Оценка состояния атмосферного воздуха по результатам наблюдений
Сброс загрязняющих веществ может осуществляться в различные среды: атмосферу, воду, почву. Выбросы в атмосферу являются основными источниками последующего загрязнения вод и почв в региональном масштабе, а в ряде случаев и в глобальном.
Промышленные источники загрязнения атмосферного воздуха подразделяются на источники выделения и источники выбросов. К первым относятся технологические устройства (аппараты установки и т.п.), в процессе эксплуатации которых выделяются примеси. Ко вторым - трубы, вентиляционные шахты, аэрационные фонари и другие устройства, с помощью которых примесь поступает в атмосферу.
Промышленные выбросы подразделяются на организованные и неорганизованные. Организованный промышленный выброс поступает в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы, что позволяет применять для очистки от загрязняющих веществ соответствующие установки. Неорганизованный промышленный выброс поступает в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушений герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки или хранения продукта. Неорганизованные выбросы характерны для очистных сооружений, хвостохранилищ, золоотвалов, участков погрузочно-разгрузочных работ, сливно-наливных эстакад, резервуаров и других объектов.
К основным источникам промышленного загрязнения атмосферного воздуха относятся предприятия энергетики, металлургии, стройматериалов, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, производства удобрений.
1.3. Критерии оценки состояния атмосферного воздуха
Вещества, находящиеся в атмосферном воздухе, попадают в организм человека главным образом через органы дыхания. Вдыхаемый загрязненный воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, откуда примеси поступают в кровь и лимфу.
В нашей стране проводятся работы по гигиенической регламентации (нормированию) допустимого уровня содержания примесей в атмосферном воздухе. Обоснованию гигиенических нормативов предшествуют многоплановые комплексные исследования на лабораторных животных, а в случае оценки реакций организма на действия загрязняющих веществ и на добровольцах. При таких исследованиях используются самые современные методы, разработанные в биологии и медицине.
Важнейшими показателями, отражающими загрязнение атмосферы, являются: ПДК, ПДК МР, ПДК СС, СИ, НП, ИЗА.
ПДК – предельная допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколения, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.
ПДК МР – предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м 3 . Эта концентрация при вдыхании в течение 20 – 30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.
ПДК СС – предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест, мг/м 3 . Эта концентрация не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) вдыхании.
СИ – стандартный индекс – наибольшая измеренная разовая концентрация примеси, деленная на ПДК; она определяется из данных наблюдений за одной примесью на одном посту или на всех постах района за всеми примесями за месяц или за год.
НП – наибольшая повторяемость (%) превышения ПДК по данным наблюдений на одном посту за одной примесью или на всех постах района за всеми примесями за месяц или за год.
ИЗА – комплексный индекс загрязнения атмосферы, учитывающий несколько примесей, представляющий собой сумму концентраций выбранных загрязняющих веществ (в долях ПДК), деленную на количество рассматриваемых ингредиентов.
В настоящее время определены предельно допустимые концентрации в атмосферном воздухе более чем 500 веществ.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) - это максимальная концентрация примеси в атмосферном воздухе, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает и не окажет на него вредного влияния (включая отдаленные последствия) и на окружающую среду в целом.
Гигиенические нормативы должны обеспечивать физиологический оптимум для жизни человека, и, в связи с этим, к качеству атмосферного воздуха у нас в стране предъявляются высокие требования. В связи с тем, что кратковременные воздействия не обнаруживаемых по запаху вредных веществ могут вызвать функциональные изменения в коре головного мозга и в зрительном анализаторе, были введены значения максимальных разовых предельно допустимых концентраций (ПДКмр.) С учетом вероятности длительного воздействия вредных веществ на организм человека были введены значения среднесуточных предельно допустимых концентраций (ПДКсс).
Таким образом, для каждого вещества установлено два норматива: Максимально разовая предельно допустимая концентрация (ПДКмр) (осредненная за 20-30 мин) с целью предупреждения рефлекторных реакций у человека и среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКсс) с целью предупреждения общетоксического, мутагенного, канцерогенного и другого действия при неограниченно длительном дыхании.
Значения ПДКмр и ПДКсс для наиболее часто встречающихся в атмосферном воздухе примесей приведены в таблице 1.3. В правой крайней графе таблицы приведены классы опасности веществ: 1-чрезвычайноопасные, 2-высокоопасные, 3- умеренно опасные и 4 - малоопасные. Эти классы разработаны для условий непрерывного вдыхания веществ без изменения их концентрации во времени. В реальных условиях возможны значительные увеличения концентраций примесей, которые могут привести в короткий интервал времени к резкому ухудшению состояния человека.
В местах, где расположены курорты, на территориях санаториев, домов отдыха и в зонах отдыха городов с населением более 200 тыс. человек. концентрации примесей, загрязняющих атмосферный воздух, не должны превышать 0,8 ПДК.
Может создаться ситуация, когда в воздухе одновременно находятся вещества, обладающие суммированным (аддитивным) действием. В таком случае сумма их концентраций (С), нормированная на ПДК, не должна превышать единицы согласно следующему выражению:
К вредным веществам, обладающим суммацией действия, относятся, как правило, близкие по химическому строению и характеру влияния на организм человека, например:
диоксид серы и аэрозоль серной кислоты;
диоксид серы и сероводород;
диоксид серы и диоксид азота;
диоксид серы и фенол;
диоксид серы и фтористый водород;
диоксид и триоксид серы, аммиак, оксиды азота;
диоксид серы, оксид углерода, фенол и пыль конверторного производства.
