Состояние воздушного бассейна определяется потенциальной опасностью для здоровья человека, системой санитарно-гигиенических требований.
В процессе оценки загрязнения воздушной среды города определяются:
— природно-климатические факторы конкретной территории города;
— основные источники вредных выбросов в воздушный бассейн и их характеристики,
— социально-экономическая оценка уровня загрязнения атмосферы (экономический ущерб).
Для характеристики основных источников выбросов, как стационарных, так и передвижных (транспорт), используются данные инвентаризации по форме статистической отчетности «2 ТП-воздух», по которой определяется количественный и качественный состав выбросов, рассчитывается годовой валовой выброс всех вредных веществ промышленными энергетическими и транспортными источниками в целом по городу. Периодичность ретроспективного анализа — 5 лет.
Оценка загрязнения атмосферного воздуха города базируется на расчетных методах определения концентрации вредных веществ и их соединений в приземном слое атмосферного воздуха (высотой 2 метра) и установления ареалов их распространения на прилегающие к источнику территории. Распространение зависит от факторов микроклимата, которые закладываются в систему расчета. Используются унифицированные компьютерные программы расчета, допущенные к использованию в нормативной документации. Результатом расчета является графическое изображение распространения загрязнений в изолиниях равных концентраций.
Уровни загрязнения могут быть описаны или в натуральных показателях — концентрациях веществ в мг/м3; или в нормированных показателях, в долях превышения ПДК (предельно допустимых концентраций).
Путем графического совмещения наносится зона распространения загрязнения на карту города, топографическую основу, и таким образом составляется итоговая карта районирования городской территории по загрязнению воздушного бассейна.
Важнейшим фактором, обуславливающим состояние атмосферного воздуха, является особенность климата и микроклимата территории, которые во многом определяют способность атмосферы рассеивать и адсорбировать вредные примеси. Это зависит от характера турбулентного обмена и ветрового режима, наличия тумана, рельефа местности, наличия растительности и водных объектов, а также температурных инверсий. На аэрационный режим конкретной территории влияет характер планировки и застройки города в целом и его отдельные элементы, например, ориентация и профиль основных автомагистралей. Вот почему наличие открытых пространств, больших озелененных площадей является важнейшим фактором очистки воздуха от вредных примесей. Это особенно касается защиты селитебных районов. Наличие санитарно-защитных зон около предприятий и вдоль транспортных магистралей во многом облегчает ситуацию.
Рассмотрим состояние воздушного бассейна г. Тюмени за последние годы, руководствуясь данными статистической отчетности.
В городе сформировались 10 промышленных узлов, степень их экологического участия в общей экологической ситуации зависит от уровня технологии и степени очистки выбросов в атмосферу. Это промузлы: Бабарынка, Затюменский, Южный, Юго-Восточный, Северо-Восточный, Тарманы, Энтузиастов, Центральный, Прибрежный, Нефтеналивная станция. География их расположения показывает, что нет в городе территории, которая была бы удалена от промышленных предприятий на достаточно безопасное расстояние.
Ряд предприятий находится в жилой зоне — аккумуляторный завод, завод Пластмасс, станкостроительный и Строймаш, фанерокомбинат и др., которые выбрасывают в атмосферу опаснейшие для здоровья человека вещества: свинец, оксид серы и азота, формальдегид, фенол и др.
Рассмотрим конкретную ситуацию, например, за 1995 год, когда валовой выброс в атмосферу города составил 275,5 тыс. тонн загрязняющих веществ (см. таблицу).
Количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу г. Тюмени (1995 год)
Наименование загрязняющих веществ Масса годового выброса, тонн/год А — показатель относительной агрессивности загряз, веществ Приведенная масса выброса в зависимости от агрессивности загряз, веществ
Всего: 279500,00 822967,1
в том числе твердые вещества 3044,00 846662,8
золы углей 1125,50 500,00 562750,0
пыль неорганич. цемент и др.) 665,00 45,00 29925,0
пыль абразивная, металл 64,00 13,90 1787,6
сажа 99,20 41,50 5952,0
пыль органическая 31,10 200,00 6220,0
пыль неорганическая 6,60 200,00 1320,0
свинец 1,93 22400,00 212800,0
железо 20,70 13,90 287,7
пятиокись ванадия 5,30 1225,00 6492,5
марганец, соединения 2,80 705,0 1974,0
хром 0,2 10000,0 2480,0
Газообразные и жидкие вещества: 16440,00 510880,5
диоксид серы 1960,00 49,00 96040,0
окись углерода 4330,00 1,00 4330,0
окислы азота 8930,00 41,10 367023,0
углеводороды (без ЛОС) 273,00 1,30 343,5
ЛОС-бензин 888,80 1,30 1119,9
ацетон 116,00 5,40 620,6
толуол 101,00 170,00 17170,0
ксилол 76,00 170,00 12920,0
спирт (этанол) 68,00 170,00 11560,0
формальдегид 17,00 41,60 707,0
фенол 2,30 41,60 95,7
стирол 1,70 41,60 70,7
Прочие газообразные и жидкие вещества: 64,80
аммиак 30,20 4,60 140,2
кислота серная 11,70 49,00 573,3
водород хлористый 1,10 89,40 98,3
этил цел л 16,40 41,60 . 982,2
и др. 2,80 41,60 116,5
всего: 1646,6
автотранспортные выбросы: 260000,00 310440,0
окись углерода 208000,00 1,00 208000,0
окислы азота 13000,00 41,10 53300,0
углеводороды 39000,00 1,30 49140,0
и др. 19445,80
Из статистических данных видно, что 260 тыс. тонн составляют выбросы от транспорта, прежде всего автомобильного, что составляет 90% всех выбросов.
Показатель типичен для крупных городов России, поэтому проблеме воздействия автомобильного транспорта на состояние окружающей среды было уделено внимание на федеральном уровне — работы В.В. Донченко и Ю.И. Кунина (НИИАТ); А.П. Гусарова и др. (НИЦИАМТ). Экологические проблемы, связанные с функционированием автотранспорта, усугубляются высокими темпами роста автомобильного парка в условиях существенного отставания в развитии дорожно-уличной сети. Темпы ежегодного прироста автомобильного парка по России составили 6,1% (по легковым автомобилям — 8,2%), в г. Тюмени он достигает 14,4% (1995 год). Оценка массы выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, типичных для транспортных средств, приведена в таблице ниже.
Выбросы загрязняющих веществ транспортными средствами на территории России в 1997 г.
Вид транспорта Выброс загрязняющих веществ, тыс. тонн
СО НС NXOX С SO2 Pb Всего
Автомобильный 8412 1181 1492 44,3 206,9 3,2 11339,4
Дорожные машины 64 12,4 32,2 2,4 4,3 0,032 115,3
Речной 17 11 45 4 16 - 93
Воздушный 124 79 46 3,6 19 - 271,6
Итого: 8632,6 1295,2 1656,3 58,3 288,8 3,23 11934,5
Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу от всех источников транспортного комплекса в 1997 г. составил 12,8 млн. тонн, при этом доля автотранспорта составила 89% (11939 тыс. тонн), а стационарных источников — 6,7% (0,86 млн. тонн).
Наибольшая автомобилизация достигнута в 10 областях России: Московская области (с г. Москвой), Ленинградская области (с г. Санкт-Петербургом), Ростовская, Тюменская, Свердловская, Самарская, Воронежская, Челябинская, Иркутская и Краснодарский край. В этих районах сосредоточено 40% всего автомобильного парка России.
