CC BY
36
УДК 616-036. 22
МЕТОДЫ РАСЧЕТА КОЛИЧЕСТВА СВИНЦА В ВОЗДУШНОМ БАССЕЙНЕ СОВРЕМЕННОГО ГОРОДА
Неменко Б.А., Илиясова А.Д., Текманова А.К., Тоесова-Бердалина Р.А. Казахский национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова
Резюме В последние десятилетия в научной литературе появляется много публикаций о растущем уровне загрязнения воздушного бассейна свинцом выхлопных газов автотранспорта. Предлагается методика расчета количества свинца, выброшенного в атмосферу современных городов.
Ключевые слова автотранспорт, выхлопные газы, свинец.
METHODS OF CALCULATING THE AMOUNT OF LEAD IN AIR BASIN OF THE MODERN CITY
Nemenko B.A., Ilijasova A.D., Tekmanova A.K., Toesova-Berdalina R.A.
The Kazakh National medical university named after S.J.Asfendiyarov
Abstract Last decades in the scientific literature there are many publications about a growing level of pollution of air pool lead of exhaust gases of motor transport. The design procedure of quantity(amount) of the lead which has been thrown out in an atmosphere of modern cities is offered. Key words motor transport, exhaust gases, lead
ЗАМАНАУИ КАЛАДАГЫ АТМОСФЕРАЛЫК АУАДАГЫ КОРТАСЫННЫН К0ЛЕМ1Н ЕСЕПТЕП АНЫКТАУ ЭД1СТЕМЕС1.
Неменко Б.А., Илиясова А.Д., Текманова А.К., Тлесова-Бердалина Р.А.
С.Д. Асфендияров атындагы ^аза^ улттьщ медицина университет
TY^h^^i он жылдыщ шшде гылыми эдебиеттерде шыгатын газдарды| ^YрамындаFы ^орFасынмен ауаны| ластану децгеж жоFарлауы туралы ма^алалар кебеюде. Каланы| атмосфералыщ ауасына шыFарылFан ^орFасынны| келемш аны^^а арналFан есептеу эдiстемесi усынылады.
ТYйiндi сездер автокелiктер, тастанды газ, 1^^асын.
Основными источниками информации о выбросах химических веществ в атмосферный воздух являются формы государственной статистической отчетности «2-ТП воздух» и материалы «Атмосфера. Предельно
Таблица- 1 Количество автотранспортных средств
допустимые выбросы вредных веществ» изучаемого населенного пункта или данные по отдельным предприятиям. Вместе с тем, в дополнение к этим материалам необходимо учитывать (1, 3) вклад автотранспорта в загрязнение приземного слоя атмосферы. Официальной отчетности о выбросах автотранспорта по населенным пунктам Казахстана не имеется, но иногда она приводится в материалах гидрометеослужбы и Госавтоинспекции. Однако сведения о тяжелых металлах в атмосфере наших городов в этих эпизодических документах, как правило, отсутствуют.
На сегодняшний день основным источником загрязнения воздуха городов является автотранспорт, выхлопные газы которого содержат свинец. Свинец является токсичным тяжелым металлом и, попадая в организм человека, неблагоприятно отражается на его здоровье (1, 2). Определение количества свинца, выбрасываемого в атмосферу города с выхлопными газами автотранспорта, является очень сложным вопросом, поэтому мы предлагаем ориентировочный расчетный метод на основании официальных данных Горстатуправления (на примере города Алматы).
Загрязнение атмосферного воздуха токсичными соединениями свинца обусловлено применением этилированного бензина, имеющего в своем составе тетраэтилсвинец и даже неэтилированного, также содержащего свинец. Около 70 % свинца, добавляемого к бензину для повышения октанового числа топлива, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30 % оседает на землю, а 40 % остается в атмосфере. Более того, даже осевшие на подстилающую поверхность частицы свинца снова попадают в воздух с ветровыми потоками, приводя к вторичному загрязнению атмосферы.
По видам используемого топлива в Алматы, как и во всех других городах, преобладают автомобили, работающие на бензине (табл. 1), которые являются источниками выброса в воздух соединений свинца, в отличие от дизельного и газового автотранспорта, не загрязняющего воздух свинцом (таблица 1).