Вместе с тем многие вещества при одновременном присутствии в атмосферном воздухе не обладают суммацией действия, т.е. предельно допустимые значения концентраций сохраняются для каждого вещества в отдельности, например:
оксид углерода и диоксид серы;
оксид углерода, диоксид азота и диоксид серы;
сероводород и сероуглерод.
В том случае, когда отсутствуют значения ПДК, для оценки гигиенической опасности вещества можно пользоваться показателем ориентировочно - безопасного максимального разового уровня загрязнения воздуха (ОБУВ).
Таблица 1.3
|
Предельно допустимые концентрации (ПДК) в атмосферном воздухе населенных мест |
|||
|
Вещество |
ПДК, мг/м 3 |
Класс опасности вещества |
|
|
Максимальная разовая |
средняя суточная |
||
|
Азота диоксид | |||
|
Серы диоксид | |||
|
Углерода оксид | |||
|
(взвешенные вещества) | |||
|
Кислота серная | |||
|
Ртуть металлическая | |||
Разработаны также значения предельно допустимых концентраций веществ в воздухе рабочей зоны (ПДКрз).
Значение ПДКрз должно быть таким, чтобы не вызывать у рабочих при ежедневном вдыхании в течение 8 часов заболеваний или не приводить к ухудшению состояния здоровья в отдаленные сроки. Рабочей зоной считается пространство до 2 м высотой, где размещается место постоянного или временного пребывания работающих. Так ПДКрз диоксида серы составляет 10, диоксида азота - 5, а ртути - 0,01 мг/м 3 , что значительно выше, чем ПДКмр и ПДКсс соответствующих веществ.
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.
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.
1. Введение
Результаты расчетов
Мероприятия по снижению выбросов
Заключение
Литература
Введение
Высокий уровень загрязнения окружающей среды стал угрозой для населения промышленных районов, сельскохозяйственных культур и лесного хозяйства. Очень сильно сказывается на комфортности жизни людей загрязнение атмосферного воздуха. Поэтому требуется последовательно выполнять операционные и хозяйственные меры по предупреждению загрязнения и развитию оперативного контроля за состоянием атмосферного воздуха.
В рамках мониторинга атмосферного воздуха создана система оценок выбросов промышленных предприятий конкретной сферы, загрязняющих атмосферный воздух отходами своей жизнедеятельности. Среди этих предприятий, отравляющих природную среду, значительный вред атмосфере приносят предприятия железнодорожного транспорта, в том числе локомотивные депо. Поэтому комплексная оценка загрязнений атмосферного воздуха, создаваемая деятельностью локомотивного депо, в рамках мониторинга окружающей среды всегда актуальна по следующим причинам.
) С экологической точки зрения эта оценка позволяет сравнить предельно допустимую концентрацию и фактическое содержание вредных веществ в атмосфере, с целью разработки мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в районе расположения локомотивного депо.
) С экономической точки зрения оптимизация выбросов позволяет снизить издержки предприятия - локомотивного депо, связанного с выплатой штрафных санкций за превышения предельно допустимой концентрации фактических выбросов в атмосферу.
) С технологической точки зрения: улучшить технологический процесс деятельности подразделений, входящих в локомотивное депо, тем самым оптимизировать персонал, осуществить экономию затрат на предприятии.
) С технической точки зрения: перейти на инновационное, более совершенное оборудование, ресурсосберегающее и более экологически чистое.
Пути решения:
Для стационарных источников:
-Внедрение современных экологически-чистых и ресурсосберегающих технологий;
-Широкие использование экологически чистых видов топлива;
-Применение модульных котельных контейнерного типа с автоматизированными процессами горения в зависимости от температуры наружного воздуха, что дает значительную экономию топлива и сокращение вредных выбросов в атмосферу;
-Внедрение современных котельных агрегатов, использующих вторичные энергоресурсы;
-Повышение эффективности сжигания топлива за счет внедрения технологии сжигания угля в «псевдокипящем слое», применение экономичных акустических горелок для сжигания жидкого топлива, использование водо-мазутной эмульсии для сжигания жидкого топлива;
-Разработка и применение альтернативных источников тепло и электроснабжения;
-Использование возобновляемых источников энергии.
Для передвижных транспортных средств:
-Расширение использования электротяги;
-Разработка и внедрение новых экономически и экологически эффективных двигательных установок;
-Разработка тепловозов, использующих альтернативные углеводородному источники топлива (газотурбовозы);
-Разработка и внедрение новых технологий по очистке продуктов горения от вредных веществ (катализаторы, фильтры, нейтрализаторы);
-Применение новых технологий покраски вагонов, обеспечивающих снижение расхода лакокрасочных материалов и снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;
-Использование подвижного состава, не имеющего испарений или утечек при перевозке опасных грузов, пылеобразования при перевозке сыпучих грузов, проливов на железнодорожное полотно нефтепродуктов;
-Завершение перехода с печного отопления пассажирских вагонов на электроотопление.
В качестве первоочередных мер, необходимо проведение следующих мероприятий:
-Ускорение программы перевооружения тепловозов новыми двигательными установками и закупка новых современных типов тепловозов, снижающими выброс вредных веществ на 30%;
-Замена изношенного пылегазоулавливающего оборудования на стационарных источниках вредных выбросов, в первую очередь в котельных.
Общая характеристика воздействия железнодорожного транспорта на экосистемы
экосистема выброс атмосфера санитарный
Любая железная дорога представляет собой отчужденную у природной среды полосу, искусственно приспособленную к движению поездов с заданными техническими и экологическими показателями. Для экологической системы, для природного ландшафта железная дорога является чужеродным элементом.
