Загрязнение воздуха г. Тамбова выхлопными газами

УДК 658.38

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА г. ТАМБОВА ВЫХЛОПНЫМИ ГАЗАМИ

© В.И. Вигдорович, Н.В. Габелко, А.Ю. Сенкевич

Vigdorovich V.I., Gabelko N.V., Senkevich A.Y. Air pollution by exhaust gases in Tambov. The four eco-toxins - NO2, CO, Pb and formaldehyde were investigated in Tambov’s atmosphere. Excess above LAC for all the pollutants was observed in all the probes taken.

ВВЕДЕНИЕ

Обследование состояния загрязнения воздуха в городе или крупном районе организуется для выяснения причин высоких уровней концентраций примесей, установления их неблагоприятного влияния на здоровье населения и окружающую среду и разработки мероприятий по охране атмосферы.

Измерение уровня загрязнения воздуха, обусловленное выбросами автотранспорта, проводится в комплексе с определением уровня загрязнения, вызванного выбросами промышленных источников, но не может проводиться самостоятельно. Оценка состояния загрязнения атмосферного воздуха на автомагистралях и в прилегающей жилой застройке может быть проведена на основе определения в воздухе содержания как основных компонентов выхлопных газов (угарный газ, углеводороды, оксиды азота, акролеин, формальдегида, соединений свинца), так и продуктов их фотохимических превращений (озон и др.).

Для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами от автотранспорта организуются специальные наблюдения, в результате которых определяют:

- максимальные значения основных примесей, выбрасываемых автотранспортом в районах автомагистралей, и периоды их наступления при различных метеоусловиях и интенсивности движения автотранспорта;

- границы зон и характер распределения примесей по мере удаления от автомагистралей;

- особенности распределения транспортных потоков по магистралям города.

Санитарный контроль за чистотой атмосферного воздуха осуществляется путем отбора проб и анализом этих проб [1].

Целью настоящей работы явилось исследование и анализ содержания в воздухе города Тамбова четырех экотоксикантов: оксида азота (IV), оксида углерода (II), формальдегида и свинца.

МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

Количественный анализ атмосферных примесей производится после их концентрирования, которое осуществляется протягиванием воздуха через соответствующие поглотительные сферы (жидкие, твердые) или фильтрующие материалы. Для обеспечения тесно-

го контакта между жидкой поглощающей средой и анализируемым воздухом применяются различные поглотительные приборы. Фильтрующие материалы закреплялись в соответствующих фильтродержателях.

Отбор проб воздуха на газовые примеси производится в поглотительные приборы, заполненные в лаборатории соответствующими жидкостями, которые посредством резиновых шлангов присоединялись к электроаспиратору.

Метод измерения диоксида азота (N02) основан на улавливании N02 из воздуха раствором КГ. Образующийся нитрит ион определяют фотометрически по азокрасителю - продукту взаимодействия нитрит иона с сульфамиловой кислотой и а-нафтилином. Методика предназначается для определения концентрации N02 в атмосферном воздухе населенных пунктов, в диапазоне 0,02-1,40 мг/м3 при объеме пробы воздуха 5 дм3.

Использованная методика определения формальдегида с ацетилацетоном предназначается для определения его в воздухе населенных пунктов в диапазоне концентраций 0,01-0,22 мг/м3 при отборе пробы воздуха объемом 45 дм3. Она используется для измерения разовых и среднесуточных концентраций и основана на улавливании формальдегида ацетилацетоном в среде уксуснокислого аммония и последующем фотометрическом определении образующегося соединения, окрашенного в желтый цвет.

Использованная методика определения свинца и его соединений предназначена для оценки концентрации свинца и его соединений в атмосферном воздухе населенных пунктов в диапазоне 0,00024-0,0024 мкг/м3 (при отборе пробы воздуха объемом 5,0 м3). Она применяется для измерения среднесуточных концентраций и базируется на улавливании неорганических соединений свинца аэрозольными фильтрами и их последующем фотометрическом определении по окрашенному в красный цвет соединению, образующемуся при взаимодействии с сульфарсазеном.

