращивание автомобильного парка влекут за собой формирование критического уровня состояния воздушного бассейна. Часть ингредиентов, поступающих в воздух, подвержены эффекту суммации, часть способна накапливаться в почве и воде, а затем, опосредованно оказывать неблагоприятное воздействие на все живые существа.
В решении данного вопроса неоспоримое преимущество принадлежит аналитическому моделированию, которое позволяет учесть орографические, и климатические особенности того или иного региона, выбрать оптимальные условия для работы промышленных объектов, правильно и обосновано сформулировать рекомендации по принятию мер, направленных на улучшение экологической обстановки.
Особый интерес при этом представляет разработка Астраханского газоконденсатного месторождения, где сформировался мощный природно-техногенный комплекс, который оказывает значительное техногенное воздействие на природную среду района.
В связи с этим важнейшей проблемой является изучение закономерностей формирования экологических функций атмосферы в регионах расположения крупнейших газо-химических комплексов и возрастающие требования к снижению этого негативного влияния, которые определяют подход к разработке системы мониторинга и определению приоритетов экологической опасности техногенного воздействия.
Объектом исследования является состояние атмосферного воздуха в пределах санитарно-защитной зоны Астраханского газоконденсатного комплекса (АГК), расположенного на крупнейшем газоконденсатном месторождении, характеризирующемся содержанием сероводорода до 25 %.
Предмет исследования – выявление изменений качества атмосферного воздуха при различных метеорологических условиях в результате воздействия предприятия газоперерабатывающей промышленности.
Цель работы выявление особенностей накопления и распространения кислотообразующих соединений в приземном слое атмосферы в техногенных условиях работы Астраханского газоперерабатывающего комплекса.
В соответствии с поставленной целью в работе ставились и решались следующие задачи :
· проанализировать становление и развитие гидрометеорологической сети наблюдений в Астраханском регионе;
· исследовать особенности влияния метеорологических условий Астраханской области на формирование примесей в приземном слое атмосферы;
· проанализировать динамику накопления и рассеивания содержания серо - и азотосодержащих соединений в приземном слое атмосферы в пределах санитарно-защитной зоны Астраханского газоперерабатывающего комплекса (СЗЗ АГК);
· разработать базу данных по содержанию концентраций серо - и азотосодержащих соединений для лаборатории охраны окружающей среды предприятия добыча Астрахань»;
· предложить систему мероприятий по снижению воздействия Астраханского газового комплекса путем совершенствования принципов и методов экологического мониторинга атмосферного воздуха.
Теоретическая и методологическая основа исследования.
Работа выполнена на основе теоретических и методологических принципов геоэкологического, картографического и геоинформационного анализа, разрабатываемых в исследованиях, , и др.
При изучении степени техногенного загрязнения атмосферного воздуха Астраханской области применялся следующий комплекс методов: статистическая обработка многолетних климатических данных, данных с постов слежения за состоянием атмосферного воздуха; вероятностно-статистические - при установлении корреляционных зависимостей; компьютерное моделирование зон распространения загрязняющих веществ от промышленных источников; графико-построительные - при совмещение модельных результатов и схем территории исследования.
Фактический материал. Материалом для исследования послужили архивные документы ГУ «Астраханский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды», Отчеты лаборатории охраны окружающей среды добыча Астрахань», Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Астраханской области, Министерства промышленности и природных ресурсов Астраханской области, а также материалы к Государственному докладу о состоянии природной среды РФ по Астраханской области и личные полевые и лабораторные исследования автора (гг.).
Научная новизна работы заключается в следующих положениях:
· проведен историко-географический анализ становления и развития гидрометеорологической сети наблюдений на территории Нижнего Поволжья;
· оценено влияние газообразных выбросов (SO2, NO2, H2S) на состояние приземного слоя атмосферы санитарно-защитной зоны Астраханского газового комплекса;
· проанализирована сезонная изменчивость уровней содержания серо - и азотосодержащих веществ в приземном слое атмосферы;
· выполнено геоинформационное картирование распространения азото - и серосодержащих соединений на территории санитарно-защитной зоны Астраханского газового комплекса в современных условиях и в условиях возможного превышения концентраций содержания серо - и азотосодержащих веществ в случае увеличения объемов работы предприятия;
· рассмотрены пути оптимизации негативного воздействия предприятия на окружающую среду санитарно-защитной зоны в связи с увеличением объемов добычи и переработки природного газа.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Оценка современного состояния атмосферного воздуха Астраханской области в условиях современного техногенного воздействия и выделение структуры и динамики проявления влияния газообразных выбросов (SO2, NO2, H2S) на состояние атмосферы на территории санитарно-защитной зоны Астраханского газового комплекса.
2. Проявление сезонной изменчивости уровней содержания серо - и азотосодержащих веществ в воздушной среде, отражающих динамику значений и определяющих закономерности проявления изменений состояния воздушной среды.
3. Создание картографической модели распространения азото - и серосодержащих соединений на территории исследования, определяющей зоны, подверженные наибольшему влиянию загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха.
Теоретическое и практическое значение работы
Основные положения работы служат научным обоснованием при разработке и корректировке генерального плана-схемы развития предприятия Астраханского газового комплекса, которые позволят более эффективно прогнозировать воздействие Астраханского газового комплекса на окружающую среду и здоровье населения, создании базы данных концентраций загрязняющих веществ приземного слоя атмосферы санитарно-защитной зоны комплекса. Данные, полученные в результате полевых и лабораторных исследований, дают возможность определить общие тенденции и динамику изменения воздушной среды.
Материал диссертационного исследования использовался автором при разработке рабочих программ и лекционных курсов по дисциплинам «Геоэкология», «Экологический мониторинг» и «Основы природопользования» в Астраханском государственном университете.
Апробация работы и публикации. Основные положения и данные, полученные в ходе исследования и докладывались на Международных, Межрегиональных и Всероссийских научно-практических конференциях: VIII Международная конференция «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2005), Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы охраны биоресурсов Волго-Каспийского бассейна: междисциплинарный подход» (Астрахань, 2007), «Эколого-биологические проблемы бассейна внутреннего стока Евразии» (Астрахань, 2008), «Первый Международный научно-практический семинар, посвященный 450-летию г. Астрахань» (Астрахань, 2008), «Туризм и рекреация: методические подходы и практические решения» (Астрахань, 2008), III Научно-техническая конференция молодых работников и специалистов добыча Астрахань» (Астрахань, 2009), Международная научная конференция «Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2010» (Астрахань, 2010).
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы (175 наименований) и приложений. Объем работы 143 страниц машинопечатного текста. Работа включает 34 рисунка и 36 таблиц.
Основное содержание работы
Во введении обосновывается актуальность исследования, определяется его объект и предмет, цель и задачи, теоретическая и методологическая основа, формулируются положения, выносимые на защиту, раскрываются научная новизна исследования, его практическая значимость, приводятся сведения об апробации и структуре работы.
В первой главе «История изучения и развитие гидрометеорологической региональной сети наблюдений» обобщен материал об истории изучения и исследования атмосферного воздуха, развитии гидрометеорологической сети наблюдений на территории Нижнего Поволжья (табл. 1).
Таблица 1
Развитие гидрометеорологической сети наблюдений на территории
Астраханского региона
Этапы формирования и развития
Основные события, связанные с развитием гидрометеорологической сети наблюдений на территории Астраханского региона
Начало метеорологических наблюдений в г. Астрахани с 1772 года. Гидрометеорологические наблюдения в Астраханской губернии и на Северном Каспии расширялись, в связи с развитием судоходства, проведением изыскательных работ для строительства судоходного канала через мелководное взморье и железной дороги Саратов-Астрахань.
(конец ΧIΧ – начало ΧΧ вв.)
Начало метеорологических наблюдений в Ахтубинске и
Новониколаевке (1891 г.), Досанге (1916 г.), создание четырех гидрологических постов.
Образование метеорологических станций Харабали (1921 г.), Капустин Яр (1925 г.), Лиман (1932 г.). Создание Астраханского отделения гидрометслужбы (1936 г.) Преобразование Астраханского отделения гидрометеослужбы в Астраханское бюро погоды (1941 г.). Преобразование устьевой станции в Астраханскую гидрологическую (1943 г.), в гидрометеорологическую станцию (1945 г.).
Проведение обширных агрометеорологических наблюдений на 10 подразделениях – трех станциях и семи постах (1950 г.). Передача Астраханского гидрометбюро Северо-Кавказскому управлению гидрометеослужбы (1956 г.). Образование Астраханской гидрометеорологической обсерватории (1959 г.). Изучение химического загрязнения вод Нижней Волги и Северного Каспия. Развитие системы радиационных наблюдений. Организация фонового мониторинга (1986 г.). Увеличение перечня определяемых ингредиентов – формальдегида (1981 г.), окиси азота (1982 г.).
(1990 г. и по настоящее время)
Образование Астраханского центра гидрометеорологической службы (АЦГМС) (1992 г.). Уменьшение количества метеорологических станций на территории области. Образование метеорологических станций на промышленных комплексах (добыча Астрахань»), организация метеорологических наблюдений учреждениями государственного значения (ФГУ «Каспийская Флотилия»).
Во второй главе рассмотрены климатические особенности Астраханской области, приведена характеристика радиационного и температурного режимов, циркуляционных характеристик, атмосферных осадков. Рассматривается процесс влияния метеорологических условий на распространение примесей в атмосферном воздухе и методология контроля атмосферного воздуха на исследуемой территории.
Рис. 1. Проявление климатических явлений на территории Астраханской области
(по Колчину Е. А, 2011, с дополнениями автора)
В целом климат Астраханской области один из самых засушливых и континентальных на всей территории России, с высокими температурами летом, низкими - зимой, большими годовыми и летними суточными амплитудами температуры воздуха, малым количеством осадков и большой испаряемостью (рис.1).
На территории области средняя годовая температура воздуха равна +9,4 °С, на севере +8,3°С, на юге +10,2 °С. Продолжительность теплого периода с температурой воздуха выше 0 °С по Астраханской области составляет 235 – 260 дней. Амплитуда годового хода температур воздуха достигает 75 °С. Общий приход суммарной солнечной радиации в среднем за год составляет 5164 МДж/м2. Продолжительность солнечного сияния в Астрахани за год достигает 2682 часов. На территории области за год выпадает от 180-200 мм осадков на юге, до 280-290 мм на севере.
Роза ветров, отображенная на рис.2 показывает преобладающие направления ветров на исследуемой территории: восточных и западных направлений. В районе расположения Астраханского газового комплекса скорость ветра больше, чем в районе г. Астрахани. Объясняется это тем, что район расположен в вытянутой депрессии вдоль господствующих ветров, на границе с территорией Казахстана, что способствует усилению скорости ветра.
Рис. 2. Анализ сезонных показателей «розы ветров»
в районе АГКМ
Особенности климата способствуют формированию условий распространения примесей в атмосферном воздухе. Мониторинговые наблюдения на точках отбора проб атмосферного воздуха АГПЗ проводятся за 17 ингредиентами (примесями): пыли, диоксида серы, диоксида азота, аэрозолей растворимых сульфатов, сероводорода, оксида углерода, суммарного органического углерода, метана, сероуглерода, бензола, ксилолов, толуола, этилбензола, метилмеркаптана на стационарных, маршрутных и передвижных постах (рис.3.).
Рис. 3. Карта-схема расположения точек отбора проб атмосферного воздуха
На территории Астраханской области, в том числе на территории Астраханского газоконденсатного месторождения выделены ареалы проявления синоптических процессов, способствующих накоплению вредных примесей в нижних слоях атмосферы: 1. антициклональное, над центром Европейской территории России или влияние над территорией Астраханской области; 2. юго-западная периферия Сибирского антициклона; 3. циклональная деятельность над территорией Астраханской области.