Чем плотнее сеть дорог, тем выше интенсивность движения по ним, тем большую озабоченность проявляет общество в отношении их воздействия на условия человеческого обитания. На долю железнодорожного транспорта приходится 80% грузооборота и 40 % пассажирооборота транспорта общего пользования РФ. Такие объёмы работ связаны с большим потреблением природных ресурсов, и соответственно, выбросами загрязняющих веществ в биосферу. Однако по абсолютному значению загрязнение на железнодорожном транспорте меньше чем автомобильное. Снижение масштабов воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду объясняется следующими причинами:
низким удельным расходом топлива на единицу транспортной работы;
широким применением электрической тяги (в этом случае выбросы загрязняющих веществ от подвижного состава отсутствуют);
меньшим отчуждением земель под железные дороги по сравнению с автодорогами.
Но несмотря на перечисленные позитивные моменты, влияние железнодорожного транспорта на экологическую обстановку весьма ощутимо. Оно проявляется прежде загрязнением воздушной среды, водной и земель при строительстве и эксплуатации железных дорог.
Главной задачей проектировщиков является не преодоление противодействия слепых сил природы, как это считалось раньше, а поиск путей согласования технических решений с природными факторами. Необходимо чтобы строительство дороги не ухудшало качество среды обитания, воздействуя на неё.
Общие сведения о предприятии
Локомотивное депо станции Батайск Ростовского отделения - структурное подразделение Северокавказской железной дороги-филиала Открытого Акционерного Общества «Российские Железные Дороги».
Осуществляет следующие виды деятельности:
-обеспечение технически исправного состояния парка локомотивов и устойчивой их работы в эксплуатации;
-производство текущего ремонта и технического обслуживания в соответствии с действующими правилами и положениями;
-ремонтное обслуживание тепловозов в цехах ремонта и технического осмотра.
Локомотивное депо станции Батайск выполняет следующие задачи: выдача локомотивов под поезда и, в соответствии с графиком, организация их обслуживания, обеспечение безопасности движения поездов, своевременная экипировка и ремонт локомотивов.
Основные производственные показатели складываются из объемного показателя тонно-километры брутто грузовых и пассажирских перевозок и объемов выполняемых ремонтов и технического обслуживания локомотивов.
Основными производственными подразделениями являются цехи обслуживания ТО-2, ТО-3 и текущего ремонта ТР-1, ТР-2, ремонтные подразделения, цех эксплуатации и вспомогательные производства.
В эксплуатации предприятия находится электровозов - 81 единица, тепловозов - 60 единиц.
Производственная деятельность основных и вспомогательных подразделений депо является отходообразующей.
На промплощадке депо «Юг» осуществляется ремонтное обслуживание маневровых тепловозов в цехе ремонта в объёме технического обслуживания и текущего ремонта.
Ремонт тепловозов в объеме ТР-1 предусматривает: осмотр механической части, замену стертых колодок, регулировку тормозной рычажной передачи, проверку работы автосцепок и состояние её деталей. В объеме ТР-1 замеряют зазоры между коренных и шатунных подшипников, осматривают внутреннюю поверхность цилиндрических втулок, на стенде регулируются форсунки, осматривается блок картера, клапанные коробки, проверяется уровень смазки в кожухах зубчатых передач и моторно-осевых подшипников. У главного генератора осматривается и защищается коллекторный узел. Заменяются истертые графитовые щетки и имеющие дефекты изоляторы. Ремонт тяговых двигателей и электроаппаратов включает зачистку коллекторов и последующую пропитку, замену истертых графитовых щеток и имеющих дефекты пальцев щеткодержателей. При ремонте низковольтной аппаратуры производится проверка работы контакторов, реле и их блокировок. Контакты и блокировки защищаются и протираются. После ремонта производится изоляция силовых цепей, цепей управления, реостатные испытания дизеля тепловоза.
В объеме ТР-2 предусматривается более детальный ремонт дизеля тепловоза, электроаппаратуры, обточка колесных пар без выкатки.
В объем технического осмотра маневровых тепловозов ТО-3 входит: осмотр блока дизеля, блока карбюратора, клапанных коробок, генератора и тяговых двигателей, коллекторов, щеткодержателей, пальцев, графитовых щеток, замена истертых тормозных колодок, регулировка тормозной и рычажной передачи, проверка состояния и работы автосцепок.
Ремонт электровозов в объеме ТР-1 предусматривает: обеспыливание внутреннего оборудования электровоза перед постановкой на ремонт, осмотр механической части, замену стертых тормозных колодок, регулировку тормозной рычажной передачи, проверку смазки в кожухах зубчатых передач моторно-осевых подшипников, при необходимости ее заливку, проверку работы автосцепок и состояние ее деталей.
Ремонт электрической аппаратуры включает: зачистку контактов, ремонт дугогасительных камер, ремонт ножей главного выключателя и накладок лыж пантографов, протирку всех изоляторов, проверку характеристик пантографов и главных выключателей, проверку состояния блокировок низковольтной аппаратуры, Особое внимание уделяется состоянию и ремонту главного электрического контроллера. В процессе ремонта осматриваются вспомогательные электрические машины. У тяговых двигателей защищаются коллектора, осматривают и протирают щеткодержатели и пальцы. Изношенные графитовые щетки или дефектные пальцы щеткодержателей заменяют.
В объёме ТР-2 предусматривается более детальный ремонт узлов электровоза, работы по тяговому трансформатору и обточка колесных пар без выкатки.
Применяемые в процессе материалы соответствуют отраслевым и экологическим требованиям.