Данные по загрязнениям от автотранспорта по России за 1995 год
Показатели Россия Тюменская область г. Тюмень с пригородами
Загрязнение от автотранспорта
Доля к России, % 18500
100 940
5,05 270
1,45
Загрязнение от автотранспорта на душу населения, кг/чел. 125 303,2 450
Загрязнение условно на км2 1,083 0,655 34,4
Приведенные данные характеризуют автотранспорт как экологически опасный вид по сравнению с другими видами транспорта.
Кроме выбросов, которые обычно учитываются статотчетностью, нельзя игнорировать производственные выбросы от транспортных комплексов, в которые обычно входят взвешенные вещества и нефтепродукты, составляющие основу сбросов. С поверхностным стоком и снегом за пределы автодорог поступает, кроме перечисленных, значительное количество хлоридов, которые используются в зимний период для борьбы с гололедом. При истирании автошин на дорогах в окружающую среду поступает сажа.
Вдоль автомагистралей люди испытывают акустический дискомфорт, который приводит к нервному истощению, но самую большую опасность для населения представляют выбросы канцерогенных веществ. По экспертным оценкам в России ежегодно с выбросами от автомобилей в атмосферу поступает от 13 до 16 тыс. тонн бензола, до 2,500 тыс. тонн формальдегида и до 200 кг бензапирена.
Среднее содержание металлов в пыли (%)
Металл 1985г. 1986г. 1987г. 1988г.
Свинец 0,04 0,04 0,045 0,05
Марганец 0,16 0,16 0,16 0,06
Медь 0,17 0,18 0,20 0,19
Никель 0,00 0,12 0,12 0,12
Цинк 0,17 0,18 0,15 0,18
В зонах риска наблюдаются необратимые потери здоровья или смерти от загрязнения воздуха этими веществами, а также свинцом, оксидом азота и углерода.
По расчетам специалистов, каждый автомобиль в среднем потребляет в год 2040 кг топлива. При сжигании литра бензина в воздух попадает 200-400 мг свинца, в течение года автомобиль выбрасывает в среднем около 1 кг этого металла. Свинец, образуемый при сгорании топлива в двигателе, используется как антидетонатор для повышения октанового числа бензина 0,025 г/кг (0,37 г/л). Фоновое содержание свинца в воздухе города колеблется от 0,0077 до 0,0196 мг/м2.
Основные вещества, загрязняющие атмосферу города
Загрязняющие вещества ПД м.р. макс. разовая, мг/м3 Основные источники выбросов Воздействия на здоровье человека
Диоксид азота 0,085 энергетика, автотранспорт раздражение дыхательных путей, астма, заболевания сердечно-сосудистой системы и пищеварительного тракта
Диоксид серы 0,5
Оксид углерода 5,0 энергетика, автотранспорт нарушает способность крови поглощать кислород, наркотическое действие, опасен при сердечно-сосудистых заболеваниях
Свинец 0,003 автотранспорт, аккумуляторный завод, литейное производство токсическое воздействие на кроветворные органы (цирроз печени, рак и т.п.) и нервную систему
Бенз(а)пирен 0,001 автотранспорт, энергетика, металлургия канцероген, мутагенное воздействие
Углеводороды автотранспорт, энергетика, металлургия наркотическое воздействие: сонливость, тошнота, головные боли; некоторые канцерогенны
Пыль, твердые взвешенные частицы 0,5 стройиндустрия, металлургия, энергетика, автотранспорт заболевания дыхательных путей и легких, поджелудочной железы, астма, аллергия; некоторые канцерогенны
Типичный состав отработанных газов и величины удельных выбросов автотранспорта
Тип двигателя Концентрация, млн-1 Выброс, г/квт
холостой ход промеж, нагрузка предел, нагрузка промеж, нагрузка промеж, нагрузка
углеводороды углеводороды
карбюрат. 4000 2400 6000 1,5 12
дизельный 200 50 100 0,5 -
оксид углерода оксид углерода
карбюрат. 10000 10000 60000 73 24-0
дизельный 150 700 500 3,8 5-
оксид азота оксид азота
карбюрат. 100 2500 500 17 2,2
дизельный 50 1700 1400 14 14
твердые частицы (г/м3) твердые частицы (г/м3)
дизельный 0,05 0,6 1,2 — —
По последним данным, автомобильный транспорт является причиной выбросов в атмосферу: по оксиду углерода — 80-90%; по оксиду азота — 60-70%;
по свинцу — свыше 50%;
по углекислоте — 30-40%.
