Динамика загрязнения атмосферного воздуха города Черногорска

Голубничий Артем Александрович; Литюк Татьяна Сергеевна; Тюкалов Павел Александрович

ДИНАМИКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

ГОРОДА ЧЕРНОГОРСКА

Голубничий Артем Александрович

ассистент кафедры инженерной экологии и основ производства Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, РФ, г. Абакан

E-mail: [email protected]

Литюк Татьяна Сергеевна

студентка кафедры инженерной экологии и основ производства Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, РФ, г. Абакан

E-mail: [email protected]

Тюкалов Павел Александрович

студент кафедры программного обеспечения вычислительной техники

и автоматизированных систем Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова, РФ, г. Абакан

E-mail: ajibtopuyc@mail. ru

DYNAMICS OF AIR POLLUTION CHERNOGORSK

Golubnichiy Artem

Assistant at the Depatment of Engineer Ecology and Bases of Production Khakass

State University named after N.F. Katanov, Russia, Abakan

Lityuk Tatyana

Student at the Depatment of Engineer Ecology and Bases of Production Khakass

State University named after N.F. Katanov, Russia, Abakan

Tyukalov Pavel

Student at the Department of Computing Software and Automated Systems Khakass

State University named after N.F. Katanov, Russia, Abakan

Голубничий А.А., Литюк Т.С., Тюкалов П.А. Динамика загрязнения атмосферного воздуха города Черногорска // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2014. № 2 (3) . URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/938

АННОТАЦИЯ

В статье проводится статистический анализ динамики загрязнения атмосферного воздуха города Черногорска на основе данных государственного комитета по охране окружающей среды Республики Хакасия в период 2007—2012 гг. Дается оценка возможности корректного представления информации о качестве состояния атмосферного воздуха города и анализируются факторы, потенциально искажающие достоверность информации.

ABSTRACT

The article presents a statistical analysis of the dynamics of air pollution Chemogorsk based on data of the State Committee for Environmental Protection of the Republic of Khakassia in the 2007—2012 period. Assesses opportunities correct presentation of information on the quality of ambient air of the city, and analyzes the factors that potentially distort the accuracy of the information.

Ключевые слова: загрязнение воздуха, перенос загрязнителей, индекс загрязнения атмосферы, природный потенциал загрязнения.

Keywords: air pollution, transfer of pollutants, air pollution index, natural potential pollution.

Атмосферный воздух является жизненно важным компонентом окружающей природной среды. На формирование качества атмосферного воздуха в Республике Хакасия влияют различные факторы, в том числе степень индустриализации, наличие сетей магистралей с интенсивным транспортным движением, а также географическое положение и климатические особенности.

Республика Хакасия расположена в зоне повышенного природного потенциала загрязнения атмосферы, который характеризуется частой повторяемостью штилей и приземных инверсий, что затрудняет рассеивание вредных веществ и способствует их накоплению в атмосфере. Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, по данным сети мониторинга качества воздуха в 2012 г., город Черногорск включен

в перечень промышленных центров с особо высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха [1].

Целью данной работы является статистический анализ динамики загрязненности атмосферы в г. Черногорска.

Анализ загрязнения атмосферного воздуха проводился по материалам государственных статистических докладов «О состоянии окружающей среды Республики Хакасия» Правительства Республики Хакасия и Государственным комитетом по охране окружающей среды и природопользованию Республики Хакасия за период 2007—2012 гг. [2, с. 5; 3, с. 6; 4, с. 11; 5, с. 12; 6, с. 12; 7, с. 11; 8, с. 15]. Наблюдения проводятся на 1 стационарном посту лабораторией Хакасского ЦГМС государственной наблюдательной сети (ГНС) за состоянием окружающей среды. Методическое руководство сетью осуществляет территориальный центр по мониторингу загрязнения окружающей среды ГУ «Красноярский ЦГМС-Р». Сеть ГНС работает в соответствии с требованиями РД 52.04.186-89. Пост является условно «городским фоновым», расположен по адресу г. Черногорск, ул. Космонавтов, 21-а в жилом районе (Рисунок 1).

