CC BY
47
ШВАРЦМАН Юрий Григорьевич, доктор геоло-го-минералогических наук, профессор кафедры географии и геоэкологии, директор Центра экологических исследований Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова, заведующий лабораторией комплексного анализа наземных и космических данных для экологических целей Института экологических проблем севера Уральского отделения РАН. Автор более 150 научных публикаций, в т.ч. 6монографий (в соавт.)
ТРУБИЦИНА Ольга Петровна, научный сотрудник Центра экологических исследований Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова. Автор 8 научных публикаций
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА НА СЕВЕРЕ РУССКОЙ РАВНИНЫ
Состояние воздуха, промышленные предприятия, серные и азотные соединения, кислотные атмосферные выпадения
Проблема состояния атмосферного воздуха на Севере Русской равнины — одна из актуальных проблем геоэкологии, т.к. его доминантными загрязняющими компонентами являются серные и азотные соединения, обусловливающие здесь кислотные выпадения. Установлено повышение их роли с конца XX в. С середины 1980-х гг. территориальные подразделения Росгидромета сначала под руководством Института прикладной геофизики имени Е.К. Федорова (ИПГ), а с 1990 г. под руководством Ю.А. Израэля, И.М. Назарова, Ш.Д. Фридмана, В.Н. Василенко из Института глобального климата и экологии (ИГКЭ)
начали проведение по всей стране мониторинга загрязнений снежного покрова с целью определения критических нагрузок загрязняющих веществ на природные экосистемы.
В Северном управлении гидрометслуж-бы (СУГМС) мониторинг загрязнения снежного покрова проводится с 1982 г. Накоплен большой массив данных, который позволяет сделать детальный анализ загрязнения атмосферных осадков и снежного покрова кислотообразующими соединениями на Севере Русской равнины.
Север Русской равнины является крупнейшей в европейской части России топлив-
ГЕОГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЯ. ГЕОЭКОЛОГИЯ
но-энергетической базой со значительными запасами лесных и водных ресурсов, черных и цветных металлов, химического сырья, строительных материалов, которые активно используются в производственных целях. От стационарных источников предприятий выбрасываются в атмосферный воздух различные загрязняющие вещества.
В промышленных зонах Севера Русской равнины распределение отраслей промышленности выглядит следующим образом:
1) в северо-западной зоне (Архангельск, Северодвинск, Новодвинск, Коряжма, Онега) доминирует целлюлозно-бумажная промышленность, предприятия теплоэнергетики, машиностроения, металлообработки;
2) в юго-восточной зоне (Череповец, Вологда, Сокол, Сыктывкар, Ухта) преобладают предприятия металлургии, теплоэнергетики, химической, лесообрабатывающей промышленности;
3) в северо-восточной зоне (Нарьян-Мар, Воркута) наиболее развита нефтедобывающая, теплоэнергетическая, угольная промышленность, предприятия стройиндустрии.
Анализ динамики загрязнения атмосферы Архангельской области (рис. 1) по данным [1] показал, что увеличение общего объема выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников за период 1988— 1991 гг. сменяется тенденцией к уменьшению данных веществ до 2003 г. [2].
700
600
ы н 500
400
о о 300
ю 200
ы т 100
Годы
Рис. 1. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу Архангельской области, тыс. т
Только треть общего объема снижения выбросов была обусловлена выполнением природоохранных мероприятий, а остальные две трети вызваны в основном спадом промышленного производства [3]. Таким образом, за период 1992—2003 гг. в целом выявляется тенденция снижения выбросов от стационарных источников в атмосферу.
За период 1992—2003 гг. изменился процентный состав основных загрязняющих компонентов в воздухе. Так, по данным [4] в Архангельской области (рис. 2) доля сернистого ангидрида увеличилась на 19% и составила почти У2 от общего объема выбросов. Это увеличение доли произошло на фоне уменьшения общих объемов выбросов стационарных источников от 505,8 тыс. т/год в 1992 г. до 223,58 тыс. т/год в 2003 г. Однако общий объем уменьшился на 282,22 тыс. т/год, а объем сернистого ангидрида — на 30,71 тыс. т/год (от 133,6 тыс. т/год в 1992 г. до 102,89 тыс. т/год в 2003 г.). Также за период 1992—2003 гг. выросла доля оксидов азота на 4 %. Однако в связи с уменьшением суммарных объемов выбросов их абсолютные показатели сократились от 36 тыс. т/год до 24 тыс. т/год. Углеводороды в общей структуре выбросов стали занимать незначительное место, их доля уменьшилась на 16%, от 111 тыс. т/год в 1992 г. до 13 тыс. т/год в 2003 г.
В сернистый ангидрид в углеводороды 7% 2%
■ твердые частицы В оксид углерода ^ оксиды азота В прочие 8% 2%
27%
21%
22%
13%
20%
33%
а.
11% 0%
14%
23%
46%
Рис. 2. Структура выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на территории Архангельской области в 1992 г. (а.), 1999 г. (б.) и 2003 г. (в.)
о
Очевидно, доминантными загрязняющими компонентами воздуха являются серные соединения, которые вместе с увеличением доли оксидов азота обусловливают появление кислотных атмосферных выпадений на исследуемой территории.