К основному цеху примыкают вспомогательные цеха и подразделения. Там же находится цех ПТОЛ (пункт технического осмотра локомотивов) по осмотру электровозов других депо.
Основное производство по депо « Юг»:
-пункт технического осмотра электровозов ТО;
-цех текущего ремонта тепловозов ТО-3;
-цех текущего ремонта тепловозов ТР,ТО-4.
Вспомогательное производство по депо «Юг»:
Фильтромоечное отделение, газосварочное отделение, кузнечный цех (горн), аккумуляторное отделение, механический цех, деревообрабатывающий цех, участок топливной аппаратуры, компрессорная, пескосушильное отделение, склад топлива ТНТС, прачечная, бригадный дом, химлаборатория, теплосиловое хозяйство.
Характеристика предприятия как источника загрязнения атмосферы
В локомотивном депо Батайск имеется огромное количество источников выбросов, как организованных, так и неорганизованных;
Мы рассмотрим загрязняющие вещества:
Депо «Ют» выбрасывает в атмосферный воздух следующие вредные вещества:
Железа оксид;
-марганец и его соединения;
-натрия гидроокись;
Олова оксид;
-свинец и его соединения;
Азота диоксид;
Азота оксид;
Кислота серная;
Сажа;
-сернистый ангидрид;
Сероводород;
Углерода оксид;
-углеводороды предельные С 1 - С5;
-амилены (смесь изомеров);
Бензол;
Ксилол;
Толуол;
Этилбензол;
Бензапирен;
Керосин;
-масло минеральное нефтяное;
Сольвент нафта;
Уайт спирит;
-взвешенные вещества;
-мазутная смола электростанций;
-пыль неорганическая >70%SiO2;
-пыль неорганическая: 70 - 20%SiO2 ;
-пыль абразивная;
Зола углей.
Депо «Север» выбрасывает в атмосферный воздух следующие вредные вещества:
Железа оксид;
-марганец и его соединения;
-натрия гидроокись;
Олова оксид;
-свинец и его соединения;
Азота диоксид;
Азота оксид;
Сажа;
-сернистый ангидрид;
Углерода оксид;
Ксилол;
Бензапирен;
-кислота уксусная;
-бензин нефтяной;
Керосин;
Сольвент нафта;
Уайт спирит;
-углеводороды предельные С12 - С19 ;
-взвешенные вещества;
-пыль неорганическая >70%SiO2;
-пыль неорганическая: 70 - 20%SiO2;
-пыль абразивная;
Пыль древесная;
Зола углей.
Общий выброс загрязняющих веществ в атмосферу по двум промплощадкам составляет - 138,418 т/год.
Суммарный выброс составляет:
-депо «Север» - 4,7253 т/год или 3,41% от общего выброса;
-депо «Юг» - 133,6949 т/год или 96,59% от общего выброса.
Основными источниками загрязнения на предприятии являются:
депо «Север»:
-котельная - 1,3 т/год или 0,94% от общего выброса;
-печь сушки песка СОБУ - 0,634 т/год или 0,46% от общего выброса;
депо «Юг»:
-котельная - 124021 т/год или 89% от общего выброса;
-печь сушки песка СОБУ - 5,34 т/год или 3,86% от общего выброса;
-склады хранения - 0,77 т/год или 0,5% от общего выброса;
-погрузочно-разгрузочные работы - 0,145 т/год или 0,1% от общего выброса.
На предприятии имеются пылегазоочистные установки:
-циклон «Гипродревпром» Ц-500 с эффективностью очистки 79%;
-циклон «Гипродревпром» Ц-300 с эффективностью очистки 77%;
-установка очистки газа В-1с эффективностью очистки 83%;
-фильтр ФН-1000А с эффективностью очистки 78%;
-пылеосадочная камера с эффективностью очистки 49%;
-электрофильтр с эффективностью очистки по саже, диоксиду азота, оксиду углерода 13% ;
-циклон «Гипродревпром» Ц-1200 с эффективностью очистки 80%.
Проведение расчетов фактических и предельно допустимых выбросов в атмосферу
Расчеты концентраций на множестве расчетных не проводятся для тех примесей, для которых выполняется условие:
где Сmi - максимальная приземная концентрация загрязняющего вещества, создаваемая выбросами одного i-го источника;
ПДК - предельно допустимая концентрация этого вещества;
n - количество учитываемых источников выбросов;
Е3 - константа целесообразности и проведения расчетов. Рекомендуемое значение Е3 = 0,1.
При выполнении расчетов выдается информация необходимая для нормирования выбросов:
1.Распределение приземных концентраций в зоне влияния предприятия при неблагоприятных метеорологических условиях.
2.Наибольшие максимальные концентрации загрязняющих веществ в долях ПДК и перечень источников, дающих основной вклад в эти концентрации;
.Приземные концентрации загрязняющих веществ в долях ПДК и мг/м3 в расчетных точках и перечень источников, дающих основной вклад в эти концентрации.
Исходные данные для расчета
В соответствии с письмом Северокавказского Гидрометцентра № 07-17/536 от 27.07.04г. приняты следующие исходные данные:
Метеорологические характеристики и коэффициенты, определяющие условия рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере города:
-коэффициент стратификации атмосферы, А - 200;
-коэффициент рельефа местности - 1;
-расчетная среднемесячная максимальная температуравоздуха наиболее жаркого месяца года, 0С равна 29,1;
-расчетная среднемесячная максимальная температура воздуха наиболее холодного месяца года, 0С равна -6,3;
1.Среднегодовая роза ветров, %
ССВ В ЮВ Ю ЮЗЗ СЗ
12 349 3 1018 7
средняя скорость ветра, вероятность превышения которой составляет 5%(U*) - 13 м/с.