Рисунок 1. Расположение стационарного поста Хакасского ЦГМС ГНС за состоянием окружающей среды в г. Черногорске

Однако анализ расположения поста относительно местоположения в городе с учетом розы ветров не дает возможности в полной степени назвать пост городским фоновым, так как практически в полной степени исключается ряд составляющих источников загрязнения, перенос которых по черте города осуществляется без прохождения точки сбора на станции.

Более того, сам по себе город характеризуется неоднородностью как застройки, влияющей на аэрографию, так и наличием автомагистралей с разной плотностью движения потока.

Основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят выбросы предприятий металлургии, тепло- и электрокомплекса, легкой и пищевой промышленности (в основном выбросы от котельных). Среди загрязняющих веществ наблюдаются высокие концентрации взвешенных веществ, фенола, формальдегида и бенз(а)пирена. Динамика изменения уровней загрязнения воздуха по вредным веществам г. Черногорска за 2007—2012 гг. приведена в таблице 1.

Таблица 1.

Изменение уровней загрязнения воздуха (среднего qcp и максимального qM) г. Черногорска вредными веществами за 2007—2012 гг.

Вещества Концентрация, мг/м3 Годы ПДК

2007 2008 2009 2010 2011 2012

Взвешенные вещества Чср 0,13 0,133 0,126 0,119 0,349 1,40 0,15

Чм 4,0 1,0 1,4 4,1 1,5 1,4 0,5

Диоксид серы Чср 0,011 0,014 0,014 0,018 0,014 0,006 0,05

Чм 0,12 0,164 0,191 0,135 0,113 0,059 0,5

Оксид углерода Чср 0,66 0,929 0,334 1,3 2,209 2,341 3

Чм 2,6 9,00 9,00 9,00 10,0 9,00 5

Диоксид азота Чср 0,04 0,033 0,029 0,023 0,033 0,033 0,04

Чм 0,8 1,13 0,11 0,11 0,11 0,150 0,2

Фенол Чср 0,002 0,0022 0,0019 0,0023 0,002 0,0017 0,003

Чм 1,6 0,02 0,029 0,028 0,024 0,012 0,01

Формальдегид Чср - 0,0074 0,0070 0,0063 0,0078 0,0085 0,003

Чм - 0,046 0,049 0,034 0,040 0,040 0,035

Сероводород Чср 0,001 0,002 0,001 0,001 0,001 0,001 -

Чм - 0,007 0,011 0,009 0,005 0,003 0,008

Бенз(а)пирен *10-6 Чср 4,7 4,7 6,1 6,8 5,1 3,85 1,0E-6

Чм 9,0 10,5 12,0 16,0 11,8 7,3 -

Анализируя 6-летнюю динамику изменений концентраций вредных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе г. Черногорска, можно сделать вывод, что в последние годы наблюдается тенденция роста концентраций оксида углерода и взвешенных веществ.

Большая часть загрязнителей атмосферного воздуха превышает ПДК как максимального, так и среднего значения. С учетом класса опасности наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносит бенз(а)пирен, превышение которого наблюдается из года в год с разной степенью вклада, без явной тенденции к уменьшению.

Степень загрязнения атмосферного воздуха оценивается посредством безмерной величины — индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). В соответствии с данным индексом степень загрязнения в г. Черногорске можно представить в виде графика (рисунок 2).

Рисунок 2. Динамика изменения уровня загрязнения атмосферного воздуха г. Черногорска по индексу загрязнения атмосферы (ИЗА 5)

Из графика можно сделать вывод о том, что загрязнение воздуха г. Черногорска в 2007 г. было на «высоком» уровне и вклад в загрязнение внесли повышенные среднегодовые концентрации бенз(а)пирена (4,7 ПДК). С 2007 по 2010 гг. уровень загрязнения по комплексному индексу ИЗА 5 постепенно увеличивается с 12,92 (высокий) до 22,45 (очень высокий)

и прослеживается тенденция по росту концентраций бенз(а)пирена и оксида углерода, что связано с ростом числа автотранспорта. С 2010 по 2012 гг. уровень загрязнения постепенно уменьшается с 22,45 до 14,46, что связано с закрытием производств на ОАО «Искож» и ОАО «Ситекс», но степень загрязнения воздушной среды по-прежнему соответствует «очень высокому» уровню.