Содержание оксида углерода (II) оценивали посредством газоанализатора «Палладий-3» (рис. 1), предназначенного для измерения концентрации СО в атмосфере и воздухе производственных помещений и в условиях передвижных автолабораторий. Измерение ССО производилось во время остановок.

Газоанализатор имеет световую, звуковую и электронную сигнализацию о превышении концентрации измеряемого газа в пределах от 20 до 50 мг/м3.

Рис. 1. Газоанализатор «Палладий-3». Вид спереди. 1 - блок газового анализа, 2 - переключатель сети, 3 - переключатель побудителя расхода, 4 - светодиод, 5 - корпус, 6 - индикатор расхода воздуха, 7 - измерительный блок, 8 - цифровой индикатор, 9 - фильтр очистки воздуха, 10 - входной штуцер, 11- выходной штуцер

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

За последние годы все более негативное воздействие на атмосферный воздух оказывают выбросы экотоксикантов от передвижных источников. Эта проблема усугубляется еще и тем, что выхлопные газы выбрасываются в приземном слое, что затрудняет их рассеивание. Анализируются пробы атмосферного воздуха, взятые на улицах и перекрестках г. Тамбова. Атмосферный воздух контролируется в 12 точках областного центра на участках улиц, примыкающих к автодорогам, перекресткам и в жилой застройке.

Пробы атмосферного воздуха отбирались:

- на пересечении улиц Советской и Чичканова (рядом с магазином «Охотник»); далее обозначение О;

- на пересечении улиц Г астелло и Елецкой; далее - Г;

- на пересечении улиц Советской и Тельмана; далее - Т по рабочим дням недели в период с 7 по 30 мая 2003 года.

ПДК изученных экотоксикантов, согласно [2, 3], приведены в таблице 1.

Предельно-допустимая концентрация рабочей зоны (ПДКрз.) характеризует допустимую концентрацию соответствующего экотоксиканта на рабочем месте, занятом взрослым, здоровым человеком, в пределах которой он может находиться в течение длительного времени (десятки лет) без какого-либо ущерба для здоровья.

Среднесуточная предельно-допустимая концентрация (ПДКс.с) обеспечивает отсутствие какого-либо острого или хронического поражения в местах постоянного проживания реципиента, где, несомненно, одновременно находятся дети, старики и больные люди, весьма восприимчивые к воздействию полютантов.

Фактическую концентрацию экотоксикантов целесообразней составлять с ПДКсс , т. е. оценить Сф^

Соответствующие данные для NO2 в воздухе представлены на рисунках 2, 3, 4 и в таблице 2.

Фактическая концентрация NO2 в воздухе на пересечении улиц Советской и Чичканова (рис. 2) характе-

ризуется тенденцией нарастания от понедельника к пятнице. Через этот перекресток проходит интенсивный поток машин. Максимальное превышение по оксиду азота (IV) достигало 1,65 ПДКсс.

Отметим, что в период взятия проб атмосферного воздуха не было дождей и была достаточно безветренная погода, что видно из таблицы 2, это способствовало накоплению NO2 в воздухе. Качественно та же картина наблюдалась и в районе взятия проб на пересечении улиц Гастелло и Елецкой (рис. 3). Принципиальные отличия лишь в том, что концентрация NO2 в воздухе несколько ниже. Максимальное превышение по Ы02 составляло 1,41 ПДКсс. Достаточно интенсивный поток как грузового, так и пассажирского транспорта объясняется тем, что в этом районе находится большое скопление различных оптовых баз. Концентрации же Ы02, взятые на пересечении улиц Советской и Тельмана, существенно ниже. Это можно связать с менее интенсивным потоком машин, что следует из рисунка 4. Превышение по NO2 составило 1,15 ПДКсс.

