Мониторинг качества воздушного пространства в Кемеровской области

© В.Г. Гридин, В.И. Ефимов, 2008

УДК 577.4:628.39.502.175

В.Г. Гридин, В.И. Ефимов

МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА В КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Семинар № 8

Мониторинг качества атмосферного воздуха в Кемеровской области основывается на системе наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнением и за происходящими в нем природными явлениями, а также на оценке и прогноза состояния атмосферного воздуха, его загрязнения.

В условиях неблагоприятных метеорологических факторов (штиль, инверсионное состояние атмосферы) приземные концентрации основных загрязняющих веществ (зола, пыль, сажа, окислы серы, азота, оксид углерода) в промышленных зонах Кемеровской области несколько раз превышают предельно допустимые концентрации (ПДК).

За основные показателями качества атмосферного воздуха, характеризующие воздействие на природную среду, приняты: критические нагрузки (потоки массы загрязняющих веществ в единицу времени в объект окружающей среды), критические уровни концентрации загрязняющих веществ (максимальные значения выпадений концентраций в атмосферном воздухе), которые не приводят к вредным воздействиям на структуры и функции экосистем в долговременном плане. Основные критерии опасности загрязнения воздуха основаны на санитарногигиеническом нормативе - ПДК вредных примесей.

Анализ динамики состояния атмосферного воздуха осуществляется на основе трех показателей:

1. НП - наибольшая повторяемость (в процентах) превышения ПДК любого вещества;

2. СИ - стандартный индекс загрязнения - наибольшая измеренная концентрация примеси, деленная на ПДК;

3. ИЗА - суммарный индекс загрязнения атмосферы, который рассчитывается по пяти наиболее распространенным вредным веществам (пыли, диоксиду серы, оксиду углерода, диоксиду азота и формальдегиду) с учетом их класса опасности, стандарта качества и средних уровней загрязнения воздуха.

Значения уровня загрязнения атмосферного воздуха на основании документов Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды следующие (табл. 1).

Заключение принимается по самому высокому значению одного из показателей. Мониторинг качества атмосферного воздуха на территории Кемеровской области осуществляется Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, представленной Государственным учреждением «Кемеровский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды».

Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы осуществляют на ста-

Таблица 1

Значения уровня загрязнения атмосферного воздуха

Уровень Значение Значение Значение

загрязнения ИЗА СИ НП, %

низкий < 5 < 1 < 10

повышенный чО 5 1 - 4 10 - 19

высокий 7 - 13 5 - 10 20 - 49

очень высокий > 14 > 10 > 50

ционарных постах. Стационарный пост предназначен для обеспечения непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа. Число стационарных постов определяется в зависимости от численности населения в городе, площади населенного пункта, рельефа местности и степени индустриализации.

Наблюдательная государственная сеть в области включает в себя 18 стационарных постов наблюдения в городах: Кемерово, Новокузнецк,

Прокопьевск.

Наблюдательная государственная сеть в г. Кемерово включает в себя 8 стационарных постов наблюдения

Измерения концентраций проводились по загрязняющим веществам: аммиаку, анилину, взвешенным веществам, диметиламину, диоксиду серы, изопропиловому спирту, оксидам азота, оксиду углерода, саже, сероуглероду, цианистому водороду, фенолу, формальдегиду, хлористому водороду, хлору, бенз(а)пирену и металлам (табл. 2). Основными контролируемыми загрязняющими веществами в атмосферном воздухе являются: формальдегид, бенз(а)пирен, сероуглерод, аммиак, диоксид азота, сажа.

За 2005 год в атмосфере города случаев высокого загрязнения не наблюдалось. Среднегодовая концентрация аммиака, в целом по городу, превысила ПДК в 2,7 раза. Наиболее

всего атмосфера города загрязнена бенз(а)пиреном: средняя за год концентрация превысила стандарт Всемирной организации здравоохранении (ВОЗ) в 3,5 раза (в Кировском районе в 4,5 раза), в феврале месяце отмечена максимальная из среднемесячных концентраций (8,5 ПДК).

По-прежнему наблюдается повышенное содержание диоксида азота, средняя за год концентрация этой примеси составила 1,3 ПДК.

Значение уровня загрязнения атмосферного воздуха по критериям Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды оценивается как очень высокий (СИ=8,5 - для бенз(а)пирена, НП = =25,1 % - для диоксида азота, ИЗА4= = 11,30).