Это приводит к увеличению барических градиентов и усилению юго-восточного ветра до штормовых значений, что способствует возникновению пыльных бурь и увеличению концентрации пыли в приземном слое (Бухарицын, 1990, Чертов, 1996, Голованова, 1997, Андрианов, 2004).
В третьей главе «Экологическое состояние атмосферного воздуха в Астраханской области» проведен анализ современного состояния воздушной среды. Рассмотрена динамика и количество суммарных выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду Астраханской области по отраслям промышленности от стационарных источников. Рассмотрены основные и специфические компоненты выбросов загрязняющих веществ атмосферу Астраханской области.
Анализ воздействия отраслей экономики области на атмосферный воздух проводился по материалам, предоставленным Астраханским областным комитетом государственной статистики и представлен в таблице 2.
Таблица 2
Динамика выбросов вредных веществ в атмосферный воздух
по области по отраслям промышленности
Наименование отраслей
Фактический выброс загрязняющих веществ (тыс. т./год)
Разрешенный выброс загрязняющих веществ (тыс. т/год)
Топливная
Энергетика
Нефтехимическая промышленность
Машиностроение
Рыбная промышленность
Сельское хозяйство
Транспорт
Выбросы за гг. перечисленных отраслей хозяйства составляют 91,6% от общего количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников области.
Наиболее крупными загрязнителями атмосферного воздуха являются предприятия топливно-энергетического комплекса 80,1% от общего количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников области. В этот комплекс входят наиболее крупные предприятия Астраханской области, такие как добыча Астрахань», ТЭЦ-2, ГРЭС, компрессорные станции, нефтегазораспределительные станции и др.
Доля воздействия на атмосферный воздух передвижных источников загрязнения (автотранспорт) составила 17,2% от общего валового выброса загрязняющих веществ в Астраханской области.
Из представленных диаграмм фактического выброса загрязняющих веществ за 2007 и 2010 годы можно отметить увеличение выбросов от энергетики, топливной, химической и нефтехимической промышленностям и составляет более 90% от общего количества выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников области. Доля выбросов сельского хозяйства, пищевой и рыбной промышленностей области составляет более 5,1%, доля транспорта – 3,1%, остальное приходится на долю машиностроения – менее 2% (рис.4).
2007 год (%) 2010 год (%)
Рис. 4. Фактический выброс загрязняющих веществ (тыс. т./год)
за 2007 и 2010 годы
Отличительной чертой загрязнения атмосферы Астраханской промагломерации является расширенная номенклатура специфических загрязняющих веществ. Из специфических ингредиентов, идентифицированных при наблюдении и статистическом учете, по массе преобладают насыщенные углеводороды (метан, бутан, гексан), сероводород, ароматические углеводороды (бензол, ксенол, толуол), сажа, фосфогипс, аммиакацетон , метиловый спирт. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу по г. Астрахани за 2009 год представлены на рисунке 5.
Рис. 5. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по г. Астрахани по
стационарным источникам (тыс. т/год).
Современными доминантами в структуре выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух являются диоксид серы и оксид углерода. Основная масса выбросов загрязняющих веществ (86-88% от общей массы выбросов в целом по области, в том числе 88-90% - жидких и газообразных) приходится на Астраханскую промышленную агломерацию (Красноярский район, где локализована добыча и переработка природного газа), в том числе около 6% всех промышленных выбросов сосредоточивается непосредственно в г. Астрахани.
В четвертой главе «Оценка наблюдения за состоянием загрязнения приземного слоя атмосферы в районе Астраханского газового комплекса» проведена оценка степени влияния Астраханского газового комплекса на окружающую природную территорию в пределах санитарно-защитной зоны.
Месторождение почти полностью находится на территории Астраханской области. И только лишь небольшая по площади его восточная часть располагается на территории Казахстана (рис.6.).
Рис. 6. Схема расположения разрабатываемых и перспективных
газоконденсатных месторождений (по Андрианову, 2004)
Одной из основных государственных задач регионов является создание гарантий безопасности проживания и деятельности населения в них. Составной частью общегосударственных мероприятий является организация защиты окружающей среды и населения от негативного воздействия.
Выделение загрязняющих веществ в атмосферу происходит на всех этапах технологического процесса при переработке газа и конденсата. В то же время не исключаются периодические, залповые выбросы при аварийных ситуациях, остановках технологического процесса, ремонтных работах , пуско-наладочных операциях и выводах процесса на режим.
В атмосферу могут поступать загрязняющие вещества, выделяющиеся из целевых продуктов в процессе их получения, хранения, отгрузки (Н2S, SО2, СО, NOх, углеводороды предельные и ароматические, пыль серы и т. д.): из используемых реагентов (пары метанола, амины и др.); продукты сжигания газа на факелах; от сжигания топлива на вспомогательных объектах (котельная, автомобильная техника и т. д.). Все организованные источники выбросов вредных веществ на АГК по технологическому признаку объединены в 8 групп: трубы установок получения серы; трубы технологических печей и подогревателей; дымовая труба котельной; факелы; вентиляционные выбросы; резервуарный парк; погрузка серы.
Помимо организованных источников выбросов, небольшое количество загрязняющих веществ выбрасывается в атмосферу от «неорганизованных» источников: газовыделение через неплотности сальников арматуры и насосов; неплотности на трубопроводах и оборудовании; пробоотборные устройства в ходе отбора проб; с открытых сооружений на системах канализаций ; с градирен и другого оборудования; выделение сероводорода и диоксида серы при наливе на «Карты» и застывании комовой серы; выбросов серной пыли при разработке штабелей и погрузке; дыхание резервуаров с нефтепродуктами; испарение углеводородов в нефтелавушках, отстойниках и других сантехнических сооружениях. Степень загрязнения атмосферного воздуха в районах расположения газоперерабатывающего завода определяется производственной мощностью предприятия, особенностями технологических схем и проектных решений, герметичности оборудования и коммуникаций, качеством и культурой эксплуатации действующих установок.
Валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников добыча Астрахань» за 2010 год составили 105,0 тыс. т, что меньше нормативно-разрешенных объемов на 20,0 тыс. т, но на 8,9 тыс. т больше уровня 2009 года из-за роста объемов производства и некоторого изменения содержания компонентов в перерабатываемом сырье (рис.7).
Рис. 7. Объемы добычи и переработки газа АГПЗ в млрд. м3
Наметившаяся с 2006 года тенденция роста содержания сероводорода, сернистого ангидрида и диоксида азота в атмосферном воздухе на границе СЗЗ АГК и прилегающих к ней населенных пунктов сохранилась в настоящее время (по содержанию сероводорода, сернистого ангидрида), что требует выяснения причин происходящего и выработки адекватных корректирующих действий для обеспечения экологических возможностей роста объемов производства и развития АГК с соблюдением критериев 5 км СЗЗ (рис. 8 а, б, в).
Рис. 8. Уровни загрязнения атмосферы населенных пунктов
а) сероводородом, б) диоксидом серы, в) диоксидом азота
В пятой главе «Динамика объемов добычи и переработки газа и содержание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе»проанализированы причины роста содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в районе Астраханского газового комплекса. Тенденция к росту концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе близлежащих населенных пунктов, без явных различий по отдельным поселкам объясняются повышением концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (рис. 9). Возможные причины повышения концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов, на границе санитарно-защитной зоны и при подфакельных наблюдениях связывались как с общим ростом производства на комплексе, так и повышением фоновых концентраций за счет деятельности сторонних организаций и в санитарно-защитной зоне и в зоне воздействия комплекса (транспорт, пропарочные станции и ст. Аксарайская Приволжской ж/д, геологоразведочные работы и пр.). Данное положение подтверждалось тем обстоятельством, что, несмотря на снижение в 2006 году, по сравнению с 2005 годом, выбросов загрязняющих веществ в пределах санитарно-защитной зоны от источников Астраханского газового комплекса в основном за счет снижения выбросов оксида углерода и сернистого ангидрида, образующихся от работы установок получения серы газоперерабатывающего завода, фактические концентрации данных загрязнителей в атмосферном воздухе выросли.
Отмечен также тот факт, что автоматизированные пункты контроля загрязнения атмосферного воздуха расположенные в п. Досанг, Комсомольский, Аксарайский регистрировали повышенные концентрации диоксида серы и диоксида азота при ветрах: западного – северо-северо-западного направлений, исключающий воздействие Астраханского газового комплекса. Так же было отмечено, что по сравнению с 2004 годом, в годах в 2,7 раза снизилось количество ветров со скоростями 2-3 и 4-7 м/с, а повторяемость ветров с минимальными скоростями возросла до 50%.
Рис. 9. Динамика объемов добычи и переработки газа и содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе
Увеличение содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в 2007 году связано:
С увеличением количества выполненных операций по интенсификации скважин (2006 г. – 40 скв./операций, 2007 г. – 45 скв./операций), по их капитальному ремонту (2006 г. – 4 скв./операций, 2007 г. – 14 скв./операций);
С увеличением валового выброса ГПЗ за счет возрастания концентрации оксида углерода и сернистого ангидрида в дымовых газах, образующихся от работы установок получения серы.
Незначительное снижение содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в 2009 году может быть связано со снижением выработки товарной продукции (нефтепродукты, сера), а также с уменьшением объемов выбросов от сжигания пластового газа при отдувках скважин (сожжено в 2008 г. – 486 тыс. м3, тогда как в 2007 г. – 543 тыс. м3).
Среднегодовые и максимальные концентрации диоксида азота незначительно возросли, концентрации сероводорода по сравнению с 2007 годом, на протяжении гг., практически не изменились, диоксида серы снизились. Наиболее значимое снижение отмечено по максимальным концентрациям диоксида серы, регистрируемым в атмосферном воздухе: практически вдвое. Относительно 2007 года, в 2008 году отмечено снижение среднегодовых концентраций диоксида серы и сероводорода в атмосферном воздухе при подфакельных наблюдениях на 29% и 9% соответственно. Концентрации диоксида азота при подфакельных наблюдениях в 2008 году практически не изменились. Уменьшение содержания диоксида серы и сероводорода в атмосферном воздухе в 2009 году вероятнее всего связано с уменьшением объемов выбросов загрязняющих веществ в связи со снижением производительности АГК на 21 % от проектной (рис. 10).
Рис. 10. Динамика объемов выбросов сероводорода и
Рис. 11. Динамика объемов выбросов диоксида серы и
Увеличение выбросов сероводорода связано с включением дополнительных источников выбросов по данным инвентаризации (ранее не учтенных) и изменением методического подхода расчета выбросов в проекте ПДВ.
Изменения выбросов диоксида серы в основном связано с изменениями концентрации сернистого ангидрида в дымовых газах, образующихся от работы установок получения серы ГПЗ (рис. 11).
Снижение выбросов диоксида азота произошло за счет выхода в 2005 г. из состава предприятия управления железнодорожного транспорта (УЖДТ) и в 2006 г узловой и заводской котельных в ЮФ (рис. 12).
Рис. 12. Динамика объемов выбросов диоксида азота и
Рост уровня загрязнения атмосферного воздуха на границе санитарно-защитной зоны Астраханского газового комплекса и прилегающих населенных пунктах носит комплексный характер и обусловлен влиянием различных источников выбросов загрязняющих веществ.
Возможная причина повышения концентраций загрязняющих веществ на границе санитарно-защитной зоны Астраханского газового комплекса и прилегающих населенных пунктах связана как с общим ростом производства на комплексе, так и с деятельностью других дочерних обществ (ЮФ, АФ, Филиал «Астраханьбурение бурение», АУИРС подземремонт Оренбург» и др.) и сторонних организаций в СЗЗ и в зоне воздействия комплекса (транспорт, пропарочные станции и ст. Аксарайская Приволжской ж/д и др.).