На данном предприятии источники выбросов на 2-х производственных площадках расположены на значительном расстоянии друг от друга.
Расчеты рассеивания выполнялись в условной системе координат в расчетном прямоугольнике размером 2000 х 2000 с шагом 100, а также в расчетных точках на границе санитарно-защитной зоны и жилой зоны.
Коэффициенты, учитывающие оседание загрязняющих веществ в атмосферном воздухе приняты для газообразных и мелкодисперсных веществ соответственно 1:3.
Предприятия по степени воздействия на качество атмосферного воздуха подразделяются на 4 категории, определение которых позволяют дать параметры оценки влияния выбросов предприятия на качество атмосферного воздуха.
Одними из таких параметров являются параметры Фi и Фпр
Фi - предварительная оценка воздействия по веществам;
Фпр - предварительная оценка воздействия предприятия.
В соответствии с приложением 6 документа «Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух» была определена предварительная оценка воздействия предприятия на качество атмосферного воздуха прилегающих территорий по значению параметра Фi, для каждого (i-го) загрязняющего вещества, выбрасываемого предприятием.
В соответствии с разделом 7 документа «Рекомендации по основным вопросам воздухоохранной деятельности», была определена предварительная оценка воздействия предприятия на качество атмосферного воздуха прилегающих территорий назначению параметра Фi, определенного по формуле:
-для отдельного загрязняющего вещества, выбрасываемого предприятием:
где Мi (г/с) - суммарное значение выбросов от всех источников предприятия, в данном случае от источников производственной площадки, определенное на основе результатов инвентаризации выбросов и источников их поступления в атмосферу;
Нi - средневзвешенное значение высоты источников предприятия, которого выбрасывается данное вещество;
А - коэффициент, зависящий от температурной атмосферы, его значения принимаются в соответствии с п.2.2 ОНД-86;
Безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, принимается в соответствии с разд. 4 ОНД-86;
ПДКм.р.i - максимальная разовая предельно допустимая концентрация j-го вещества в атмосферном воздухе населенных мест.
Рассчитанные параметры приведены в таблице.
№, п/пНаименование веществаПДКм.р.iАНiКоээф. рельеф. мест. ?MjФi1железа оксид0,042003,81,00,013900018,32марганец и его соединения0,012006,41,00,00060001,8803натрия гидроокись0,01 ОБУВ2006,01,00,00020000,6704олова оксид0,02 ПДКс.с.2003,81,00,014939,25свинец и его соединения0,0012004,01,00,00000950,4756азота диоксид0,08520010,71,00,133200029,297азота оксид0,420010,91,00,02104000,978кислота серная0,32002,01,00,0021930,7319сажа0,152002,01,00,00560003,7310серы диоксид0,52002,01,00,224290044,8611сероводород0,00820010,01,00,00038600,96512углерода оксид5,02008,11,00,34860001,7213углеводороды предельные С 1 - С550 ОБУВ2009,51,02,29020000,96414углеводороды предельные С6 - С1030 ОБУВ2005,01,00,69430000,92615амилены (смесь изомеров)1,52004,51,01,50000044,4416бензол0,320015,01,00,06880003,0617ксилол0,220015,01,00,11100007,4018толуол0,620015,01,00,05790001,2919этилбензол0,0220015,01,00,00180001,220бенз(а)пирен0,00001 ПДКс.с2003,41,00,000004425,8821Кислота уксусная0,22003,41,00,0617,6522бензин нефтяной5,02002,01,00,05873001,174623керосин1,2 ОБУВ2002,01,00,02635932,19724масло минеральное нефтяное0,05 ОБУВ200201,00,00250,525сольвент нафта0,2 ОБУВ20015,01,00,01310,8726уайт-спирит1,0 ОБУВ20015,01,00,06250,8327углеводороды предельные С12-С191,02005,01,00,3278713,1128взвешенные вещества0,52008,01,00,01830,9229мазутная смола электростанций0,002 ПДКс.с.20025,810,143208855,5530пыль неорганическая >70%SiO20,152005,61,00,0080162,1431пыль неорганическая 70-20% SiO20,32009,01,00,05100003,7832пыль абразивная0,04 ОБУВ2002,01,00,00117002,9333пыль древесная0,5 ОБУВ2006,21,00,04529702,9234зола углей0,3 ОБУВ2007,01,00,04020003,83Группы суммации:35Юг74,1536Север130,67
Для производственной площадки параметр определяется большей величиной параметра:
Для предприятия - большей величиной:
Предварительная оценка параметра определилась:
-для производственной площадки 1 депо «Север» - величиной 74,15.
-для производственной площадки 2 депо «Юг» - величиной 130,67.
Для предприятия параметр равен 130,67, т.е. больше 1, а это значит, что для определения категории предприятия требуется выполнение расчетов рассеивания.
Для одиннадцати веществ нормирование будет производится по фактическим показателям выбросов этих веществ:
В частности для промышленной площадки депо «Север» это:
1.натрия гидроокись;
2.азота оксид;
Сольвент нафта;
Уайт-спирит;
.взвешенные вещества;
для промышленной площадки депо «Юг» это:
1.свинец и его соединения;
2.кислота серная;
Сероводород;
.углероды предельные С1 - С5;
.углеводороды предельные С6 - С10;
.масло минеральное нефтяное;
Для снижения объемов работ при выполнении проектов нормативов ПДВ в том числе и выполнении детальных расчетов рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе используется условие:
для каждого вещества определяется целесообразность их подробного рассмотрения,
где - сумма максимальных концентраций i-го загрязняющего вещества от совокупности источников данного предприятия, мг/м3;
Фоновая концентрация, в долях ПДК;
Е - коэффициент целесообразности расчета, принят = 1.