■" ^ /
Города
Рис. 3. Распределение выбросов Б02 и К02 на душу населения (А), (кг) и на единицу площади (Б), (т/км2) крупных промышленных центров
Основной рост выбросов от стационарных источников исследуемой территории, по данным СУГМС на 2002 г. (рис. 3), приходится на Архангельскую агломерацию, по-видимому, в связи с высоким урботехно-генным потенциалом на ограниченной площади, что привело к концентрации 87% населения северотаежной зоны Архангельской области на 2% ее территории.
Таким образом, в начале XXI в. на фоне уменьшения общего объема выбросов произошло увеличение серных и азотных соединений в атмосферном воздухе городов Архангельской агломерации. Относительно стабильный большой объем 80 и N0 вы-
2 х
брасывают стационарные источники промышленных центров Вологодской области (Череповец) и Республики Коми (Воркута).
Анализ данных снегомерной съемки на 42 станциях Севера Русской равнины за пе-
риод 1982—2003 гг. показывает, что для данной территории преобладающим классом значений рН снежного покрова является диапазон 6,0—6,4 (27%). Однако суммарная частота классов кислотных значений (рН<5,6) составляет 24,1% с доминированием класса слабокислых осадков: рН = 5,2—5,6 (15,5%) (рис. 4).
20
ІЗ 115 §10 Й
5
0 93 | 11.4І
4,0 - 4.4 4.4 - 4.8 4.8 - 5.2 5.2 - 5.6 5.6 - 6.0 6.0 - 6.4 6.4 - 6.8 6.8 - 7.2 7.2 - 7.6 7.6 - 8.0 Класс значений рН
Рис. 4. Гистограмма распределения значений рН в снежном покрове на 42 станциях Севера Русской равнины за период 1982— 2003 гг., %
я
=■ 15
4,0 - 4,4 4,4 - 4,8 4,8 - 5,2 5,2 - 5,6 5,6 - 6,0 6,0 - 6,4 6,4 - 6,8 6,8 - 7,2 7,2 - 7,6 7,6 - 8,0
Класс значений рН
Рис. 5. Гистограмма распределения взвешенных среднегодовых значений рН в атмосферных осадках за период 1990— 2003 гг., %
Анализируя взвешенные среднегодовые значения рН в пробах атмосферных осадков на 13 станциях Севера Русской равнины за период 1990—2003 гг., необходимо отметить преобладание класса значений рН в диапазоне 5,2—5,6 (20,7%). Суммарная частота за-
30
А
Б
222
15.5
25
20
10
0
ГЕОГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЯ. ГЕОЭКОЛОГИЯ
кисленных выпадений составляет 43,9%. Атмосферные осадки с рН>7,2 отсутствуют (рис. 5).
Таким образом, в снежном покрове почти четверть (24,1%) исследуемых проб за период 1982—2003 гг. является закисленными, в то время как в атмосферных осадках за период 1990—2003 гг. закисленные выпадения встречаются почти в половине случаев (43,9%). В.Н. Василенко, И.М. Назаровым, Ш.Д. Фридманом в работе [6] была предложена методика определения экологической емкости природных экосистем с учетом концентрации сильных кислот в выпадениях. Однако в современных и национальных систе-
мах мониторинга [7] измеряются лишь общие количества закисляющих природные среды соединений (сульфатов, нитратов и др.) и не учитывается, что часть этого количества может быть нейтрализована. Поэтому реальные нагрузки кислотных выпадений оказываются меньше, чем без учета нейтрализации осадков. В связи с этим требуется продолжение исследований в указанном направлении.
Авторы выражают глубокую признательность В.Н. Василенко и Г.М. Черногаевой (ИГКЭ) за критичные замечания и ценные рекомендации, учтенные при выполнении данной работы.
Список литературы
1. Состояние и охрана природной среды в Архангельской области в 1991...2003 г.: доклад. Архангельск, 1992...2004.
2. Трубицина О.П. Глобально-региональные кислотные выпадения // Экология Северных территорий России. Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения: материалы международной конференции / Институт экологических проблем Севера УрО РАН. Архангельск, 2002. Т. 1. С. 399—403.
3. Трубицина О.П., Шварцман Ю.Г. Кислотные осадки на Европейском Севере России // Геодинамика и геологические изменения в окружающей среде Северных регионов / Институт экологических проблем Севера УрО РАН. Архангельск, 2004. Т. 2. С. 300—303.
4. Ежегодник состояния загрязнения воздуха и выбросов городов на территории деятельности Северного УГМС за 1988.2003 г. / СУГМС—Р. Архангельск, 1989.2004.
5. Обзор загрязнения окружающей природной среды на территории деятельности Северного УГМС за 1988.2003 г. / СУГМС-Р. Архангельск, 1989.2004.
6. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг нагрузок кислотных выпадений // Метеорология и гидрология. 1992. № 9. С. 44—49.
7. Нейтрализация кислотных осадков в Северном полушарии / В.Н. Василенко, И.Ф. Дликман, И.М. Назаров, Ш.Д. Фридман // Метеорология и гидрология. 1993. № 8. С. 12—17.
Shvartsman Yury, Trubitsina Olga GEOECOLOGICAL CONDITION OF AIR IN THE NORTH OF THE RUSSIAN PLAIN
Problem of the air condition in the North of the Russian plain is one of the acute problems of geoecology. It is associated with accommodation on its territory of the large enterprises of industry, power engineering and shipbuilding, which have adverse influence on the air condition. Thus dominant polluting components of air are sulfuric and nitrogen compouns, which cause occurrence of acid atmospheric precipitation in this area.
Рецензент — Феклистов П.А., доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой экологии и защиты леса Архангельского государственного технического университета