В связи с дальнейшим развитием Астраханского газового комплекса на территории Астраханской области и неблагоприятными эколого-географическими условиями было рассмотрено несколько вариантов развития Астраханского газового комплекса при увеличении добычи и переработке углеводородного сырья.
На существующей площадке дальнейшее увеличение и переработка невозможны, в связи с высоким содержанием загрязняющих веществ на границе санитарно-защитной зоны и близким расположением населенных пунктов. Поэтому предложен вариант увеличения добычи и переработки отсепарированного газа за счет освоения удаленных структур Астраханского месторождения на севере и востоке.
Для контроля за состоянием окружающей природной среды будет необходимым создать систему экологического мониторинга, которая охватывала бы значительную часть дополнительной территории, где будет вестись добыча и переработка сырья.
Выводы
1. На территории Астраханской области основные воздействия на окружающую среду оказывают увеличивающиеся техногенные атмосферные выбросы от Астраханского газового комплекса. Наиболее значимыми ингредиентами выбросов являются диоксид серы, сероводород, окись углерода, окислы азота, серная пыль, углеводороды, микроэлементы, меркаптаны, аммиак, сажа. Важное значение имеют также полициклические ароматические углеводороды тип бенз(а)пирена.
2. Продолжен и осуществлен мониторинг наблюдений за состоянием окружающей среды в условиях нарастания техногенной нагрузки на атмосферу в зоне влияния деятельности Астраханского газового комплекса.
3. При исследовании сезонной динамики изменчивости поллютантов воздушной среде в летний период показало увеличение концентраций диоксида азота и сероводорода, в связи с неблагоприятными метеорологическими условиями (НМУ) (снижение скорости ветра) и повышение фоновых концентраций данных ингредиентов.
4. Разработана база данных по содержанию азото-и серосодержащих концентраций в сезонном аспекте в пределах санитарно-защитной зоны и близлежащих населенных пунктах. Построены картографические модели распространения изучаемых веществ и выявлены ареалы наибольшего загрязнения атмосферного воздуха.
5. При дальнейшем увеличении объемов добычи и переработки газового конденсата, предлагаем избрать второй и третий варианты развития, согласно «Генеральной схеме…до 2020 года » с рассредоточением потоков загрязнений в Северной и восточной частях АГКМ.
1. Горбунова, экологического контроля и мониторинга в Астраханской области [Текст] / , // Вестник Московского государственного университета. - «Естественные науки». - Москва. – 2009. – Вып. 4. - С. 188-192.
2. Горбунова, оценка атмосферного воздуха санитарно-защитной зоны промышленного комплекса Астраханской области [Текст] / , // Вестник Московского государственного университета.- «Естественные науки». – Москва - 2010. – Вып.1.- С. 92-97.
3. Горбунова, наблюдений и контроля за состоянием качества приземного слоя атмосферного воздуха химическими лабораториями Астраханской области [Текст] , // Геология, география и глобальная энергия. / – АстраханьВып. 1. - С. 85-90.
Монографии:
4. Насибулина, экологические проблемы урбанизированных территорий в условиях техногенного воздействия [Текст]: , , . // Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2008. – 156 с.
5. Баранова, оценка состояния окружающей среды Красноярского района Астраханской области [Текст]: , , . – Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2009. – 127 с.
6. Горбунова, экологической ситуации в Красноярском районе Астраханской области посредством социологического опроса населения [Текст] / // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря: материалы VIII Международной конференции. 11-12 октября 2005 г. – Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2005. - С. 182-184.
7. Горбунова, загрязнение атмосферных осадков [Текст] / // Современные проблемы экологии и экологической безопасности юга России. – Астрахань: Изд-во: , 2006. - С. 81-86.
8. Горбунова, окружающей среды и оценка воздействия подземных хранилищ предприятия «Астраханьгазпром» на природную среду [Текст] / // Новые химические технологии: производство и применение: сборник статей IX Международной научно-практической конференции.– Пенза, 2007. - С. 118-120.
9. Горбунова, опрос как метод оценки экологической ситуации в Красноярском районе Астраханской области [Текст] / // Экономика природопользования и природоохраны: сборник статей X Международной научно-практической конференции. – Пенза, 2007. - С. 26-28.
10. Горбунова, аспекты охраны атмосферного воздуха [Текст] / , //Актуальные проблемы охраны биоресурсов Волго-Каспийского бассейна: междисциплинарный подход. – Астрахань, 2007. - С. 58-61.
11. Горбунова, состояние территории Астраханской области и использование природных ресурсов Каспийского моря. // Современные проблемы геоэкологии горных территорий: Материалы II Международной научно-практической конференции. – Горно-Алтайск: РИО Горно-Алтайского госуниверситета, 2007. - С. 181-184.
12. Горбунова, Астраханского газоперерабатывающего завода на атмосферный воздух [Текст] / // Проблемы и стратегия сохранения аридных экосистем Российской Федерации: сб. науч. ст./ М-во природ. ресурсов РФ, Гос. природ. заповедник «Богдинско-Баскунчакский»; – Ахтубинск: Царицын, 2007. - С. 106-107.
13. Горбунова, предприятия «Астраханьгазпром» на охраняемые природные территории [Текст] / // Проблемы и стратегия сохранения аридных экосистем Российской Федерации: сб. науч. ст./ М-во природ. ресурсов РФ, Гос. природ. заповедник «Богдинско-Баскунчакский»; – Ахтубинск: Царицын, 2007. - С. 108-109.
14. Горбунова, последствия загрязнения воздуха в России и состояние здоровья населения [Текст] / // Вузовская наука – региону: Материалы VI Всероссийской научно-технической конференции. – Вологда, 2008. - С. 10-15.
15. Горбунова, как фактор влияния на состояние атмосферного воздуха в Астраханской области [Текст] / // Туризм и рекреация: методические подходы и практические решения: материалы Первого Международного научно-практического семинара, посвященного 450-летию г. Астрахани. 15-16 мая 2008 г.– Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2008. - С. 120-122.
16. Горбунова, экологического контроля и мониторинга в Астраханской области (на примере ряда предприятий Астраханской области) [Текст] / , . // Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий: материалы Второй научно-практической конференции студентов, аспирантов, преподавателей и научных сотрудников, посвященной 10-летию кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности АГУ. 26-27 мая 2008 г. – Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2008. - С. 17-20.
17. Горбунова, отрасли промышленности Астраханской области, влияющие на состояние атмосферного воздуха [Текст] / // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря и водоемов внутреннего стока Евразии (г. Астрахань, 25-30 апреля 2008 г.): материалы Х Международной научной конференции, посвященной 450-летию Астрахани / Астраханский государственный университет. – Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2008. - С. 329-330.
18. Горбунова, -правовые аспекты в области охраны окружающей среды [Текст] / , . // Экологическая безопасность регионов России и риск от техногенных аварий и катастроф: материалы VIII Международной научно-практической конференции. – Пенза, 2008. - С.11-13.
19. Горбунова, контроль и мониторинг в Астраханской области [Текст] / , // Альманах современной науки и образования. - №5: Медицина, химия, ветеринарные науки, фармацевтические науки, биологические науки, сельскохозяйственные науки, науки о земле и методика их преподавания. – Тамбов: «Грамота», 2008. - С.12-15.
20. Горбунова, атмосферного воздуха Российской Федерации и экологические аспекты его охраны [Текст]: учебное пособие / , . // - Москва: Изд-во «МОЗАИКА», 2009. – 92 с.
____________________________________________________
Подписано в печать 22.03.11
Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times.
Усл. печ. л. 1,0. Тираж. 100 экз. Заказ № 000.
Отпечатано в «ПолиграфКом»,
г. Астрахань, пл. Дж. Рида, 1.
Автоматизированные системы наблюдения и контроля за атмосферным воздухом
Характерные признаки состояния погоды
| Шифр | Состояние погоды, атмосферные явления | Характерные признаки |
| Ясно | Нет туч или отдельные тучи закрывают не более 2/10 неба; солнце не закрыто00 | |
| Переменная облачность00 | Тучи закрывают менее 8/10 неба; солнце время от времени закрывается тучами | |
| Мгла | Помутнение воздуха за счет взвешенных частичек пыли, дыма, гари. Воздух имеет синий оттенок. 00 | |
| ----------- | Слабое помутнение атмосферы за счет перенасыщения воздуха влагой. Воздух имеет сероватый оттенок, горизонтальная видимость более 1 км. | |
| Дождь | Осадки в виде мелких капель; их падение на землю невидимо для глаза00 | |
| Мряка | Землю не водимо для глаза | |
| Пылевая буря | Ухудшение видимости на большой территории из-за пыли, поднятой сильным ветром | |
| Снег | Осадки в виде ледяных кристаллов | |
| Туман | Помутнение атмосферы при горизонтальной видимости менее 1 км. | |
| Пасмурно | Небо покрыто тучами на 8/10 и более, солнце не просвечивает. |
Измерение скорости и направления ветра фиксируют с помощью ветромеров, анемометров, флюгеров и т.д. Давление измеряют с помощью барометров в (Па).
Эти системы предназначены для постоянного контроля за изменяющимися во времени и пространстве характеристиками загрязнениями и метеорологическими параметрами воздушного пространства. В зависимости от характера и объема работ их делят на такие типы:
1. Промышленные системы. Они контролируют выбросы промышленных предприятий, степень загрязнения промышленных площадок и прилегающих к ним территорий. Обычно такие системы функционируют в структуре предприятий;
2. Городские системы. Они предназначены для контролирования уровня загрязнения воздуха города выбросами предприятий, транспорта, для измерения метеопараметров. Системы формируются на двух уровнях. На 1 уровне производят измерение концентрации вредных веществ и некоторых метеопараметров и сохранение этих данных.
На этом уровне определяют: СО – (0 – 160 мг/м 3); SO 3 – (0 – 5мг/м 3); NO 2 , NO и сумму оксидов азота (0 – 7,5 мг/м 3), сумму углеводородов за исключением метана (0 – 45 мг/м 3); О3 – (0 – 0,15 мг/м 3), скорость ветра, направление, температура. Завершается первый уровень передачи данных в центр обработки информации.
На 2 уровне обрабатывают информацию, прогнозируют опасные ситуации.
Систематизация и обобщение результатов дает возможность определить статистические характеристики загрязнения атмосферы, с помощью которых выявляют динамические изменения в загрязнении атмосферы определенным веществом. К таким характеристикам принадлежат:
1. Среднее арифметическое значение концентрации примесей (загрязняющего вещества):
g i – cреднесуточные, среднемесячные, среднегодовые, средние многолетние концентрации загрязняющих веществ, рассчитанные по суммарным данным стационарных, передвижных, подфакельных постов наблюдений;
n – количество разовых концентраций, которые были определены за определенный период.
2. Среднеквадратичное отклонение результатов измерения от среднеарифметического, среднегодовых концентраций на постах от среднегодового и средней многолетней концентрации по городу, разовых концентраций от среднегодовой концентрации по городу (району), разовых (среднесуточных) концентраций от среднемесячной и среднегодовой.
3. Коэффициент вариации показывает на степень изменчивости концентрации примесей (загрязняющего вещества):
g – средняя концентрация.
4. Максимальное значение концентраций примесей вычисляют, выбирая максимальную концентрацию (наибольшее значение) примесей из разовых, среднемесячных, среднесуточных, среднегодовых концентраций с небольшим количеством наблюдений, а также максимально разовую концентрацию по данным подфакельных наблюдений и вычисляют среднюю из максимальных концентраций за год по группе городов по формуле:
где L – количество городов, которые рассматриваются.
5. Максимальную концентрацию примеси с заданной вероятностью ее превышения определяют из допуска логарифмичного нормального распределения концентраций примесей в атмосфере для заданной вероятности ее превышения.
????????????????