Атмосферные осадки, выпавшие в течение года, имели в 50,9 % случаев слабощелочную реакцию, в 40,7 % случаев - нейтральную, в 4,8 % случаев - равновесную, в 3,6 % случаев -щелочную реакцию.

Динамика изменения средних концентраций (в долях ПДК) за период 2001-2005 гг. представлена на рис. 1.

Исходя из анализа динамики среднегодовых концентраций, по сравнению с прошлым годом снизилось загрязнение аммиаком, формальдегидом, сажей, сероуглеродом, содержание диоксида азота остается без изменения.

Наблюдательная государственная сеть в г. Новокузнецке включает в

Наименование загрязняющего вещества 2001 2002 2003 2004 2005

Азота диоксид 1,300 1,200 1,300 1,300 1,300

Аммиак 1,600 2,200 2,600 3,300 2,700

Взвешенные вещества 0,300 0,200 0,200 0,100 0,100

Водород хлористый 0,700 0,600 0,500 0,500 0,500

Оксид углерода 0,500 0,320 0,260 0,300 0,300

Сажа 1,100 1,300 1,200 1,000 0,800

Сера диоксид 0,100 0,200 0,200 0,100 0,100

Сероуглерод 2,000 1,600 0,400 0,400 0,200

Спирт изопропиловый, мг/м3 0,034 0,024 0,062 0,086 0,086

Фенол 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300

Формальдегид 3,700 2,300 2,700 2,300 1,300

3,4 бенз(а)пирен 2,500 3,300 4,100 3,900 3,500

Примечание. Среднегодовые концентрации изопропилового спирта приведены в мг/м3, среднесуточная ПДК не установлена.

-аммиак формальдегид бенз(а)пирен азота диоксид ПДК

Рис. 1. Динамика средних концентраций (в долях ПДК) в г. Кемерово за период 2001-2005 гг.

себя 8 стационарных постов наблюдения.

Измерения концентраций проводились по 13 загрязняющим веществам: аммиаку, бенз(а)пирену, взвешенным веществам, диоксиду серы, изопропиловому спирту, оксидам азота, оксиду углерода, саже, сероводороду, фенолу, формальдегиду, фтористому водороду, цианистому водороду.

Основными контролируемыми загрязняющими веществами в атмосферном воздухе являются: формальдегид, бенз(а)пирен, диоксид азота, фтористый водород, фенол.

За 2005 год зафиксировано 23 случая превышения 5 ПДК, из них: 15 случаев по фториду водорода (5,1

- 8,0 ПДК), 6 случаев по диоксиду азота (5,2 - 9,4 ПДК), 2 случая по формальдегиду (5,6 - 9,4 ПДК).

Наименование загрязняющего вещества 2001 2002 2003 2004 2005

Азота диоксид 1,500 1,500 1,600 1,800 1,500

Взвешенные вещества 1,500 1,500 1,300 1,700 1,700

Оксид углерода 0,300 0,300 0,200 0,400 0,300

Сажа 0,400 0,300 0,300 0,200 0,400

Сера диоксид 0,100 0,100 0,200 0,100 0,200

Сероводород, мг/м3 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001

Спирт изопропиловый, мг/м3 0,300 0,400 0,400 0,300 0,300

Фенол 1,100 1,000 0,800 0,700 0,700

Формальдегид 4,000 2,300 5,300 5,700 4,300

Фтористый водород 1,000 1,000 1,000 1,000 2,000

Цианистый водород 0,050 <0,010 0,060 0,080 0,100

3,4 бенз(а)пирен 2,400 3,000 4,100 3,200 3,700

Примечание. Среднегодовые концентрации сероводорода, изопропилового спирта приведены в мг/м3, т.к. среднесуточные ПДК не установлены.

♦ азота диоксид ——формальдегид —д—бенз(а)пирен -И-ПДК

Рис. 2. Динамика средних концентраций (в долях ПДК) в г. Новокузнецке за период 2001 - 2005 гг.

Уровень загрязнения атмосферы оценивается как очень высокий (СИ = 9,4 для формальдегида и диоксида азота, НП = 34,6 % - для диоксида азота, ИЗА5=19,80).

Атмосферные осадки имели, в большинстве случаев, слабощелочную

- 65,8 %, нейтральную - 10,3 %, щелочную - 18,1 % реакцию, лишь 5,8 % случаев - реакция осадков была равновесной.

По сравнению с предыдущим годом увеличился уровень загрязнения атмосферного воздуха по фтористому водороду, саже, диоксиду серы и бенз(а)пирену, снизился - по диоксиду азота и формальдегиду (табл. 3).