Для оценки взаимосвязи концентраций элементов по годам, а также равномерности распределения загрязнения был проведен статистический анализ корреляции загрязнителей по коэффициентам Пирсона (таблица 2) и Спирмена (таблица 3). В качестве выборки принималось значение среднего и максимально-разового значения концентраций загрязняющих веществ.

Таблица 2.

Значение линейной корреляции загрязнителей атмосферного воздуха по Пирсону (среднее/максимально-разовое)

Взвешенны е вещества Диоксид серы Оксид углерода Диоксид азота Фенол Формаль- дегид Серово- дород

Диоксид серы -0,828/ -0,09 1

Оксид углерода 0,730/ -0,623 -0,389/ 0,079 1

Диоксид азота 0,130/ -0,023 -0,614/ 0,239 -0,028/ -0,465 1

Фенол -0,749/ 0,614 0,865/ -0,104 -0,329/ -0,989 -0,415/ 0,432 1

Формальдегид 0,419/ -0,765 0,006/ 0,279 0,515/ 0,938 -0,549/ -0,311 -0,149/ -0,956 1

Сероводород -0,234/ -0,251 0,142/ 0,705 -0,218/ 0,667 0,102/ -0,327 0,420/ -0,705 0,194/ 0,746 1

Бенз(а)пирен *10-6 -0,651/ 0,382 0,874/ 0,498 -0,423/ 0,348 -0,771/ -0,330 0,608/ -0,337 0,007/ 0,222 -0,233/ 0,699

Таблица 3.

Значение ранговой корреляции загрязнителей атмосферного воздуха по Спирмену (среднее/максимально-разовое)

Взвешенные вещества Диоксид серы Оксид углерода Диоксид азота Фенол Формаль- дегид Серово- дород

Диоксид серы -0,761/ -0,247 1

Оксид углерода 0,657/ -0,372 -0,275/ -0,352 1

Диоксид азота 0,514/ -0,540 -0,871/ -0,093 -0,032/ -0,796 1

Фенол -0,565/ 0,536 0,692/ 0,429 -0,131/ -0,690 -0,035/ -0,275 1

Формальдегид 0,829/ -0,838 -0,397/ 0,507 0,714/ 0,228 -0,322/ -0,171 -0,507/ -0,334 1

Сероводород -0,397/ -0,160 -0,484/ 0,771 -0,659/ 0,154 -0,484/ -0,579 -0,151/ 0,086 -0,397/ 0,623 1

Бенз(а)пирен *10-6 -0,826/ 0,362 0,815/ 0,600 -0,363/ 0,154 -0,848/ -0,761 0,485/ 0,371 -0,478/ 0,159 -0,816/ 0,829

Корреляционная зависимость с высокой степенью вероятности должна проявляться одинаково часто в случаях для групп элементов с максимальной и со средней концентрацией по обоим коэффициентам. Однако в наших расчетах отсутствуют группы элементов с близкими значениями корреляции по разным концентрациям.

Выводы:

1. Уровень загрязнения атмосферы города Черногорска соответствует «очень высокому» уровню.

2. Положительная тенденция в снижении загрязнения связана лишь с закрытием некоторых предприятий и не имеет отношения к более рациональному пользованию ресурсов и охране окружающей среды.

3. Данные государственных статистических докладов позволяют оценить лишь общие тенденции загрязнения и не могут в полной мере являться основой для исследований.

4. Искажение информации о состоянии атмосферного воздуха связано в большей степени с отсутствием регламентированных норм по определению концентраций и носит системный характер.

Список литературы:

1. Самые экологически грязные города России на 2013 год/ [Электронный

ресурс] — Режим доступа. — URL: http://topmira.com/goroda-

strany/item/47-samye-grjaznye-goroda-russia-2013 (дата обращения: 27.12.13).

2. Состояние окружающей среды Республики Хакасия в 2006 году /

Г осударственный комитет по охране окружающей среды

и природопользованию Республики Хакасия. — Абакан, 2007. — С. 4—5.

3. Состояние окружающей среды Республики Хакасия в 2007 году /