(АТС) по видам используемого топлива
№п/п Тип АТС Бензиновые Дизельные Газовые Работающие на смешанном топливе
1 Легковые 450 738 5 780 690 342
2 Грузовые 21 466 10 781 219 370
3 Автобусы 11 072 1 847 80 13
4 Специальные 1 709 658 88 73
Помимо этого, на территорию Алматы ежедневно въезжает до 200 тыс. единиц транзитного транспорта, также загрязняющего атмосферу города. Таким образом, общее количество автотранспортных средств, ежедневно выбрасывающих вредные вещества в атмосферу города Алматы, превышает 800 тыс. единиц. Выполненные с
учетом типов и года выпуска АТС расчеты показали, что суммарный валовой выброс вредных веществ в атмосферу города Алматы от автотранспорта, в среднем, составляет около 200 000 тонн год, однако без учета выброса тяжелых металлов. Наша цель заключалась в
определении объема выброса свинца за определенный промежуток времени - один месяц.
Мы исходили из следующих соображений: оценивать выбросы свинца по количеству автотранспорта, зарегистрированного в городе, нецелесообразно, так как невозможно учесть число машин, вышедших на улицы города в течении месяца. Наиболее целесообразно учитывать количество (примечание к таблице 3).
потребленного моторного топлива за этот период. Для этого необходимо знать:
количество бензина, потребляемого городом за один мес. (табл. 2);
количество свинца, содержащегося в этом бензине (табл. 3);
количество свинца, оседающего в системе выпуска отработавших газов
Таблица- 2 Количество используемого бензина в г. Алматы (тыс.тонн/месяц)
№ п/п Марки бензинов Объем реализации бензина
1 АИ-80 10,3 (26%)
2 АИ-92 5,96(15%)
3 АИ-93 13,9(35%)
4 АИ-95 3,6(9%)
5 АИ-96 5,96(15%)
Итого 39,745
Таблица 3 -Добавление свинца в этилированный бензин, в г/кг
Тип автомобиля Добавка в топливо
Pb, г/кг
Легковые карбюраторные 0,37
Грузовые карбюраторные 0,37
Примечание: К0 = 0,8 - коэффициент, учитывающий оседание свинца в системе выпуска отработавших газов. Дизельный транспорт не учитывается, т.к. работает на топливе не содержащем свинца.
Свинец содержится и в неэтилированном бензине в концентрации не менее 0,15 г. на 1 кг топлива. Поэтому ниже мы приводим выбросы свинца в различных возможных вариантах. Расчеты для этилированного бензина выполняются следующим образом:
• за 1 мес. в Алматы расходуется 39,745 тыс. тонн бензина, следовательно, за один год - 476,94 тыс. тонн;
• содержание свинца в бензине достигает 0,37 г/кг, следовательно, при сжигании 1 тонны бензина освобождается 370 г свинца (0,37 кг);
• за 1 год из бензина освобождается 176,47 тонн
свинца;
• при учете оседания свинца в системе выпуска отработавших газов, в атмосферу города будет выброшено (176,47 * 0,8 = 141,17) 141,17 тонн свинца/год.
Расчеты для неэтилированного бензина:
• содержание свинца в бензине не должно превышать 0,15 г/кг, значит при сжигании 1 тонны бензина освобождается 150 г свинца (0,15 кг);
• за 1 год из бензина освобождается 71,54 тонн
свинца;
• при учете оседания свинца в системе выпуска отработавших газов, в атмосферу города будет выброшено (71,54* 0,8 =57,23) 57,23 тонн свинца/год.
Продажа этилированного бензина на территории г. Алматы запрещена, но даже неэтилированное топливо содержит, в лучшем случае, не менее 0,15 г. свинца на 1 кг. Следовательно, даже в идеальном случае. в атмосферу
города поступит не менее 57,23 тонн свинца/год. Фактически же его выбрасывается значительно больше за счет транзитного транспорта, который заправляется за пределами города и расчеты по которому выполняются аналогично.
Необходимо также оценить риск присутствия свинца в воздушном бассейне города для здоровья его жителей. В г. Алматы нами выделено два условных района: опытный - с наиболее загрязненной атмосферой и контрольный - с относительно чистой. Для оценки экологического риска нами использована методология, разработанная Агентством по охране окружающей среды США (US EPA) и в табл. 4. представлены рассчитанные коэффициенты опасности HQ с использованием референтных (безопасных) концентраций (4, 5), на основании результатов инструментальных замеров свинца в воздухе города (2).