6. Индекс загрязнения атмосферы – количественно характеризует уровень загрязнения атмосферы определенной примесью, который учитывает разницу в скорости увеличения степени вредности вещества, приведенного к степени вредности диоксида серы, с ростом превышения ПДК:
???????????????????
где С i – константа, которая принимает значение 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 соответственно, для 1,2,3 и 4 классов опасности вещества и дет возможность привести степень вредности i –го вещества к степени вредности SO 2.
7. Комплексный индекс загрязнения атмосферы города является характеристикой уровня загрязнения атмосферы, который образуется n – веществами, которые присутствуют в атмосфере города (или района города):
Его широко используют для сравнения степени загрязнения атмосферы в городах и регионах.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Экологическая оценка состояния атмосферного воздуха по флуктуирующей асимметрии древесных пород
к.с.-х.н, доцент ГВУЗ «ПГАСА»
Яковишина Татьяна Федоровна
г. Днепропетровск
Диагностика состояния атмосферы методами биоиндикации обуславливается высокой степенью сопряженности растительных сообществ с наличием и концентрацией загрязняющих веществ в атмосферном воздухе при низкой себестоимости исследований. Растения являются очень чувствительными индикаторами, указывающими на наличие загрязнения ранними морфологическими реакциями, как то: изменение окраски листьев, появление некрозов, преждевременное увядание и дефолиация листвы.
Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух по Днепропетровской области составляет 952,290 тыс. т из них более половины приходится на перерабатывающую промышленность: производство кокса, продуктов нефтепереработки и ядерных материалов -- 0,9%, металлургическое производство и производство готовых металлических изделий -- 91,9% т.е. 36,487 т на км 2 или 343,960 кг на одного жителя.
Вклад в загрязнение атмосферы Индустриального района г.Днепропетровска вносят ряд автомагистралей, котельных и промышленных предприятий, среди которых экологически опасными являются крупнейшие транспортные артерии города проспект им. Газеты «Правда», Донецкое шоссе и ОАО «Интерпайп Нижнеднепровский трубопрокатный завод». Следствием деятельности этих объектов является загрязнение атмосферного воздуха большим количеством разнообразных газообразных и конденсированных продуктов, таких как: оксиды углерода, азота и серы в 1,3-2,3 ПДК, фомальдегидом в 2,7_6,7 ПДК, бенз(а)переном в 1,6 ПДК, фенолом в 2,0 ПДК.
По мере уменьшения токсичности для растений газообразные соединения располагаются в следующей последовательности: фтор > водород > хлор > сернистый ангидрид > окислы азота > хлороводород > формальдегид > туман серной кислоты > аммиак > бензол > метанол > циклогексан > сероводород > окислы углерода; твердые аэрозоли: пыль алюминиевого производства > машиностроительного > цинкового > цементного > металлургического. Окись углерода становится токсичной для растений, когда ее концентрация превышает 1%, для сравнения содержание СО в доменном газе составляет до 30% (ОАО «Днепропетровский металлургический завод им. Петровского»).
Анализ состояния загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий показывает, что загрязнение является сильным лимитирующим, а в отдельных случаях и летальным фактором для жизнедеятельности растений. Древесные растения в зоне выбросов промышленных предприятий играют роль биофильтров. На растение действуют химические и сопутствующие факторы влияния (тепловое загрязнение, засуха, засоление и т.д.). Поглощение токсикантов в избыточных количествах может привести к гибели деревьев.
Исходя из этого, выделяют три этапа, которые переживает биофильтр растения:
1) внутриклеточной утилизации токсикантов;
2) биохимической детоксикации;
3) некроз генерации, т.е. распад ткани.
Способность древостоя противостоять действию загрязнителей атмосферного воздуха, а также скорость, с которой зеленые насаждения смогут восстановиться после их негативного воздействия может выступать биоиндикационным признаком загрязнения атмосферы.
В связи с этим возникла необходимость оценки качества атмосферного воздуха методами биоиндикации с последующей разработкой мероприятий по улучшению экологической ситуации.
Цель работы заключалась в биоиндикации атмосферного воздуха Индустриального района г. Днепропетровска по состоянию древесной растительности.
Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:
· изучить состояние и состав зеленых насаждений Индустриального района;
· установить степень загрязнения атмосферного воздуха по флуктуирующей асимметрии листьев клена остролистного (Acer platanoides L.), березы бородавчатой (Betula verrucosa Ehrh.) и тополя бальзамического (Populus balsamifera);
· разработать мероприятия по улучшению состояния атмосферного воздуха путем восстановления экологических функций зеленых насаждений.
Объект исследования -- зеленые зоны по улицам Байкальская, Винокурова, Донецкое шоссе, проспектам им. Газеты «Правда» и Мира. Во время натурного исследования древесных пород было отмечено следующее: все деревья растут на городских улицах, преимущественно вдоль автодорог. Почва под деревьями почти полностью покрыта асфальтом, что существенно увеличивает температуру прикорневого пространства и во многом повышает запыленность. Деревья высажены в один ряд, с большими интервалами. Ко всем этим неблагоприятным факторам добавляется зимнее засоление за счет использования для борьбы с гололедом солесодержащих материалов. На участке по пр. им. Газеты «Правда» видовая составляющая представлена кленом остролистным и березой бородавчатой, возраст деревьев 25_30 лет, плотность одно дерево на 15_18 м 2 . По ул. Винокурова преобладают березы и тополя, возраст 20_25 лет, плотность одно дерево на 20_25 м 2 . По ул. Байкальской растет только тополь бальзамический, возраст 25_30 лет, плотность одно дерево на 22_30 м 2 . Вдоль всего Донецкого шоссе древесный состав однообразный, растет только тополь бальзамический, возраст которой составляет примерно 20_25 лет с плотностью одно дерево на 10_14 м 2 . На Левобережном 3 кроме исследуемых пород встречаются также акация белая и липа. Возраст деревьев составляет примерно 20_25 лет, плотность одно дерево на 12_16 м 2 .
Листья деревьев покрыты толстым слоем пыли и сажи, которые являются следствием выбросов от автомобильного транспорта. Степень повреждения древостоя зависит от химического состава и агрегатного состояния токсикантов, их концентрации и продолжительности воздействия.
В растении она определяется соотношением двух прямо противоположных процессов:
1) скоростью поступления промышленных токсикантов во внутреннюю ткань листа и другие органы;
2) детоксикацией или включением в метаболизм без нарушения функций и структуры органов ассимиляции.
Преимущество одного из них в растении зависит от анатомо-морфологического строения листьев и их физиолого-биохимических свойств. Древесные растения в зоне выбросов промышленных предприятий играют роль биофильтров, однако поглощение токсикантов в избыточных количествах может привести к гибели дерева, которое начинается с образования хлорозов и некрозов. Как показали результаты исследований, состояние древостоя неудовлетворительное: деревья сильно ослаблены, крона редкая со значительным количеством усохших веток, верхушки в большинстве случаев сухие, листья мелкие, прирост практически отсутствует, значительные участки отмершей коры.
По ул. Байкальской и Винокурова у тополя бальзамического наблюдался точечный некроз листовой пластинки и отмирание боковых побегов. У березы бородавчатой по ул. Винокурова был отмечен краевой и верхушечный некрозы. У листьев собранного по пр. им. Газеты «Правда» на краевой и верхушечный некрозы накладывался межжилковый, что в некоторых случаях приводило к образованию некроза типа «рыбий скелет». По Донецкому шоссе у тополя отмечен точечный некроз листовой пластины и в отдельных случаях отмирание побегов. На пр. Мира, где постоянно находится большое количество автотранспорта (маршрутные такси) обнаружены следующие повреждения листьев: у березы бородавчатой -- краевой и верхушечный некрозы, у клена остролистного -- повреждения в виде пятнистого и краевого некрозов.
Показателем загрязнения атмосферного воздуха согласно О.П.Мелеховой (2007) выступает отклонение в билатеральной симметрии листовой пластины древесных пород . Согласно коэффициента флуктуирующей асимметрии степень загрязнения атмосферного воздуха Индустриального района г. Днепропетровска колеблется от сильной (Донецкое шоссе, пр. Мира, пр. им. Газеты «Правда») к слишком сильной (ул. Винокурова и Байкальская) и обусловливается качественным и количественным составом загрязняющих веществ, поступающих с выбросами автотранспорта и промышленных предприятий в атмосферу.
Методами математической статистики, исходя из величин коэффициентов асимметрии и эксцесса установлено, что значительные отклонения в билатеральной симметрии объясняются снижением концентрации загрязнителей в атмосферном воздухе по мере удаления от источника выбросов ОАО «Интерпайп Нижнеднепровский трубопрокатный завод». Асимметричное распределение по кривой Максвелла типично для явлений и процессов с преобладающим влиянием какой-либо систематической причины, которой в нашем случае выступают выбросы промышленных предприятий и автотранспорта (табл. 1).
Таблица 1. Статистические характеристики флуктуирующей асимметрии
|
Параметр |
Acer platanoides L. |
Betula verrucosa Ehrh. |
Populus balsamifera |
|
|
Максимум |
||||
|
Стандартное отклонение |
||||
|
Коэффициент эксцесса |
||||
|
Коэффициент асимметрии |
||||
|
Количество участков отбора проб |
Учитывая наличие многочисленных повреждений листьев и значение коэффициента флуктуирующей асимметрии становится ясно, что выполнять свое экологическое назначение «зеленых легких города» древесные растения в полной мере не способны. Поэтому для улучшения состояния атмосферного воздуха путем восстановления экологических функций зеленых насаждений необходимо провести специальные мероприятия по их восстановлению, а именно:
· осуществить подбор видов газостойких древесных растений с учетом видового состава конкретного загрязнения и высадить их группами с соблюдением современных агротехнологий;
· оздоровить почву перед проведением посадок;
· уменьшить количество асфальтового покрытия и увеличить газонное, что снизит температурный режим корневой системы и уменьшит запыленность зеленых насаждений;
· запломбировать дупла и срезы на деревьях, своевременно убирать больные деревья для недопущения заражения других здоровых особей группы; атмосфера биоиндикация билатеральный древесный
· опрыскивать защитными эмульсиями, которые поглощают газообразные токсины;
· постепенно отказаться от солесодержащих посыпных материалов зимой, с качественной заменой на более экологичные.
Подытоживая выше сказанное следует отметить, что внедрение этих мер позволит не только улучшить состояние зеленых насаждений г. Днепропетровска, но и существенно повысить качество атмосферного воздуха Индустриального района, который сильно загрязнен выбросами промышленных предприятий и выхлопными газами автомобилей судя по флуктуирующей асимметрии листовой пластинки древесных пород.
Список литературы
1. Мелехова О. П. Егорова Е. И. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. -- М.: Академия, 2007. -- 288 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характеристика флуктуирующей асимметрии. Оценка стабильности развития земляники по показателям флуктуирующей асимметрии. Методы замеров морфометрических показателей. Корреляционный анализ между параметрами правой и левой сторон листовой пластинки.
курсовая работа , добавлен 18.05.2016
Биоиндикационные методы оценки окружающей среды: компоненты загрязнения атмосферного воздуха, сосна обыкновенная и ель как биоиндикаторы. Состояние покоя у древесных растений. Замедленная флуоресценция и ее использование для оценки состояния растения.
дипломная работа , добавлен 14.03.2012
Морфологические изменения растений, используемые для биоиндикации, их оценка и использование для биоиндикации. Физико-географическая и экологическая характеристика г. Владивостока. Фитоиндикация загрязнения атмосферного воздуха г. Владивостока.
курсовая работа , добавлен 07.06.2015
Оценка с помощью биоиндикации экологического состояния парка. Описание и оценка древостоя парка. Негативное воздействие городской среды на растительный покров парка. Защита лесных насаждений от болезней. Определение величины флуктуирующей асимметрии.