В таблице приведены сведения по всем загрязняющим веществам с указанием и (в долях ПДК).
Площадка 1 депо «Север»
Таблица 2 - перечень веществ, для которых требуется или не требуется проведение детальных расчетов загрязнения атмосферы.
№ п/пНаименование вещества
доли ПДКНеобходимость проведения детальных расчетов1железа оксид0,324860,32486Не требуется2марганец и его соединения0,155830,15583Не требуется3натрия гидроокись0,024560,02456Не требуется4олова оксид0,000020,00002Не требуется5свинец и его соединения0,007030,00703Не требуется6азота диоксид0,841161,72116Требуется7азота оксид0,019650,01965Не требуется8сажа0,022470,02247Не требуется9Ангидрид сернистый0,177930,19793Не требуется10углерода оксид0,147070,54707Не требуется11ксилол1,065791,06579Требуется12бенз(а)пирен0,138720,13872Не требуется13кислота уксусная0,001410,00141Не требуется14бензин нефтяной0,022230,02223Не требуется15керосин0,134540,13454Не требуется16сольвент нафта0,125780,12578Не требуется17уайт-спирит0,120020,12002Не требуется18углеводороды предельные С12-С190,125340,12534Не требуется19взвешенные вещества0,052030,45203Не требуется20пыль неорганическая >70-20% двуокиси кремния0,50030,5003Не требуется21пыль неорганическая 70-20% двуокиси кремния0,181620,18162Не требуется22пыль абразивная2,27132,2713Требуется23пыль древесная0,242570,24257Не требуется24зола углей0,738910,73891Не требуется
Площадка 2 депо «Юг»
Таблица 3 - перечень веществ, для которых требуется или не требуется проведение детальных расчетов загрязнения атмосферы.
№ п/пНаименование вещества
доли ПДКНеобходимость проведения детальных расчетов1железа оксид0,249810,24981Не требуется2марганец и его соединения0,050430,05043Не требуется3натрия гидроокись0,572670,57267Не требуется4олова оксид0,000030,00003Не требуется5свинец и его соединения0,008650,00865Не требуется6азота диоксид0,77361,6036Требуется7азота оксид0,024980,02498Не требуется8кислота серная0,002280,00228Не требуется9сажа0,16110,1611Не требуется10ангидрид сернистый0,553010,87301Не требуется11сероводород0,358030,35803Не требуется12углерода оксид0,02190,4219Не требуется13углеводороды предельные С1-С50,260380,26038Не требуется14углеводороды предельные С6-С100,105690,10569Не требуется15амилены (смесь изомеров)0,287440,28744Не требуется16бензол1,150891,15089Требуется17ксилол0,594220,59422Не требуется18толуол0,416850,41685Не требуется19этилбензол0,442110,44211Не требуется20бенз(а)пирен0,02210,0221Не требуется21керосин0,09340,0934 Не требуется22масло минеральное0,763080,76308Не требуется23сольвент нафта0,054720,05472Не требуется24уайт-спирит0,052220,05222Не требуется25углеводороды предельные С12-С190,920040,92004Не требуется26взвешенные вещества0,053540,05354Не требуется27мазутная зола электростанций0,064680,06468Не требуется28пыль неорганическая >70-20% двуокиси кремния1,718671,71867Требуется29пыль неорганическая 70-20% двуокиси кремния2,795652,79565Требуется30пыль абразивная3,894183,89418Требуется31зола углей0,576100,57610Не требуется
Величины выбросов вышеперечисленных веществ принимаются в качестве нормативов ПДВ без подробного рассмотрения и анализа приземных концентраций в атмосферном воздухе.
Для веществ, по которым суммы максимальных концентраций от источников с учетом фона определились величинами больше 1, проводится подробный анализ.
По результатам расчетов параметра Фi, результатам расчета концентраций можно сделать вывод, что практически для всех вредных веществ ПДВ определяется по фактическому выбросу. Это позволяет отнести предприятие к пятому классу опасности. Степень вредного воздействия опасных отходов на окружающую природную среду очень низкая. Экологическая система практически не нарушена.
Выбросы при работе котельной
Вредные выбросы:
а) твердые частицы;
б) оксиды углерода;
в) оксиды азота;
г) диоксид серы;
Исходные данные по источникам выброса:
) Источник выброса, Н, м - 14,0
) Источник выброса, D, м - 0,4
) Топливо - уголь
) Расход топлива горна в год, m, т/г - 14,500
) Время работы горна в день, t, час - 10
) Количество работы горна в год, n, день - 360
) qт - зольность топлива, % - 31
) Эффективность золоуловителей, %, ?з - 0
) Коэффициент, учитывающий долю потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, R, % - 1
) Низшая теплота сгорания, Qчi, МДж/кг - 17,54
) Потери тепла от механической неполноты сгорания топлива, q1, % - 7
) Потери тепла вследствие хим-кой неполноты сгорания топлива, q2,% - 2
) Количество азотов оксидов, выделяющегося при сжигании топлива, q3, кг/т - 2,17
) Доля диоксидов серы, связываемых летучей золой в котле, ?SO2, % - 0,1
) Доля оксидов серы, улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц, при отсутствии золоуловителей принимается равной нулю, ?`SO2, % - 0 (золоуловитель отсутствует)
а) Твердые вещества:
т = qт*m*c*(1- ?з/100), т/г
Безразмерный коэффициент, с = 0,0023т = 31*14,5* 0,0023*(1- 0/100) = 1,033826 т/г
т = Мт*106/(t *n*3600), г/с
т = 1,033826*106/(10 *360*3600) = 0,079771 г/с
б) Оксиды углерода
Валовый выброс определяется по формуле:
Мсо = Ссо *m *(1-q1/100)* 10-3, т/г
Ссо - выход оксида углерода при сжигании топлива, кг/т
Ссо = q2 * R * Qчi , кг/т
Ссо = 2 *1 * 17,54 = 35,08 кг/т.