По официальным данным, впервые опубликованным в Межведомственном докладе «Состояние природной среды в СССР», еще в 1988 году г. Тюмень был включен в список из 18 городов с высоким уровнем загрязнения атмосферы, а ситуация, как показано выше, динамично ухудшается.
Ситуация усугубляется тем, что в г. Тюмени проведена приватизация городского транспорта, в результате чего возникло много негосударственных автотранспортных компаний. Следствием их нестабильного экономического положения является ослабление внимания владельцев к техническому состоянию транспорта и, как следствие, к вопросам охраны окружающей среды и безопасности движения.
Предельно допустимые концентрации содержания (мг/м3) вредных веществ, характерных для выбросов автомобилей, в воздухе населенных мест
Вещество Стандарт качества атмосферного воздуха
ПДК м.р. ПДК с.с
Оксид углерода 5,0 3,0
Диоксид азота 0,085 0,04
Бензин 5,0 1,5
Свинец 0,001 0,0003
В городе функционирует общегосударственная система наблюдения за состоянием атмосферного воздуха — Росгидромет, но наблюдения ведутся на четырех постах контроля по шести из 200 вредных веществ, выбрасываемых двигателями внутреннего сгорания. Не проводятся постоянно замеры уровня загрязнения свинцом, относящимся к группе риска.
Разовые замеры на крупных магистралях г. Тюмени, таких как перекресток ул. Республики-Холодильная, показали значительное превышение ПДК м.р.: по двуокиси азота — в 7 раз, по сернистому ангидриду — в 6 раз; по окиси углерода — в 27 раз; по взвешенным веществам — в 14 раз и по свинцу в 3 раза.
За 1 световой день на 100 метрах перегона магистральных улиц были зарегистрированы выбросы потоком автомобилей:
Наименование магистрали Количество выбросов кг/100 м.п. за 1 2 часов
СО СН N0 РЬ
Челюскинцев, гост. «Нефтяник» 16,47 3,32 1,79 0,0220
Республики, центр, площадь 50,94 10,25 5,12 0,0372
Республики, р-н «Русь» 32,33 6,52 3,24 0,0271
Пермякова, автовокзал 102,97 20,75 10,35 0,0645
Пермякова, р-к «Солнечный» 102,85 20,6 10,31 0,0657
Холодильная, Малыгина — 50 лет ВЛКСМ 78,46 15,69 7,84 0,0414
50 лет Октября, Одесская — Пермякова 22,67 4,56 2,48 0,0307
50 лет Октября, Профсоюзная — Холодильная 111,84 22,58 13,39 0,0809
М. Тореза, путепровод 105,02 21,05 10,8 0,0777
Червиш тракт, 3. Космодемьянской — Пархоменко 30,33 6,09 3,03 0,04"13
Мельникайте, 2-я гор. больница 37,04 7,42 3,71 0,0315
Анализу состояния атмосферного воздуха в зависимости от организации работы автотранспортного комплекса на основных магистралях г. Тюмени была посвящена работа кафедры «Автомобильные дороги» ТюмГАСА (Б.П. Елькин и др.), результаты которой были здесь использованы. 88
Работа была проведена по заказу экологической службы администрации г. Тюмени с целью поиска методов оздоровления f окружающей городской среды.
Было установлено, что с экологических позиций необходимыми основными условиями эффективного функционирования автомобильного транспорта в городе являются два направления:
— совершенствование организации движения автотранспорта;
— совершенствование контроля за выбросами загрязняющих веществ.