практическая работа , добавлен 05.11.2014
Природно–климатическая характеристика территории Западной Сибири. Экологическая характеристика древесных пород, лесохозяйственные мероприятия. Основные закономерности распределения и развития лесной растительности и принципы ведения лесного хозяйства.
курсовая работа , добавлен 19.05.2013
Задачи мониторинга атмосферного воздуха, его основные методы. Критерии санитарно-гигиенической оценки состояния воздуха. Система государственного мониторинга состояния и загрязнения атмосферного воздуха в России, ее проблемы и пути дальнейшего развития.
реферат , добавлен 15.08.2015
Критерии санитарно-гигиенической оценки состояния воздуха. Система ракетного зондирования. Пути дальнейшего развития системы государственного мониторинга состояния и загрязнения атмосферного воздуха. Методы контроля его газового состава, отбор проб.
курсовая работа , добавлен 14.08.2015
Химическое загрязнение атмосферы. Загрязнение атмосферы от подвижных источников. Автотранспорт. Самолеты. Шумы. Охрана атмосферного воздуха. Правовые меры охраны атмосферного воздуха. Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха.
реферат , добавлен 23.11.2003
Исследование экологического состояния с. Мосолово по методике Саймонса Янга. Определение состояния воздуха по лишайникам, качество воды методом биоиндикации, степени замусоренности. Мониторинг воздуха, водоема. Сотрудничество России с Великобританией.
курсовая работа , добавлен 25.07.2010
Загрязнение атмосферы в результате антропогенной деятельности, изменение химического состава атмосферного воздуха. Природное загрязнение атмосферы. Классификация загрязнения атмосферы. Вторичные и первичные промышленные выбросы, источники загрязнения.
В статье кратко рассмотрены климатические особенности г. Москвы с точки зрения загрязнения атмосферы. Классифицированы основные источники загрязнения и основные загрязнители воздушного бассейна г. Москвы. Кратко изложены результаты анализа динамики уровня загрязнения атмосферы г. Москвы за период с 1991 по 2001 гг. Рассмотрены особенности распределения загрязнения по территории г. Москвы. Описана система мониторинга состояния загрязнения воздушного бассейна г. Москвы. Рассмотрено влияние загрязнения воздушного бассейна на состояние здоровья населения г. Москвы. По результатам выполненного анализа сделаны выводы и дан ряд неотложных рекомендаций по улучшению ситуации.
I. ВВЕДЕНИЕ
Атмосферный воздух представляет собой важнейшую жизнеобеспечивающую среду, состоящую из смеси газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, которая сложилась в ходе эволюции Земли и в результате деятельности человека. Загрязнение атмосферы является самым мощным и постоянно действующим фактором воздействия на здоровье человека и окружающую среду . Особенно актуальна эта проблема для таких мегаполисов, как г. Москва, в которой концентрация разнопрофильных производств, перенасыщенная транспортная сеть, проблемы промышленных и бытовых отходов порождают огромные нагрузки на все компоненты окружающей среды и способны вызвать в них необратимые изменения. Отметим, что среди 94 крупнейших городов мира Москва занимает 60-70 место по экологической обстановке и состоянию здоровья населения. При этом наиболее неблагополучна именно воздушная среда. Сложная экологическая обстановка в г. Москве требует изучения и оценки негативных последствий антропогенного воздействия, ставит задачи краткосрочного и долгосрочного (перспективного) прогноза загрязнения атмосферы в г. Москве с целью снижения уровня загрязнения и уменьшения отрицательного влияния на здоровье человека и различные компоненты окружающей среды.
В данной работе, по-видимому, впервые предпринята попытка комплексной экологической оценки состояния атмосферного воздуха г. Москвы. Проведенный анализ состояния воздушного бассейна г. Москвы позволяет выявить основные источники загрязнения, их влияние на здоровье человека и состояние окружающей среды в зависимости от местоположения района с учетом климатических особенностей г. Москвы, дает возможность прогнозировать динамику уровня загрязнения воздуха, а также разработать рекомендации по снижению уровня загрязнения воздуха в г. Москве.
II. ПРИЧИНЫ И ОСОБЕННОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ г. МОСКВЫ
Москва является крупнейшим в Российской Федерации промышленным, административно-территориальным и культурным центром. Город располагает аэропортами, речными портами и представляет собой узел шоссейных и железнодорожных линий. Площадь города составляет 1091 км2 (1999 г.). Численность населения. 10126.4 тыс. жителей (2003 г.). Территория города разделена на 10 административных округов, в составе которых выделяют 128 районов. Город лежит в центре геологического бассейна, образовавшегося в каменноугольный период. В целом территория Москвы равнинная. Основная часть города расположена на высоте 30-35 м над уровнем Москвы-реки (150 м над уровнем моря). Самая высокая часть Москвы приурочена к Теплостанской возвышенности (около 250 м ниже уровня моря), расположенной на юге и юго-западе города. Самые низкие части города. восточная и юго-восточная. относятся к окраине Мещерской равнины. Около 30% территории города занято долиной р. Москвы, которая включает в себя пойму и надпойменные террасы. Климат г. Москвы обусловлен ее географическим положением и характеризуется как умеренно-континентальный . Годовые значения солнечной радиации при ясном небе составляют 5500-5910 МДж/м2, а в условиях средней облачности 3610-3690 МДж/м2 . В течение года антициклоническая циркуляция преобладает над циклонической. Относительная влажность имеет следующий годовой ход: в холодное время 82-84 %, в теплое. 59-69 %. Осадки в г. Москве выпадают, главным образом, при прохождении южных и северо-западных циклонов и фронтов с максимумом в июле и минимумом в феврале-апреле. При этом годовая сумма осадков составляет 640-677 мм, треть из них выпадает преимущественно в твердом виде в холодный период года. Туманы наблюдаются в среднем 17-28 дней в год; их общая продолжительность составляет 141-149 часов . Западный перенос проявляется в режиме ветра, он преобладает в холодное время и обусловлен общей циркуляцией атмосферы.
При рассмотрении Москвы на фоне региона в целом можно выделить ареал радиусом 10-15 км на запад и 25-30 км на восток и юго-восток, где заметно влияние г. Москвы как мощного источника теплового воздействия, запыления и задымления воздушной среды. Здесь фиксируется большее, чем в отдаленных районах области, количество осадков, изменяются направление и скорость ветра. Различия метеорологических параметров в г. Москве, по сравнению с характеристиками региона в целом, усиливаются от периферии к центру, по мере продвижения в наиболее плотно застроенную центральную часть города . К основным техногенным факторам трансформации и рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере относятся : 1) высота источника; 2) интенсивность и объем выбросов загрязнителей; 3) размер территории, на которой они осуществляются; и 4) уровень ее техногенного освоения.
В решении задачи защиты атмосферы от загрязнения большую роль играет ее метеорологический аспект. Величина загрязнения, его характер и особенности распространения в значительной степени определяются метеорологическими условиями. При равных выбросах, в зависимости от погодных условий, концентрация вредных веществ может меняться в десятки и сотни раз. Вредные вещества, поступающие в атмосферу от антропогенных источников, подвергаются физико-химическим превращениям, рассеиваются и вымываются осадками. В результате этих процессов на территории формируется некоторый средний уровень загрязнения атмосферы.
На распространение загрязнителей влияют следующие основные метеорологические факторы : 1) температурная стратификация атмосферы; 2) ветровой режим в нижнем слое атмосферы, повторяемость застоев воздуха и слабых ветров; 3) характеристики циркуляционного режима атмосферы; 4) атмосферные осадки; 5) влажность воздуха; 6) продолжительность туманов; 7) характеристики приземных инверсий.
На уровень загрязнения атмосферы влияют стратификация температуры и ветровой режим в нижнем слое толщиной до 1.5 км. При этом важно учитывать, что способность земной поверхности поглощать или излучать теплоту влияет на вертикальное распределение температуры в приземном слое атмосферы и приводит к температурной инверсии (возникают инверсионные слои, в которых наблюдается повышение температуры с высотой). В условиях температурных инверсий ослабляется турбулентный обмен, ухудшаются условия рассеивания вредных примесей в приземном слое атмосферы. Повышение температуры воздуха с высотой приводят к тому, что вредные примеси не могут подняться выше определенной высоты.
Для степени загрязнения воздуха большое значение имеет сочетание инверсий с различными скоростями ветра, в случае достижения максимальных значений мощности инверсионного слоя при малых скоростях ветра, а также застои и влажность воздуха. Устойчивая стратификация и слабые ветры (4 м/с) ветры создают интенсивное горизонтальное и вертикальное перемешивание, в результате чего концентрация вредных примесей уменьшается . Наиболее высокие концентрации загрязняющих веществ фиксируются при низких температурах в период зимних инверсий при высокой влажности воздуха. Малоподвижные слабо-градиентные барические образования создают благоприятные условия для накопления вредных примесей.
Уменьшение концентрации поллютантов в атмосферном воздухе происходит не только в результате разбавления выбросов воздухом, но также вследствие постепенного самоочищения атмосферы. В основе этого процесса лежит : 1) седиментация, т.е. выпадение выбросов с низкой реакционной способностью (аэрозолей, твердых частиц) под действием силы тяжести; 2) нейтрализация и связывание газообразных выбросов открытой атмосфере под воздействием солнечной радиации.
Следует отметить, что определенный потенциал самовосстановления свойств окружающей среды, в том числе очищения атмосферы, связан с поглощением мировым океаном до 50 % техногенных выбросов диоксида углерода, а также других газообразных загрязняющих веществ. Помимо этого, часть газообразных соединений таких веществ, как сера, азот, углерод, взаимодействует с некоторыми химическими элементами и соединениями, которые содержатся в атмосферном воздухе. Гнилостные бактерии, содержащиеся в почве, разлагают органические остатки, возвращая диоксид азота в атмосферу. Наиболее интенсивно процессы самоочищения проходят на поверхности зеленых насаждений. На процессы самоочищения атмосферы также влияют атмосферные осадки. Интенсивные атмосферные осадки очищают атмосферу от аэрозолей и на непродолжительное время от некоторых газообразных примесей. Следует отметить, что при слабых осадках очищение атмосферы наблюдается не всегда. Особенно сильное очищение атмосферы при выпадении атмосферных осадков наблюдается в зимнее время. Но в период снегопадов концентрации некоторых веществ увеличиваются в результате фотохимических реакций, связанных с повышением уровня радиации . Концентрации вредных примесей увеличиваются при туманах, дымках, аккумулирующих примеси и образующих иногда вещества повышенной токсичности. Поступающие в атмосферу загрязняющие вещества при взаимодействии с компонентами биосферы и между собой образуют новые субстанции со своими скоростями оседания. Следует отметить, что интенсивность процессов самоочищения атмосферы существенно ниже интенсивности техногенного загрязнения.
На дисперсию поллютантов влияют климатические условия (скорость и направление ветра, температура, влажность, давление воздуха), особенности ландшафтов, время суток, характеристики подстилающих поверхностей и другие факторы. Для оценки степени предрасположенности данного района к формированию высокого уровня загрязнения воздуха применяется понятие "потенциал загрязнения атмосферы" (ПЗА). ПЗА называют сочетание метеорологических факторов, обуславливающих накопление в атмосфере примесей. Чем больше повторяемость неблагоприятных условий, тем чаще происходит накопление примесей и тем выше средний уровень загрязнения атмосферы .
Москва располагается в зоне умеренного ПЗА. Среднегодовые значения потенциала загрязнения атмосферы за период с 1995 по 2001 г. представлены в таблице 1.
Таблица 1. Среднегодовые значения ПЗА .
1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
ПЗА 2.79 2.73 2.58 2.70 3.20 3.11 2.54
В таблице 2 представлены данные по повторяемости неблагоприятных метеорологических условий (НМУ) в г. Москве.