Мсо = 35,08 *14,5 *(1-7/100)* 10-3 = 0,473054 т/г.
Максимально разовый выброс определяется по формуле:
Mco*106/(t*n*3600), г/с
0,4731*106/(10*360*3600) = 0,036501 г/с
в) Оксиды азота
Валовый выброс определяется по формуле:
G3 * m * 10-3, т/г
2,17 * 14,5 * 10-3 = 0,031465 т/г
Максимально разовый выброс определяется по формуле:
MNO2 * 106/(t * n * 3600), г/с
0,0315 * 106/(10 * 360 * 3600) = 0,002428 г/с
г) Диоксид серы
Валовый выброс определяется по формуле:
MSO2 = 0.02*m*Sr * (1 - ?SO2)* (1 - ?`SO2), т/г
0.02*14,5*3,2 * (1 - 0,1)* (1 - 0) = 0,835200 т/г
Максимально разовый выброс определяется по формуле:
MSO2 * 106/(t * n * 3600), г/с
0.8352 * 106/(10 * 360 * 3600) = 0.064444 г/с.
Таким образом, суммарный валовый выброс составляет - 1,033826 т/г;
Расчет санитарно-защитной зоны
Размеры СЗЗ уточнены отдельно для различных направлений ветра в зависимости от результатов РЗА и среднегодовой розы ветров района расположения предприятия по формуле:
гдеL - расчетный размер СЗЗ, м;
L0 - расчетный размер участка местности в данном направлении, где концентрация загрязняющих веществ (с учетом фона) превышает ПДК, м;
Р - среднегодовая повторяемость направления ветра рассматриваемого румба %;
Р0 - повторяемость направлений ветров одного румба при круговой розе ветров, %.
Например: при восьмирумбовой розе ветров:
Значения L и L0 отсчитываются от границы источников. Среднегодовая роза ветров характеризуется значениями Р для разных румбов.
Предприятие имеет 2 производственные площадки:
Я площадка депо «Север» расположена в северо-восточной части г.Батайска;
Я площадка депо «Юг» в юго-восточной части г.Батайска.
Площадки расположены на значительном расстоянии друг от друга (более 4 км).
Ближайшие жилые кварталы размещаются на расстоянии 80 метров к востоку и западу от территории депо «Север» и на расстоянии 80 метров к востоку от территории депо «Юг».
С учетом требований СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 (8) технологические участки предприятия можно рассматривать как предприятие IV класса с размером санитарно-защитных зон (СЗЗ) - 100 метров предприятия по ремонту дорожных машин, автомобилей, кузовов, подвижного состава железнодорожного транспорта и метрополитена.
С учетом выполненных расчетов рассеивания и выводов, изложенных в подразделе 3.4. (Предложения по установлению нормативов ПДВ) данным проектом предлагается для двух промплощадок: депо «Север» и депо «Юг» установить нормативный размер СЗЗ - 100 м от границ промплощадок.
Результаты расчетов
По результатам наших расчетов загрязнения атмосферы выявлены источники выбросов, которые вносят наибольший вклад в загрязнение атмосферы.
Общий анализ расчетов показывает, что из 24 загрязняющих веществ по 1-ой площадке выполняется расчет по 3 вредным веществам и по группе суммации, по 2-ой площадке из 31 загрязняющих веществ по 5 веществам.
В результате анализа материалов РЗА следует, что максимальные концентрации всех загрязняющих веществ и группы суммации без учета фоновых загрязнений не превышают значений ПДК этих веществ для атмосферного воздуха на границах нормативной санзоны и на границах жилой застройки по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03.
Расчет выброс вредных веществ, загрязняющих атмосферу при работе котельной на данном участке, так же не превышает допустимых значений.
Так как выброс веществ не дает превышение ПДК на границах жилой и санитарно-защитной зон без учета фоновых концентраций, поэтому предлагается установить нормативы ПДВ по всем веществам для каждого одиночного источника и всего предприятия в целом.
9. Мероприятия по снижению выбросов
Снижение уровня отрицательного воздействия железнодорожной станции на окружающую природную среду и людей достигается внедрением природоохранных мероприятий.
Природоохранные мероприятия должны быть направлены на улучшение состояния окружающей среды или создание условий для этого. Отнесение мероприятий к природоохранным производится по следующим критериям: уменьшение загрязнения природных комплексов выбросами, стоками, отходами; снижение концентрации вредных веществ в выбросах, стоках, отходах; улучшение состояния среды обитания людей.
Возможные мероприятия:
Создание газоулавливающих установок;
Создание приборов и устройств для контроля загрязнения атмосферного воздуха.
Запретить сжигание производственных отходов и мусора на территории предприятия.
Проводить влажную уборку производственных помещений.
Установить контроль за бесперебойной работой систем вытяжной вентиляции и пылегазоочистных установок.