Динамика изменения средних концентраций (в долях ПДК) за период 2001-2005 гг. представлена на рис. 2.

Наблюдательная государственная сеть в г. Прокопьевске включает в

Наименование загрязняющего вещества 2001 2002 2003 2004 2005

Азота диоксид 3,200 2,600 2,300 2,800 3,000

Азота оксид 1,200 1,300 0,900 1,300 1,100

Взвешенные вещества 1,300 1,300 1,300 1,600 2,100

Сажа 1,500 0,500 0,800 0,600 0,600

Сероводород, мг/м3 0,015 0,014 0,008 0,001 0,001

Сера диоксид 0,400 0,200 0,200 0,300 0,400

3,4 бенз(а)пирен 2,400 3,000 4,100 3,200 3,800

Примечание. Среднегодовые концентрации сероводорода приведены в мг/м3, т.к. среднесуточная ПДК не установлена.

-азота диоксид

взвешенные

вещества

бенз(а)пирен

ПДК

Рис. 3. Динамика средних концентраций (в долях ПДК) в г. Прокопьевске за период 2001-2005 гг.

себя 2 стационарных поста наблюдения.

Измерения концентраций проводились по 7 загрязняющим веществам: бенз(а)пирену, диоксиду серы, взвешенным веществам, оксидам азота, оксиду углерода, саже, сероводороду.

Основными контролируемыми загрязняющими веществами являются: диоксид азота, бенз(а)пирен, взвешенные вещества.

За 2005 год среднегодовые концентрации превысили ПДК и составили по загрязняющим веществам: диоксид азота - 3,0 ПДК, оксид азота

- 1,1 ПДК, бенз(а)пирен - 3,8 ПДК (максимальная концентрация бенз(а)-пирена из среднемесячных отмеча-

лась в феврале месяце и составила 6,3 ПДК).

Среднесуточная концентрация пыли в атмосфере составила 2,1 ПДКсс (максимальная концентрация 3,4 ПДК отмечалась в районе Тыргана). По остальным загрязняющим веществам превышение санитарно-гигиенических нормативов не наблюдалось.

Уровень загрязнения оценивается как очень высокий (ИЗА4=14,75, для диоксида азота НП=53,0 %, СИ=9,4).

Как видно из табл. 4 по сравнению с 2004 годом в атмосфере города возросло содержание пыли, диоксида азота, диоксида серы и бенз(а)пирена, уменьшилось содержание оксида азота.

Исходя из динамики средних концентраций, ежегодно в городе наблюдается превышение ПДК по диоксиду азота, взвешенным веществам, бенз(а)пирену. Размещение угольных предприятий и мелких промышленнобытовых котельных определяет в городе высокую пылевую нагрузку. Динамика изменения средних концентраций (в долях ПДК) загрязняющих веществ за период 2001-2005 гг. представлена на рис. 3.

Выводы

Загрязнение атмосферного воздуха в трех городах Кемеровской области, где регулярно проводятся наблюдения, сохраняется очень высоким, эти города постоянно включаются в приоритетный список городов России с наибольшим средним уровнем загрязнения воздуха.

Существующая сеть мониторинга состояния атмосферного воздуха на территории области явно недостаточна для объективной оценки качества атмосферного воздуха. Возникает острая необходимость организации наблюдений в городах с численностью населения более 100 тыс. человек и развитой промышленностью, оказывающей вредное влияние на состояние загрязнения атмосферного воздуха. В таких крупных промышленных городах, как Бело-во, Ёенинск-Кузнецкий, Междуре-ченск, Осинники, где валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу составляет от 70-100 тыс. т в год и где проживает около 17 % населения области, необходимо организовать стационарные посты наблюдения за состоянием загрязнения воздушного бассейна. ШИЗ

— Коротко об авторах

Гридин В. Г. - кандидат экономических наук, профессор кафедры «Экономика природопользования»,

Ефимов В.И. - доктор технических наук, профессор,

Московский государственный горный университет.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 8 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.А. Харченко.

--------------------------------------------- РУКОПИСИ,

ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ

МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

1. Бибиков П.Я., Бардовский А.Д. Численное моделирование процесса контакта мелющих тел в вибрационной мельнице (611/01-08 — 26.10.07) 11 с.

2. Волин И.А. Экспериментальные исследования прочности механического соединения подвесной конвейерной ленты с ходовыми каретками (612/01-08 — 26.10.07) 10 с.