Таблица 2. НМУ по данным наблюдений в г. Москве .
Параметры Многолетние данные 1999 г.
Осадки, число дней 184 203
Скорость ветра, м/с 2.4 2.2
Повторяемость приземных инверсий температуры, % 22 35
Повторяемость застоев воздуха, % 10 25
Повторяемость ветров со скоростью 0-1 м/с, % 34 38
Повторяемость приподнятых инверсий температуры, % 45 28
Повторяемость туманов, % 1.5 0.6
Таким образом, повышение ПЗА в 1999 г. связано, прежде всего, с увеличением повторяемости приземных инверсий (более чем в 1.5 раза) и увеличением повторяемости застоев воздуха (в 2.5 раза). График распределения среднемноголетних значений показывает, что наибольшая повторяемость дней с НМУ характерна для марта и августа.
На территории г. Москвы на формирование уровня загрязнения наибольшее отрицательное влияние оказывает сочетание приземных и низких приподнятых инверсии с низкой скоростью ветра (0-1 м/с) . Наибольшая повторяемость приземных инверсий наблюдается при штиле (30-50 % случаев). Особенно велика она в середине года (с мая по сентябрь. 50-55 %), а наименьшая. в январе. 29 %. Повторяемость приподнятых инверсий велика в холодный период. При этом их нижняя граница отмечается на сравнительно небольших высотах, но они имеют большое горизонтальное и вертикальное протяжение. Повторяемость инверсий велика при ветрах восточного и северо-восточного направления, так как это обычно связано с антициклоническим типом погоды, когда радиационные инверсии часто сопровождаются инверсиями оседания. Наименьшая повторяемость инверсий связана с ветрами западного направления. В суточном ходе повторяемость приземных инверсий при скорости ветра 0-1 м/с (застой воздуха) велика летом в вечерние и ночные часы (24-35 %). Днем такие условия практически не наблюдаются. Повторяемость застойных условий в течение года особенно велика летом. 15-17 %, что создает условия для повышения концентраций загрязнителей в атмосфере города. Повторяемость приподнятых инверсий при скорости ветра 0-1 м/с велика зимой в течение практически всех суток, летом. в вечерние и ночные часы. При этом приподнятые инверсии чаще наблюдаются утром и ночью, а приземные. вечером и ночью. В сезонном ходе ночные и вечерние приземные инверсии чаще наблюдаются в теплую половину года, а утренние и вечерние. в холодную. В условиях инверсии высота слоя перемешивания может принимать значения от нескольких метров до 500-600 м. Эта высота может различаться на периферии и в центре города до 2-3 раз. Сравнительно небольшие высоты инверсий характерны для зимы и ночного времени летом. А большие высоты, которые являются менее опасными для загрязнения воздуха на уровне дыхательных путей, отмечаются обычно в дневное время в условиях отсутствия запирающих инверсионных слоев . Т!
аким обр
азом, наиболее неблагоприятные по условиям загрязнения воздуха метеорологические условия, обусловленные застоями воздуха и инверсиями, наблюдаются летом, главным образом, в ночные часы при слабых северных и восточных ветрах. Накопление примесей, вызванное инверсиями и слабым ветром, усиливается в условиях туманов. В результате слияния загрязнителей с капельками тумана, образуется смог. Это явление, в частности, наблюдалось в период с июля по сентябрь 2002 г., когда в воздухе отмечалось повышенное содержание диоксида углерода и других примесей. В центре города наблюдается уменьшенное количество туманов. Следует отметить, что наибольшая повторяемость туманов и в городе, и в пригороде отмечается в осенние месяцы. При этом в городе чаще наблюдаются радиационные туманы, обусловленные наибольшим прогревом воздуха над городом, в отличие от пригорода, где из-за вторжения теплых воздушных масс наблюдаются адвективные туманы .
В центр города, как правило, не проникают сильные и умеренные ветры. Наибольшая повторяемость слабого ветра отмечается в теплый период. Повторяемость слабого ветра в пригороде, по сравнению с г. Москвой, примерно в 2 раза ниже.
В г. Москве чаще наблюдаются ливни и грозы т.к. центр города во все сезоны года провоцирует осадки. При этом в северных районах города интенсивность и повторяемость осадков немного выше, чем в южных .
Температурный режим г. Москвы смещен в сторону более высоких температур, как в теплый, так и в холодный сезоны. По сравнению с ближним Подмосковьем, в г. Москве средние температуры воздуха более чем на 2 градуса (среднегодовое значение, осреднение за последние 20 лет). Зимой "остов тепла" над городом возникает в результате сжигания огромного количества топлива и тепловых потерь на городских объектах. Летом термические различия связаны с радиационными факторами, изменением альбедо подстилающей поверхности структуры теплового баланса: значительные площади территории города находятся под асфальтом, жилыми зданиями, строениями . Важно отметить, что равнинный рельеф территории г. Москвы в сочетании с интенсивной циркуляцией атмосферы (высокая повторяемость юго-западных и западных ветров в течение большей части года) способствует рассеянию примесей. Однако архитектурная планировка (радиально-кольцевая структура центральной части города с узкими улицами и переулками) приводит к увеличению концентрации загрязняющих веществ, в особенности от автотранспорта и других низких источников.
На климатические условия г. Москвы большое влияние оказывают огромная площадь территории (порядка 1000 км2) и то, что город является одним из крупнейших в мире промышленных центров: различаются микро- и мезоклиматические характеристики в отдельных районах по сравнению с фоновыми. Температурные различия в отдельных районах города и в пригороде определяются различиями адвекции теплоты, радиационного баланса и теплопроводности подстилающих поверхностей .
Следует отметить, что потенциал загрязнения атмосферы меняется в течение года. Так, зимой при малой повторяемости слабых ветров и увеличении количества осадков метеорологические факторы, способствующие очищению атмосферы, преобладают над факторами, способствующими ее повышенному загрязнению. Летом же наоборот. создаются наиболее неблагоприятные условия. Общим для всех сезонов является существенное различие потенциала загрязнения для севера и юга территории Москвы: в северных районах преобладают условия, способствующие рассеянию примесей, а в южных. накоплению. В связи с этим строительство крупных предприятий и транспортных магистралей в южной части города может усугубить ситуацию с загрязнением воздушного бассейна г. Москвы. То же самое можно сказать о центральной части города: здесь главная причина заключается в наличии очага теплоты над центром, который создает местную циркуляцию с окраин к центру города .
III. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ПРИОРИТЕТНЫЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА Г. МОСКВЫ
По оценкам НИиПИ Генплана г. Москвы (2000-2001гг.), основным источником выбросов загрязняющих веществ в воздушный бассейн г. Москвы является автотранспорт (83 %), на втором месте. промышленные предприятия (11 %), на третьем - объекты теплоэнергетики (6 %). Следует отметить, что по другим оценкам , вклад автотранспорта в объем выбросов в атмосферу составляет более 90 %.
На территории города располагается около 5000 промышленных предприятий и организаций, в том числе около 2500 автотранспортных хозяйств, 13 тепловых электростанций и их филиалов (ТЭЦ), 63 тепловых районных и квартальных станций (РТС и КТС), 103 отопительных котельных, более 1200 промышленных и коммунально-бытовых котельных . В 1991-1996 гг. выбросы от стационарных источников уменьшались, а выбросы от автотранспорта росли. По данным различных источников (например, ), эта тенденция сохраняется и в настоящее время. Среди стационарных источников основной вклад в выбросы вредных веществ в атмосферу г. Москвы вносят тепловые электростанции, бытовые котельные, предприятия нефтехимии, химии, автомобилестроения, металлургии, электротехники, стройиндустрии, машиностроения . Наибольший вклад в загрязнения атмосферы города вносят предприятия Юго-Восточного округа, а также Восточного, Западного, Южного и Северного округов. При этом вклад от предприятий Юго-Восточного округа примерно в 2 раза больше, чем от предприятий остальных указанных округов, взятых по отдельности.
Среди стационарных источников загрязнения атмосферы наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят АО "Мосэнерго", в состав которого входят 13 действующих теплоэлектроцентралей, МГП "Мостеплоэнерго", включающее 7 предприятий тепловых станций и сетей, Московский нефтеперерабатывающий завод, Московский автомобильный завод им. И.А.Лихачева, Спецзавод ≤3 ГП "Экотехпром" (мусоросжигательный завод), ГКНЦП им. Хруничева, ОАО "Московский электродный завод".
В последние годы выбросы в атмосферу от стационарных источников снижаются, что связано со стагнацией промышленного производства, а также переводом практически всех объектов тепло- и электроэнергетики на природный газ как основной вид топлива. Ограничение на использование мазута в качестве резервного вида топлива (Падение объемов производства влияет на сокращение объема уловленных вредных веществ, выбрасываемых стационарными источниками загрязнения атмосферного воздуха. При этом улавливание твердых загрязняющих веществ составляет 95.4 % (в 1992 г. . 94 %) от общего количества выбрасываемых твердых веществ, а улавливание газообразных и жидких вредных веществ обеспечивается только на 30 % (в 1992 г. . 38.8 %) .
На долю автотранспорта в г. Москве по разным оценкам приходится от 80 до более 90 % общего загрязнения атмосферы . При этом увеличение отрицательного воздействия автомобильного парка на окружающую среду в последние годы в несколько раз перекрыл положительные результаты мероприятий, проводимых на промышленных предприятиях города . Число автомобилей в Москве с каждым годом увеличивается. Так, в 1990 г. число транспортных средств в г. Москве составляло 878 тыс. ед.; в 1995 г. количество автомобилей превысило 1.760 млн. ед., а к началу 1999 г. составило более 2.125 млн. ед. . Выбросы от автотранспорта в воздушный бассейн г. Москвы в 2001 г., оцененные по количеству реализуемого топлива (4200 тыс. т), составили более 1 млн. т токсических веществ в год . На территории города находится около 3 тыс. автотранспортных и промышленных предприятий, имеющих собственные автохозяйства, а также около 3 млн. единиц автотранспорта (2001 г.) . Из них 88.2 % приходится на легковые автомобили и 10 % на грузовые. На эмиссию загрязняющих веществ влияет возраст автопарка. Доля транспортных средств возрастом свыше 10 лет, т.е. практически полностью изношенных, составляет около 1/3 от всего автопарка г. Москвы, доля автомобилей младше 5 лет. менее 1/2 автопарка. Таким образом, наблюдается постепенное старение эксплуатируемых в Москве транспортных средств, что является причиной высокого количества неисправных, в первую очередь по показателям выброса загрязняющих веществ, автомашин . Около 90 % выбросов в атмосферный воздух г. Москвы составляют такие загрязняющие вещества, как диоксид азота (и оксид азота), твердые вещества (пыль), оксид углерода, диоксид серы и летучие органические соединения. Кроме того, в воздух выбрасывается аммиак, тяжелые металлы и другие загрязняющие вещества . В таблице 3 представлен список приоритетных веществ, определяющих уровень загрязнения атмосферы в г. Москве.
Таблица 3. Приоритетные вещества, определяющие уровень загрязнения атмосферного воздуха в г. Москве и отрасли предприятий, ответственных за высокий уровень загрязнения .
Приоритетные вещества Доли ПДК Отрасли предприятий, которые ответственные за высокий уровень загрязнения
Диоксид азота 2.0 Автотранспорт, энергетика, промышленность, нефтехимия и др.
Формальдегид 2.0
Аммиак 1.8
Бенз(а)пирен 1.3
Оксид углерода 1.0
Из таблицы следует, что для Москвы характерно весьма высокое загрязнение воздуха диоксидом азота, формальдегидом, аммиаком и бенз(а)пиреном. При этом средняя концентрация бенз(а)пирена. индикатора загрязнения канцерогенными полиароматическими углеводородами. превышает стандарт ВОЗ в 1.3 раза (2000 г.) Также отмечается высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха оксидом углерода.