Заключение
Таким образом, в данной работе была рассмотрена деятельность локомотивного депо города Батайск. Были выявлены вредные вещества, выбрасываемые предприятием в атмосферный воздух. Была проведена оценка действия предприятия по вредным веществам, по результатам которой были установлены нормативы предельно допустимых выбросов в атмосферу локомотивным депо города Батайск, а так же проведен расчет количества выбросов вредных веществ при работе котельной локомотивного депо города Батайск.
В результате расчетов мы выявили:
а) максимальные концентрации всех загрязняющих веществ и группы суммации без учета фоновых загрязнений не превышают значений ПДК этих веществ для атмосферного воздуха на границах нормативной санзоны и на границах жилой застройки по СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03.
б) с учетом фоновых загрязнений расчетами определились превышения:
-по 1-ой промышленной площадке депо «Север» ПДК 1,06 по диоксиду азота и по группе суммации. 1,12 ПДК с максимальной величиной вклада предприятия 0,24 ПДК;
-по 2-ой площадке 1,11 ПДК по диоксиду азота и по группе суммации. 1,29 ПДК с максимальной величиной вклада предприятия 0,46 ПДК.
Этот анализ позволяет сделать вывод, что максимальные приземные концентрации на границе СЗЗ и жилой зоны не превышают нормативов ПДК, установленных для населенных мест.
Была определена санитарно защитная зона предприятия. Она составила 100м. в границах СЗЗ не находится жилых застроек.
в) Величина выбросов вредных веществ при работе котельной:
Суммарный валовый выброс составляет - 1,033826 т/г;
Максимально разовый выброс - 0,079771 г/с.
Были разработаны мероприятия для снижения уровня воздействия вредных веществ на окружающую среду и населения.
Локомотивное депо г. Батайск относится к пятому классу опасности. Это значит, что степень вредного воздействия опасных отходов на окружающую природную среду очень низкая. Экологическая система практически не нарушена.
Литература
1.Федеральный закон №7. Об охране окружающей среды. 2005 г.
2.Федеральный закон №96. Об охране атмосферного воздуха. 2005 г.
.РД 32.94.97. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ от тепловозов в атмосферу. - М., 1998.
.СанПиН 2.2.1/2.1.1.984-00. Санитарные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов.
.Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на железнодорожном транспорте: Учебное пособие/ Под ред. Н.И. Зубрева, Н.А. Шарповой. - М.: УМК МПС России, 2012. - 592 с
.Э.С.Цховребов Охрана окружающей среды на железнодорожном транспорте / - М.: Косимосинформ, 2009 - 328 с.
.ОНД-86. методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Ленинград Гидрометеоиздат, 1986.
Репетиторство
Нужна помощь по изучению какой-либы темы?
Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку
с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.
100 р бонус за первый заказ
Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line
Узнать цену
Систематизация, доработка и обобщение результатов дает возможность определить статистические характеристики загрязнения атмосферы. По ним определяют динамику изменение концентрации исследуемого вещества. К таким характеристикам относят:
1. Среднее арифметическое значение концентрации вещества определяют по формуле:
где qc - среднесуточные, среднемесячные, среднегодовые концентрации вещества qi, которые вычисляются по суммарным данным стационарных, передвижных и подфакельных постов наблюдения.
n - количество разовых концентраций, за соответствующий период.
2. Среднее квадратичное отклонение результатов измерений от среднего арифметического.
, мг/м3
3. Коэффициент вариации, что указывает на степень изменения концентрации вредного вещества:
где q - средняя концентрация
4. Максимальное значение концентрации вещества вычисляют при выборе максимальной из разовых, месячных, годовых и многолетних концентраций и определяют по формуле:
где L - количество исследуемых населенных пунктов.
5. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) количественно характеризуют уровень загрязнения атмосферы отдельной добавкой, что учитывает разницу в скорости увеличения уровня опасности вещества, приведенного до уровня опасности диоксида серы, с ростом превышения ПДК:
где Сi - константа, со значениями: 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 соответственно, для 1, 2, 3, и 4-го классов опасности вещества и позволяет перевести степень опасности i-го вещества до степени опасности диоксида серы.
6. Комплексный индекс загрязнения атмосферы города (КИЗА) - количественная характеристика уровня загрязнения атмосферы, что образуется множеством веществ:
n - количество вредных веществ в атмосфере. (основные загрязнители).
Для оценки изменений состояния воздуха, полученные концентрации сравнивают с фоновыми концентрациями.
Фоновая концентрация - статистически вероятная максимальная концентрация (Сф, мг/м3), которая характеризует загрязнение атмосферы. Ее определяют как значение концентраций, что не превышает 5% случаев общей выборки наблюдений. Она характеризует общую концентрацию, образуемую всеми источниками на данной территории. Определяется Сф для каждого поста наблюдения по данным полученных за период от 2 до 5 лет.
С целью повышения достоверности расчета Сф необходимо выбирать такой период наблюдений, на протяжении которого существенно не изменился характер застройки в районе поста наблюдения, характеристика выбросов в радиусе 5 км от поста и его размещение. Количество наблюдений должно быть не меньше 200 в год, а их общее количество не менее 800.
Для выявления вредного действия нескольких загрязнителей используют величину Сф по этим веществам. При этом учитывается концентрация каждого вещества и концентрация самого распространенного из них. Например, при суммации влияния SO2 и NO2:
При установлении ПДВ для реконструированных предприятий их доля исключается из Сф по формуле:
С’ф = Сф(1 - 0,4 С/Сф), при С≥Сф;
С’ф = 0,2Сф, при С>Сф
С’ф - фоновая концентрация без учета предприятия, C - максимальная концентрация, образуемая предприятием в точке размещения поста.