Таблица 1

ПДК; экотоксикантов

Вещество ПДКр.з., мг/м3 ПДКс.с, мг/м3

N02 2 0,085

неон 0,5 0,095

С0 20 3

РЬ 0,01 0,001

Таблица 2

Коэффициенты превышения

Дата Направ- ление ветра Ско- рость ветра, м/с і воздуха, °С (на 10 ч утра) Влаж ность , % Р, мм. рт. ст. Электроаспири- рование

К

О Г Т

7.05. - 2 13 53 757 1,12 1,06 1

8.05. южный 4-6 16 53 747 1,18 1,18 0,88

12.05. - 2 15 80 754 1 1,12 1

13.05. - 2 17 77 755 1,18 1,41 1,05

14.05. - 3 21 53 754 1,12 1,06 1,12

15.05. юго- восточ- ный 10 18 41 755 1,06 1,18 0,82

16.05. пере- менный 2-4 14 52 750 1,41 1,3 1,12

19.05. южный 3-4 16 50 756 1,06 1,12 0,88

20.05. южный 4-6 20 35 755 1 1 1

21.05. южный 5-7 19 56 756 1,12 1,18 0,94

22.05. - 2 22 52 756 1,65 1,41 1,15

23.05. юго- восточ- ный 2-4 24 43 753 1,41 1,3 1,06

26.05. запад- ный 4-6 20 46 755 1,06 1 0,94

27.05. - 2 20 55 756 1,53 1,41 1,12

28.05. запад- ный 3-5 23 42 749 1,18 1,3 1

29.05. пере- менный 2-4 15 88 745 1,3 1,18 1,06

30.05. север- ный 6-8 11 75 747 1,41 1,3 1

турным раздражениям.

Рис. 2. Концентрация оксида азота (IV) в воздухе в период с 7 по 30 мая 2003 года по рабочим дням недели на пункте О. Дни недели: 1 - понедельник; 2 - вторник; 3 - среда; 4 - четверг;

5 - пятница

Рис. 3. То же, что на рис. 2, на пункте Г

Рис. 4. То же, что на рис. 2, на пункте Т

Результаты оценки фактической концентрации НСОН (Сфакт (НСОН)) представлены на рисунках 5, 6 и 7. В таблице 3 представлены соответствующие коэффициенты превышения, С, факт / ПДКс с {.

В целом, концентрация формальдегида в воздухе увеличивается от понедельника к пятнице (рис. 5).

7 мая 2003 года отмечалась предельно высокая концентрация формальдегида в воздухе. Ее значение составило 56,7 ПДКсс. Связано ли это с большим потоком машин или с залповым выбросом, непонятно; но факт остается фактом, а формальдегид весьма токсичный полютант. Это раздражающий газ, обладающий также и общей противоплазматической токсичностью. Есть указания на сильное действие на центральную нервную систему, особенно на зрительные бугры. Хроническое отравление формальдегидом приводит к органическому нервному заболеванию, выражающемуся в расстройствах чувствительности к болевым и темпера-

Рис. 5. То же, что на рис. 2, для формальдегида

Снгон, мг/м3 0,12

0,08

0,04

0

шш

ПРГП

34123451234512345 Дни недели

Рис. 6. То же, что на рис. 3, для формальдегида

Снгон, мг/м3

0,08

0,04

34123451234512345 Дни недели

Рис. 7. То же, что на рис. 4, для формальдегида

На пересечении улиц Гастелло и Елецкой наблюдается та же закономерность (рис. 6). Максимальное превышение фактической концентрации составило 33,3 ПДКсс.

Аналогично можно сказать и о фактических концентрациях, зафиксированных на пересечении улиц Советской и Тельмана (рис. 7). Здесь, хотя и фактические концентрации значительно ниже, чем в других точках отбора проб, но на протяжении всего месяца наблюдалось превышение, которое составило от 8,3 до 18,3 ПДКс.с.

В последние годы интенсивно ведется застройка жилыми домами в южной части города, в частности, развернувшееся строительство многоэтажного жилого дома на пересечении улиц Тельмана и Набережной способствует интенсивности движения грузового транспорта по этой улице. А это, в свою очередь, как раз и вносит свой вклад в фактическую концентрацию формальдегида в атмосферном воздухе.