Летом и осенью 2002 г. мощным фактором загрязнения воздуха в Москве и Московской области стали также продукты горения торфяников и лесов в Подмосковье (по данным МосЦГМС концентрация, например, оксида углерода нередко превышала предельно допустимую в 1.5-3 раза). Эта ситуация к сожалению нередка для Москвы и Подмосковья.
Компонентный состав и удельные выбросы загрязняющих веществ зависят от вида потребляемого автомобилем топлива. Отменим, что общая масса загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу дизельными двигателями, примерно в 2.5 раза меньше. Однако они выбрасывают более чем в 4 раза больше оксидов азота, чем автомобили с бензиновыми двигателями. В настоящее время тенденция возрастания доли транспортных средств с дизельными двигателями наблюдается в структуре парка автобусов и грузовых автомобилей .
III.I. Состояние и динамика уровня загрязнения атмосферы в Москве в 1991-2001 гг.
Концентрации диоксида серы. В 2000 г. в течение года отмечались низкие средние суточные и разовые концентрации. значительно ниже 0.5 ПДК, в 94.4 % случаев. нулевые значения концентраций. Максимальная из разовых концентраций составила 0.1 ПДК. Причиной невысокого уровня содержания диоксида серы в атмосфере является использование газового топлива .
Концентрации диоксида азота/оксида азота. Загрязнение воздуха диоксидом азота очень высокое, самое высокое в стране, что обусловлено выбросами в основном от автотранспорта и ТЭЦ. Средняя концентрация в целом по городу составила в 2000 г. 2.0 ПДК (в 1999г. 2.5 ПДК). По территории города она менялась от 1.5 ПДК до 2.2 ПДК. При этом наиболее высокий уровень загрязнения как в 2000 г., так и в 1999 г. наблюдался на Можайском шоссе (пост 34), где основной источник выбросов. автотранспорт, и Ивантеевской ул. (пост 33) . источники загрязнения. ТЭЦ и автотранспорт. В этих районах отмечена наибольшая повторяемость случаев превышения ПДК (46-48 %), в среднем по городу она составила 33 % . Максимальная разовая концентрация (8.2 ПДК) была зарегистрирована на Полярной ул. (пост 22) .
Средняя годовая концентрация оксида азота. 1,0 ПДК, максимальная из разовых. 1.2 ПДК. наблюдалась на Полярной ул. В 1999 г. средняя годовая концентрация составила 1.7 ПДК, максимальная разовая концентрация 2 ПДК .
Следует отметить, что в летнее время в городе создаются условия для фотохимического смога.
Концентрации оксида углерода. Средняя за год концентрация составила 1 ПДК. Максимальная из разовых концентрация (4.4 ПДК) отмечена на Долгопрудной улице (пост 28) .
Концентрация пыли. Уровень запыленности воздуха не высокий. Средняя за год концентрация пыли. 0.1 ПДК, максимальная из разовых 1.0 ПДК зарегистрирована на Варшавском шоссе (пост 20) и ул. Народного Ополчения (пост 25) .
Концентрации бенз(а)пирена (БП). Средняя концентрация БП превышает стандарт ВОЗ в 1.3 раза, а максимальная из средних за месяц наблюдалась на Можайском шоссе (пост 28) и выше стандарта ВОЗ в 6.6 раза .
Среднегодовая концентрация фенола в городе составляет 1.0 ПДК, по территории города она колебалась от 0.3 до 2.0 ПДК, наибольшая. на Сухаревской пл. (пост 18), здесь же отмечена и максимальная из разовых концентрация, равная 4.0 ПДК.
Средняя годовая концентрация аммиака составила 1.8 ПДК (в 1999 г. . 1.4 ПДК), максимальная из разовых концентрация, равная 4.4 ПДК зарегистрирована в Братеево (пост 38) и ВВЦ (пост 1).
Среднегодовая концентрация формальдегида в целом по городу составила 2,0 ПДК, наибольшая. 5.7 ПДК на Варшавском шоссе (пост 20), максимальная из разовых концентрация наблюдалась на Ивантеевской ул. (пост 33) и равнялась 2.6 ПДК.
Средняя за год концентрация бензола ниже ПДК но превысила стандарт ВОЗ в 3.6 раза. Максимальная из разовых выше ПДК в 3.4 раза на Братеевской ул. (пост 38) .
Средние за год концентрации ксилола и толуола ниже ПДК, максимальные из доли ПДК разовых концентрации соответственно 4.0 ПДК и 4.7 ПДК отмечены на Братеевской ул. (пост 38).
Средняя годовая концентрация суммы углеводородов бензиновой фракции составила 19.9 мг/м3, на 16 % ниже, чем в 1999 году, максимальная концентрация. 93.8 мг/м3 наблюдалась в микрорайоне Братеево (пост 38) .
Содержание в воздухе сажи определяется в северо-восточной части города вблизи завода "Вулкан". Среднегодовая и максимальная концентрация ниже ПДК.
Средние за год концентрации хлористого водорода и цианистого водорода ниже ПДК. Максимальная концентрация хлористого водорода, сероводорода и цианистого водорода равны соответственно 1.9 ПДК; 0.5 ПДК и 0.009 мг/м3.
Наблюдения за содержанием в воздухе металлов проводились на 5 стационарных постах: 19, 22, 25, 27, 35. Средние за месяц концентрации металлов ниже ПДК. Максимальные из средних за месяц концентраций железа и никеля зарегистрированы на постах 19, кобальта. на постах 19 и 25, кадмия, хрома, цинка и свинца. на постах 22, 25, марганца. на постах 27 и 35, меди. на посту 25 .
Таким образом, в г. Москве отмечается высокий уровень загрязнения воздуха. В целом по городу он определяется формальдегидом, диоксидом азота и аммиаком, средние концентрации которых в 1.5-2.5 раза превышают ПДК. Москва уже более 10 лет входит в перечень городов РФ с наиболее высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха.
Анализ данных показал, что содержание в воздухе г. Москвы взвешенных веществ уменьшилось по сравнению с 1991 г. примерно в 10 раз: в течение периода 1997-2000 гг. держится на постоянном уровне. Концентрации диоксида серы колеблются от 2 ПДК). Уровень загрязнения воздух!
а тяжелы
ми металлами снизился (1994-2000гг.). Их содержание в воздухе ниже ПДК.
Таким образом, изменения концентраций основных загрязнителей воздушного бассейна г. Москвы за 1991-2001 гг. характеризуются крайней неравномерностью. В ходе концентраций загрязнителей в указанный период можно выделить следующие закономерности. Концентрации взвешенных веществ, оксида углерода, ксилола, толуола и тяжелыми металлами уменьшились; содержание бенз(а)пирена увеличилось; содержание оксида и диоксида азота, хлористого водорода, углеводородов, а также аммиака увеличивалось до 1998-1999 гг., а затем уменьшалось.
В соответствии с распределением постов по территории г. Москвы, при обобщении данных выделяются следующие закономерности (табл. 4):
Таблица 4. Средние концентрации основных примесей в различных зонах г. Москвы по обобщению наблюдений на стационарных постах МосЦГМС, мг/м3 .
Исследуемая зона Взвешенные Диоксид серы Оксид углерода Диоксид азота вещества
Автомагистрали 0.01 . 3 0.08
Промышленная зона 0.03
Согласно приведенным данным, уровень загрязнения диоксидом азота, оксидом углерода и диоксида азота в целом по городу варьирует незначительно. Концентрации же взвешенных веществ выше всего в промышленной зоне и ниже всего в жилой. При этом самые высокие уровни загрязнения атмосферного воздуха наблюдаются в зоне влияния Садового Кольца.
Одним из показателей уровня загрязнения атмосферы является комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). При ИЗА > 14 уровень загрязнения считается очень высоким, при 5
ИЗА, рассчитанный по 5 примесям для города в целом, показывает высокий уровень загрязнения атмосферы г. Москвы. При этом в Москве фиксируются высокие концентрации диоксида азота, формальдегида, аммиака, БП и оксида углерода. В отдельных районах Москвы уровень загрязнения воздуха очень высокий, где величина ИЗА5 более 14 (станция 20).
Следует отметить, что на многих станциях количество наблюдений и количество контролируемых примесей за последние годы сокращено: как правило, на каждой станции измеряются концентрации 3-4 примесей. Поэтому значения ИЗА для 5 примесей определить можно лишь на некоторых станциях, что снижает достоверность оценки уровня загрязнения атмосферы по этому показателю.
Самые высокие концентрации диоксида азота и формальдегида регистрируются, в основном, у автомагистралей. Их следует отнести к зонам крайне неблагоприятной и неблагоприятной экологической обстановки. На всей остальной территории города экологическая обстановка оценивается как умеренно неблагоприятная. Здесь наблюдается повышенный уровень загрязнения (1.5 . 2.0 ПДК) по 1-2 веществам.
Таким образом, наблюдается неравномерное распределение загрязняющих веществ по территории города. Согласно распределению показателя ИЗА и распространению лишайников, наиболее высокие уровни загрязнения воздуха регистрируются в центре города, а также в юго-восточной части. Кроме того, наиболее высокие концентрации таких веществ, как диоксид азота, моноксид углерода и формальдегид, фиксируются у автомагистралей.
III.2. Система мониторинга состояния загрязнения воздушного бассейна г. Москвы
Федеральным органом исполнительной власти, который обеспечивает функционирование и развитие единой Государственной службы мониторинга окружающей среды, включая мониторинг состояния атмосферного воздуха, является Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Она проводит наблюдения, оценку и прогноз загрязнения атмосферы, обеспечивая одновременный контроль получения аналогичных результатов наблюдения различными организациями .
В г. Москве наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы проводятся следующими организациями различной ведомственной и государственной принадлежности: МосЦГМС, Департаментом природопользования Правительства Москвы (ГПУ "Мосэкомониторинг"), ЗАО "Прима-М" и др. Кроме того, некоторые параметры состояния атмосферы фиксируются на метеорологических станциях: Балчуг, ВДНХ, Лосиноостровская, обсерватория им. Михельсона, обсерватория МГУ . Наиболее полными сведениями о фоновом загрязнении атмосферы города обладает Московский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (МосЦГМС) Росгидромета, ведущий регулярные наблюдения на 16 стационарных постах, расположенных в черте города. Посты условно подразделяются на "городские фоновые" в жилых районах (станции 1, 2, 21, 22, 27, 28), "промышленные" . вблизи предприятий (станции 23, 25, 26, 33, 35, 38) и "авто" вблизи автомагистралей или в районах с интенсивным движением транспорта (станции 18, 19, 20, 34).
Наблюдения на постах производятся ежедневно 2-4 раза в сутки (в соответствии с Руководством по контролю загрязнения атмосферы РД 52.04.186-89). При этом измеряются метеорологические характеристики, параметры, характеризующие загрязнения природной среды, а также на всех постах осуществляется контроль по 4 основным компонентам: пыли (взвешенные вещества), диоксиду азота, оксиду углерода и диоксиду серы. Дополнительно, с учетом состава выбросов вредных веществ в атмосферу от расположенных вблизи поста предприятий и объектов, производится отбор проб на специфические ингредиенты: фенол, аммиак, ксилол, толуол, растворимые сульфаты, оксид азота, сероводород, хлористый водород, фтористый водород, формальдегид, сажа, хлор, сероуглерод, ацетон, цианистый водород, ртуть, углеводороды бензиновой фракции, бензол, бенз(а)пирен, тяжелые металлы (железо, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, свинец, хром, цинк). МосЦГМС контролирует содержание в атмосфере города 27 примесей. В 2001 г. на 2 стационарных постах начались наблюдения за уровнем содержания озона .