Согласно методике ЕРА, при HQ равном или меньшем 1,0 риск вредных эффектов рассматривается как минимальный, но с увеличением величины HQ вероятность развития вредных эффектов возрастает. Только HQ >1,0 рассматривается как свидетельство потенциального риска для здоровья. Как следует из табл. 4, величина HQ существенно превышает единицу не только в опытном, но и в контрольном районе, что свидетельствует о высоком потенциальном риске для здоровья населения присутствия свинца в атмосфере.
Таблица- 4 Оценка риска для населения содержания свинца в атмосферном
воздухе г. Алматы за последние 6 лет.
Годы Концентрация свинца, в мг/м3 Коэффициент опасности HQ
наблюдения Опытный Контрольный Опытный Контрольный
район район район район
2006 0,0014 0,0008* 2,8 1,6*
2007 0,0019 0,0009* 3,8 1,8*
2008 0,0018 0,0011* 3,6 2,2*
2009 0,0021 0,0008* 4,2 1,6*
2010 0,0017 0,0007* 3,4 1,4*
2011 0,0010 0,0006* 2,0 1,2*
Примечание: * - установлены статистически достоверные различия опытного и контрольного районов
Как следует из приведенных данных, коэффициент опасности на протяжении всех шести лет был выше единицы как в опытном, так и в контрольном районах. По-видимому, свинец в атмосфере г. Алматы представляет, совместно с респирабельными пылевыми частицами, основную экологическую опасность, что обусловлено выбросами выхлопных газов автотранспорта.
В 2009 г. в Южной столице Казахстана была принята «Комплексная программа по снижению загрязнения окружающей среды города Алматы на 20092018 годы», направленная на поэтапное улучшение качества атмосферного воздуха города. Согласно программе, в городе ведутся работы по снижению выбросов в атмосферу от стационарных и передвижных
источников и использование экологически более чистых видов автомоторного топлива.
По всему Казахстану идет внедрение международных экологических стандартов на автомобильное топливо Евро 2, 3, 4. Первый этап ЕВРО-
2 уже внедрен с 15 июля 2009 г., следующий этап - ЕВРО-
3 должен был быть введен с 1 января 2011 г., стандарт ЕВРО-4 - с 1 января 2014 г. Поэтому, применив предлагаемый нами метод, можно ориентировочно рассчитать количество свинца, выбрасываемого в воздух города за счет потребления бензина (табл. 5). Однако, даже после введения в городе стандарта Евро-4, не содержащего свинца, выброс металла будет продолжаться за счет посещающего город транспорта сельской местности, где нет запрета на использование
этилированного бензина. Таблица- 5 Требования к качеству бензина для автотранспортных средств
по содержанию свинца.
Характеристика топлива Единица измерения Нормы для автотранспортных средств
Евро-2 Евро-3 Евро-4
Он Концентрация Св свинца, не более мг/кг 10 5 0
Предлагаемый метод позволяет иметь ориентировочные сведения о количестве свинца, выбрасываемого в воздух населенного пункта, а следовательно судить о степени опасности для здоровья населения. Кроме того, РПГ «Казгидромет» не представляет сведений о загрязнении воздуха тяжелыми металлами, а Департамент санэпиднадзора Алматы эпизодически определяет свинец в трех точках города, чего явно недостаточно для города, насчитывающего около 1,5 млн. жителей.
В настоящее время в университете выполняется научно-техническая программа «Разработка модели (программы) антистарения в обеспечении активного долголетия лиц пожилого возраста Казахстана». Факторы, формирующие здоровье человека, включают экологическую группу, которая может способствовать ускоренному старению организма. Экологическое неблагополучие негативно отражается на здоровье населения, а лица пожилого возраста являются наиболее чувствительным контингентом, относясь к «группе риска». Литература
1. Авалиани С.Л., Ревич Б.А., Захаров В.М. Региональная экологическая политика. Мониторинг здоровья человека и здоровья среды. М., 2001. - 76 с.
2. Неменко Б.А., Досмухаметов А.Т., Илиясова А.Д., Текманова А.К., Установление особенностей влияния загрязнения воздушного бассейна г. Алматы на показатели физического развития школьников. Закл. отчет по НИР, Алматы, 2010.
3. Ревич Б.А., Авалиани С.Л., Тихонова Г.И. Экологическая эпидемиология . - М., 2004., - 384 с.
4. «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду», Р 2.1.10.1920-04, М. - 2004. - 116 с.
5. Щербо А.П., Киселев А.В. Оценка риска от воздействия факторов окружающей среды на здоровье. - СПб., 2005., 92 с.