В целом, можно сказать, что для Тамбова характерна прямоугольная сетка улиц. Ограниченное число

магистралей, связывающих районы города, практическое отсутствие дублирующих элементов уличной до-

Таблица 3

Коэффициенты превышения

Дата Направ ление ветра Ско- рость ветра, м/с / воздуха, °С (на 10 ч утра) Влаж ность , % Р, мм.рт .ст электроаспири- рование

К

О Г Т

7.05. - 2 13 53 757 56,7 21,7 0,86

8.05. южный 4-6 16 53 747 14 16,7 1

12.05. - 2 15 80 754 12,7 15 0,71

13.05. - 2 17 77 755 11,7 13,3 1,14

14.05. - 3 21 53 754 13,3 20 1,09

15.05. юго- вос- точный 10 18 41 755 20 18,3 1,14

16.05. пере- мен- ный 2-4 14 52 750 33,3 26,7 1,43

19.05. южный 3-4 16 50 756 13,3 15 1

20.05. южный 4-6 20 35 755 12,7 12,7 1,14

21.05. южный 5-7 19 56 756 20 16,7 1,14

22.05. - 2 22 52 756 26,7 30 1,57

23.05. юго- вос- точный 2-4 24 43 753 41,7 33,3 1,71

26.05. запад- ный 4-6 20 46 755 15 20 1,14

27.05. - 2 20 55 756 20 33,3 1,43

28.05. запад- ный 3-5 23 42 749 13,7 20 1,14

29.05. пере- мен- ный 2-4 15 88 745 21,7 21,7 1,57

30.05. север- ный 6-8 11 75 747 20 20 1,43

рожной сети приводит к значительной концентрации грузо- и пассажиропотоков, высокой интенсивности движения автомобильного транспорта и связанных с ним выбросов дыма и токсичных веществ в атмосферу [4].

Результаты оценки фактической концентрации оксида углерода (II) (Сфакт (СО)) представлены на рисунках 8, 9, 10. Коэффициенты превышения представлены в таблице 4. В течение всего месяца на пункте забора О наблюдалось превышение концентрации оксида углерода (II) от 3,63 до 5,27 ПДКсс. Через этот перекресток проходит большое количество легковых автомашин. Оксид углерода (II) является одним из основных компонентов выхлопных газов автомобилей с бензиновыми двигателями. Данные, полученные с помощью газоанализатора, отличаются высокой точностью (погрешность измерений - ± 2 мг/м3. В целом, изменение концентрации оксида углерода (II) в течение месяца подчиняется тем же закономерностям: увеличивается от понедельника к пятнице. Эта закономерность характерна и для пересечения улиц Гастелло - Елецкой (рис. 9), но с меньшим превышением фактической концентрации. Превышение фактической концентрации составляло 3 ^ 4,33 ПДКсс. Что касается отбора проб на пункте Т (рис. 10), превышение фактической концентрации составляло 1,17-2,06 ПДКсс.

Результаты оценки фактической концентрации свинца (Сфакт (РЬ)) представлены на рисунке 11 для

пересечения улиц Советская - Чичканова, на рисунках 12 и 13 соответственно для перекрестков улиц Гастелло - Елецкой, Советской - Тельмана. В таблице 5 приведены коэффициенты превышения Сфакт над ПДКсс..

Анализируя полученные данные, можно сказать, что К по свинцу для перекрестка Советская - Чичкано-ва составило от 1,1 до 1,5 ПДКсс., для пункта Г - от 1,1 до 1,3 ПДКсс.. Максимальное превышение фактической концентрации для перекрестка Советская - Тельмана составило 1, 1 ПДКсс. В целом изменение концентрации свинца в атмосферном воздухе подчиняется тем же закономерностям, т. е. имеет тенденцию к увеличению с понедельника по пятницу.

Рис. 8. То же, что на рис. 2, для СО

недели

Рис. 9. То же, что на рис. 3, для СО

Рис. 10. То же, что на рис. 4, для СО

Срь, мг/м3 0,0018 0,0012 0,0006

0

34123451234512345 Дни недели

Рис. 11. То же, что на рис. 2, для свинца

Таблица 4

Коэффициенты превышения

Дата Направ- ление ветра Ско- рость ветра м/с г воздуха, °С (на 10 ч утра) Влаж- ность, % Р, мм.рт .ст. Г азоанализатор «Палладий-3»