В последние несколько лет в связи с недостаточным финансированием в Москве наблюдается сокращение количества стационарных постов МосЦГМС, текучесть и уменьшение численности кадров, потеря профессионалов. В критическом состоянии находится оборудование и аппаратура, в неполном объеме проводятся инспекции. Недостаток денежных средств делает невозможным приобретение химреактивов, в результате чего происходит сокращение количества контролируемых веществ .
Наряду с федеральной сетью наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха в Москве создана и с 1996 г. действует подсистема контроля качества атмосферного воздуха Единой системы экологического мониторинга города Москвы. В 2001 г. система включала 11 станций контроля (8 в Москве и 3 в Зеленограде) .
На основании вышеизложенного материала по состоянию атмосферного воздуха и особенностям распространения загрязнения воздушного бассейна г. Москвы можно сделать следующие выводы:
. В Москве наблюдается высокий уровень загрязнения воздушного бассейна. В целом по городу он определяется формальдегидом, диоксидом азота и аммиаком, средние концентрации, которых в 1.5-2.5 раза превышают ПДК.
. Основная причина высокого загрязнения воздуха в г. Москве состоит в значительных выбросах этих веществ от автомобильного автотранспорта и от крупных энергетических объектов (ТЭЦ, РТС, КТС).
. Рост автомобильного парка города привел к увеличению средней концентрации диоксида азота и оксида углерода и к опасным тенденциям общего увеличения уровня загрязнения атмосферного воздуха города.
. Увеличение в городе количества старых автомобилей, недостаточный контроль за газоочистными установками и системой их эксплуатации, приводит к увеличению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу города.
. Наибольший вклад в загрязнение воздушного бассейна города вносят стационарные источники предприятий Юго-Восточного, Восточного и Южного административных округов города.
. Строительство в городе проходит без учета распределения потенциала загрязнения атмосфера по территории города.
. В результате недостаточного финансирования происходит сокращение сети наблюдений в г. Москве, а также ухудшается качество получаемых на постах измерений.
В связи с этим можно дать следующие рекомендации, выполнение которых позволит улучшить состояние атмосферного воздуха в г. Москве:
. Поскольку автомобильный парк города непрерывно растет, для снижения загазованности воздушной среды следует ограничить количество вредных продуктов, выделяемых каждым автомобилем с помощью пересмотра и ужесточения норм выброса токсичных веществ с выхлопными газами.
. Увеличить число контрольно-измерительных пунктов в г. Москве с целью более эффективной регулировки двигателей автомобилей.
. Обеспечить оснащение автомобилей системами нейтрализации отработавших газов с целью снижения выбросов в атмосферу окислов азота, оксида углерода и углеводородов.
. Обеспечить озеленение автомагистралей, а также города в целом.
. Ограничить въезд автотранспорта в центр города.
. Учитывать структуру транспортных потоков при строительстве.
. Обеспечить внедрение систем подавления окислов азота на всех энергетических объектах, использующих газ в качестве топлива.
. Разработать на промышленных предприятиях комплекс эффективных воздухоохранных мер, обеспечивающих снижение объема выбросов в атмосферу.
. Обеспечить эффективное кратковременное снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу города в периоды с неблагоприятными метеорологическими условиями.
. Обеспечить устойчивое финансирование Государственной сети мониторинга состояния атмосферного воздуха.
Большая часть этих мер не требует крупных капитальных затрат. Однако необходима определенная "политическая" воля по жесткому проведению их в жизнь (или хотя бы элементарная обеспокоенность за свое здоровье и здоровье своих близких).
IV. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ, СВЯЗАННЫХ С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА г. МОСКВЫ, СРЕДИ МОСКВИЧЕЙ
Загрязнением воздуха обусловлено от 20 до 30 % общих заболеваний жителей г. Москвы . В Москве с начала 1990-х гг. наблюдается рост заболеваемости населения ишемической болезнью сердца. При этом отмечается зависимость заболеваемости с ростом числа транспортных средств в городе, что связано с увеличением количества выбросов и шума. Так, с 1992 по 1998 г. частота заболеваний ишемической болезнью сердца увеличилась в 1.7 раза . Также наблюдается рост заболеваемости населения цереброваскулярными болезнями. При этом тенденция роста заболеваемости совпадает с динамикой роста индекса загрязнения атмосферного воздуха и увеличения численности автотранспорта в городе. В связи с ростом уровня загрязнения атмосферы значительно возросла заболеваемость населения хроническими формами болезней органов дыхания, как среди детей, так и среди взрослых. При этом частота заболеваний взрослого населения хроническим бронхитом выросла с 1992 по 1998 гг. в 1.5 раз. При этом динамика уровня заболеваемости совпадает с ростом количества выбросов от автотранспорта. Кроме того, прослеживается четкая зависимость между количеством выбросов от автотранспорта и ростом заболеваемости бронхиальной астмой. Повышенной восприимчивостью к воздействиям загрязнителей обладают беременные и дети первого года жизни. Среди женщин детородного возраста, проживающих в Москве, наблюдается рост заболеваемости, увеличение частоты патологии беременности родов. Значительное число детей рождается с отклонениями в физическом и нервно-психическом развитии, с врожденными наследственными заболеваниями. С 1992 по 1998 г. общая заболеваемость детей первого года жизни увеличилась на 40 %, в 1.5 увеличилась частота заболеваний нервной системы и органов чувств, болезней крови (анемии). Более чем в 2 раза выросла заболеваемость врожденными пороками развития и перинатальной патологии, т. е. заболеваний с высоким уровнем летальности. Таким образом, дети первого года жизни стали относиться к группе не только высокого социального, но и экологического риска, во м!
ногом об
условленного нерешенными проблемами загрязнения атмосферного воздуха.
Рассмотренные закономерности позволяют сделать вывод о том, что между состоянием здоровья населения и повышением уровня загрязнения воздуха в г. Москве прослеживается четкая связь. В г. Москве статистические данные имеются только по административным округам, что является слишком крупной территориальной единицей для сопоставления уровней загрязнения с уровнями заболеваемости населения. Поэтому возможен лишь сопряженный анализ уровня экологической напряженности административных округов и отдельных показателей заболеваемости населения, определяемых как сумма мест, которые данный район занимает в структуре заболеваемости по городу в целом. Отметим, что самые высокие количественные уровни заболеваемости характерны для Центрального, Северо-Западного, Восточного и Юго-Восточного административных округов. При этом максимальные показатели болезней органов дыхания, в том числе заболеваний глубоких отделов органов дыхания: бронхит, пневмония, . выше на отдельных территориях районов: в Центральном. ТУ "Пресненское", "Замоскворечье", "Басманное", "Мещанское". На этих территориях выше распространенность аллергических заболеваний органов дыхания: аллергический ринит, бронхиальная астма.
Болезни системы кровообращения чаще регистрируются на территории ТУ "Мещанское", "Пресненское", "Тверское" .
В Западном административном округе заболеваемость выше у людей, проживающих в районах размещения НПО "Пластик" и ТЭЦ-12.
Для Северного округа неблагоприятными территориями являются "Войковский" и "Савеловское": здесь распространенность заболеваний системы кровообращения, органов дыхания, болезней крови выше, чем в среднем по району .
Ярко выраженные различия имеет территориальное распределение числа сердечно-сосудистых заболеваний в городе. Наиболее высокая заболеваемость регистрируется в Северо-Западном, Юго-Западном и Восточном административных округах. В Северо-Западном округе болезни системы кровообращения преобладают особенно в промышленных зонах и рядом с оживленными транспортными магистралями. Это муниципальные районы "Покровское-Стрешнево", "Щукино", "Хорошево-Мневники".
У подростков в Восточном округе регистрируется самый высокий уровень заболеваемости эндокринной системы. Этому способствует повышенное загрязнение воздуха предприятиями округа, такими, как ТЭЦ-11, электродный завод, "Прожектор", "Компрессор", "Красный богатырь" и другие .
В Северном округе в прошлом году значительно увеличилась частота болезней нервной системы, органов чувств, пищеварения. Одна из причин такого роста. именно неблагополучная экологическая ситуация, которую создают источники загрязнения атмосферного воздуха .
В целом количественные уровни заболеваемости всех групп населения Москвы на 15-20 % выше, чем в среднем по России. Это отчасти зависит от более эффективной работы служб здравоохранения сравнительно с общероссийской, отчасти. от неблагоприятной экологической обстановки в Москве. Высок уровень заболеваемости органов дыхания, которые занимают в структуре общей заболеваемости у детей около 60 %, подростков. 40 %, взрослых. 21 %, а также системы кровообращения, распространенность которых среди взрослых в Москве фиксируется на 70% выше, чем в среднем по России (220.0 против 125.4 на 100 тыс. населения).
На состояние здоровья населения влияет множество факторов как социально-экономического, так и экологического характера. Поэтому полная зависимость состояния здоровья людей от загрязнения воздуха (и от экологической обстановки в целом) не выражена. Кроме того, анализ медико-географической ситуации требует значительно большего динамического ряда, чем можно проследить в настоящее время. Тем не менее, внутри отдельных районов наблюдаются значительные различия, как по уровню заболеваемости, так и в состоянии городской среды. Поэтому необходимы исследования другого масштаба, так как внутри районов имеются наиболее проблемные, с медицинской точки зрения, ареалы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Уорк К., Уорнер С. Загрязнение воздуха. Источники и контроль. . М.: Мир, 1980. 640 с.
2. Егоров А.А. Рассеяние примесей в атмосфере // Вестник РУДН, серия Экология и безопасн. жизнедеят., 1996, ≤ 1. С. 54-60.
3. Егоров А. А., Царева Ю. И. Рассеяние в атмосфере оксида углерода от автомобильного транспорта // Экология и промышленность России, 2006, ≤ 1 (Январь). С. 38-41.
4. Егоров А. А., Царева Ю. И. Перенос и рассеяние примесей в атмосфере. Лазерные методы контроля загрязнения атмосферы // "Лазеры в науке, технике, медицине": Тез. докл. XIII-й Междунар. науч.-техн. конфер., 16-20 сентября 2002 г., Сочи. . М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. С. 25-29.
5. Гроздова О.И., Егоров А.А., Царева Ю.И. Исследование процесса рассеяния в атмосфере окиси углерода от автомобильного транспорта // "Проблемы управления качеством городской среды": Тез. докл. VII-й Междунар. науч.-практич. конфер., Москва, 2 октября 2002 г. . М.: Изд-во Прима-пресс-М, 2003. С. 157-161.
6. Климат, Погода, Экология Москвы / Под ред. Клинова Ф.Я. . С.-П.: Гидрометеоиздат, 1995. 439 с.
7. Краткий ежегодник состояния атмосферного воздуха в г. Москве и городах Московской области за 2000 г. / Гл. ред. Ефименко Н.В. . М.: МосЦГМС, 2001. 30 с.
8. О состоянии окружающей природной среды Москвы в 2000-2001 году. Государственный доклад. . http://www.moseco.ru/doclad2000.
9. Оценка современной экологической ситуации в Москве. По материалам НИиПИ Генплана г. Москвы // Московские новости, ≤ 18-19, 1-14 мая 2001 г.
10. Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России в 1999 г. Ежегодник. . СПб: Гидрометеоиздат, 2000. 240 с.
11. Экологический атлас Москвы / Рук. проекта И.Н. Ильина. . М.: АБФ/ABF, 2000. 96 с.
12. Битюкова В. Р., Глушкова В.Г. Экология Москвы: прошлое, настоящее, будущее. Оценки специалистов. ≤ 5 (66). М.: Комитет по телекоммуникациям и средствам массовой информации Правительства Москвы, 1998. 186 с.
Егоров Александр Алексеевич - к.ф.-м.н. доцент. Царева Юлия Игоревна - магистр экологического мониторинга и прогнозирования.