К

О Г Т

7.05. - 2 13 53 757 5,27 4,17 1,3

8.05. южный 4-6 16 53 747 4,83 4,33 1,17

12.05. - 2 15 80 754 4,4 3,33 1,33

13.05. - 2 17 77 755 4,67 3,83 1,7

14.05. - 3 21 53 754 4,33 3 1,27

15.05. юго- восточ- ный 10 18 41 755 5,03 4,16 1,17

16.05. пере- менный 2-4 14 52 750 5,16 4,27 1,73

19.05. южный 3-4 16 50 756 4,23 4,33 1,33

20.05. южный 4-6 20 35 755 4,53 3,73 1,33

21.05. южный 5-7 19 56 756 4,4 3,17 1,17

22.05. - 2 22 52 756 5,3 3,67 2

23.05. юго- восточ- ный 2-4 24 43 753 5,17 4,16 1,83

26.05. запад- ный 4-6 20 46 755 3,63 3,67 1,3

27.05. - 2 20 55 756 4,13 3,83 1,33

28.05. запад- ный 3-5 23 42 749 4,5 3,33 1,27

29.05. пере- менный 2-4 15 88 745 4,3 3,17 1,67

30.05. север- ный 6-8 11 75 747 4,6 4,2 2,06

т пп п

Дни недели

Рис. 12. То же, что на рис. 3, для свинца

Рис. 13. То же, что на рис. 4, для свинца

Таблица 9

Коэффициенты превышения

Дата Направ- ление ветра Ско- рость ветра м/с г воздуха, °С (на 10 ч утра) Влаж- ность, % Р, мм. рт. ст. Электроаспи- рирование

К

О Г Т

7.05. - 2 13 53 757 1,2 1 0,75

8.05. южный 4-6 16 53 747 1,2 0,9 0,8

12.05. - 2 15 80 754 0,9 0,9 0,9

13.05. - 2 17 77 755 0,89 1 0,9

14.05. - 3 21 53 754 1,2 1 1

15.05. юго- восточ- ный 10 18 41 755 1 0,85 0,9

16.05. пере- менный 2-4 14 52 750 1,1 1,2 1

19.05. южный 3-4 16 50 756 0,8 0,9 0,85

20.05. южный 4-6 20 35 755 0,8 1 0,85

21.05. южный 5-7 19 56 756 1 1,1 0,9

22.05. - 2 22 52 756 1,4 1,3 1,1

23.05. юго- восточ- ный 2-4 24 43 753 1,2 1,1 1

26.05. запад- ный 4-6 20 46 755 1 0,85 0,8

27.05. - 2 20 55 756 1,5 1,2 1,1

28.05. запад- ный 3-5 23 42 749 1 1 1

29.05. пере- менный 2-4 15 88 745 1,2 1 0,9

30.05. север- ный 6-8 11 75 747 1 1,2 0,9

ВЫВОДЫ

1. Во всех трех точках отбора проб наблюдалось превышение ПДК(Ы02)с.с. Максимальное превышение зафиксировано на пересечении улиц Советской и Чич-канова, которое составляет 1,65 ПДК (N02).

2. Максимальное превышение концентрации формальдегида наблюдалось на пересечении улиц Советской и Чичканова (магазин «Охотник») и составило 4,86 ПДК (НСОН).

3. Превышение по оксиду углерода (II) в воздухе наблюдалось во всех трех точках отбора проб. На пересечении улиц Советской и Чичканова оно составило 5,3 ПДК, на пересечении улиц Гастелло и Елецкой 4,3 ПДК, на пересечении улиц Советской и Тельмана 2,1 ПДК.

4. Превышение по свинцу составило 1,5 ПДК на пересечении улиц Советской и Чичканова; 1,2 ПДК на пересечении улиц Гастелло - Елецкой; 1,1 ПДК на пересечении улиц Советской и Тельмана.

ЛИТЕРАТУРА

1. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186-89 / Госкомитет по гидрометеорологии. Минздрав СССР. М.: 5.4. 1991. 693 с.

2. ПДК загрязняющих веществ в воздухе населенных мест. Г.Н. 2.1. 6.1338-03.

3. Методические указания по определению вредных веществ в воздухе. М.: Химия, 1979. 120 с.

4. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е. Экология. Химические аспекты и проблемы. Ч. 1. Тамбов, 1994. 149 с.

Поступила в редакцию 1 июля 2004 г.