CC BY
40Ученые записки Таврического национального университета имени В.И.Вернадского Серия «География». Том 24 (63). 2011 г. №2, часть 1. С. 331-336.
УДК 911.2:502:504.064.3
ОБ ОРГАНИЗАЦИИ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА УРОВНЕМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Байков А. М.
Республиканского комитета Автономной Республики Крым по охране окружающей
природной среды
E-mail: amb f1@mail.ru
В статье описываются общие требования к организации наблюдений за уровнем загрязнения атмосферного воздуха и предложены пути по оптимизации системы наблюдений за загрязнением воздуха.
Ключевые слова: система наблюдений за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, репрезентативность мест наблюдений.
ВВЕДЕНИЕ
С выходом экономики страны из кризиса неуклонно возрастают объемы промышленного производства, что в свою очередь приводит к увеличению загрязнения окружающей природной среды, и в первую очередь - атмосферного воздуха. И если другие виды загрязнения окружающей среды (сбросы загрязняющих веществ в водные объекты, размещение отходов и т.п.) более-менее локализованы в пространстве, то загрязнение атмосферного воздуха распространяется на значительные расстояния от источника выбросов и оказывает влияние на значительно большую территорию. Для получения достоверной информации о воздействии загрязняющих веществ на окружающую среду функционирует система мониторинга окружающей природной среды. На Украине сбор и накопление информации о состоянии ландшафта осуществляется различными ведомствами по отдельным его компонентам: атмосферному воздуху, водным ресурсам, почвам, растительности и т.д. От того, как функционирует система мониторинга, зависит оперативность и качество получаемой информации, которая, в свою очередь, зависит точность прогнозов и эффективность принимаемых управленческих решений.
Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха. При организации процесса наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы используются те же принципы, что и построении метеорологической сети: регулярность, единство программ и методов наблюдений, репрезентативность мест наблюдений. Важность характеристики пунктов наблюдения для оценки пространственно-временных аспектов функционирования сетей наблюдений и получения достоверной информации трудно переоценить. Оптимизация количества и корректировка месторасположения существующих пунктов наблюдений очень актуально и с точки зрения снижения затрат на получение необходимой информации.
Наблюдения за загрязнением атмосферы осуществляется на постах 3-х категорий: стационарных (установлены на заранее выбранных местах, непрерывно
регистрируют содержание загрязняющих веществ), маршрутных (регулярно отбирают пробы воздуха, когда невозможно или нецелесообразно устанавливать стационарный пост или необходимо более детально изучить уровень загрязнения воздуха в отдельных районах города) и подфакельных (для отбора проб под дымовым (газовым) факелом с целью выявления зоны влияния данного источника промышленных выбросов).
На территории Крыма системные наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха ведутся только в городах Ялта, Симферополь, Керчь, Красноперекопск и Армянск не считая наблюдений, осуществляемых Рескомприроды Крыма за выбросами загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками выбросов. Из-за отсутствия надлежащего финансирования наблюдения на маршрутных постах практически не ведутся.
Особенности распространения загрязнений. При постоянных параметрах выбросов, уровень загрязнения атмосферы зависит от климатических условий: направления, особенностей переноса и распространения примесей в атмосфере, интенсивности солнечной радиации (определяет фотохимические превращения примесей и возникновение вторичных продуктов загрязнения воздуха), количества и продолжительности атмосферных осадков (вымывают примеси из атмосферы). Влияние метеоусловий проявляется неоднозначно при холодных и горячих выбросах из высоких и низких труб. Вблизи от источника при отсутствии низких и, главное, неорганизованных выбросов, концентрация загрязнений мала. Она увеличивается и достигает максимума на определенном расстоянии от источника выброса (трубы). Максимум и характер изменения концентрации с расстоянием зависят от мощности выброса, высоты источника (трубы), температуры и скорости выбрасываемых газов, а также от метеорологических условий. Максимальные значения концентрации загрязняющих веществ отмечаются на расстоянии от 10 до 40 высот труб. Таким образом, при высоте трубы 50 м. максимальная концентрация загрязнений будет наблюдаться на расстоянии 500-2000 м. от источника выброса. Рассеивающая способность атмосферы зависит от вертикального распределения температуры и скорости ветра. Если температура с высотой падает, то создаются условия интенсивного турбулентного обмена. Чаще всего неустойчивое состояние атмосферы отмечается летом в дневное время. При таких условиях у земной поверхности отмечаются большие концентрации загрязняющих веществ и возможны значительные колебания их со временем. Если в приземном слое воздуха температура с высотой растет (инверсия), то рассеивание примесей ослабевает. В случае приподнятых инверсий приземные концентрации зависят от высоты источника загрязнения по отношению к их нижней границе. Если источник расположен выше слоя приподнятой инверсии, то примесь к земле поступает в небольших количествах. Если источник расположен ниже слоя приподнятой инверсии, то основная часть загрязнений концентрируется у земной поверхности.
Скорость ветра способствует переносу и рассеиванию примесей. При слабом ветре в районе высоких источников выбросов концентрации у поверхности земли уменьшаются из-за увеличения подъема факела и уноса загрязняющих веществ вверх. Подъем примесей особенно значителен при горячих выбросах. При сильном ветре начальный подъем загрязняющих веществ уменьшается, но при этом увеличивается скорость горизонтального переноса. Неустойчивость направления ветра способствует усилению рассеивания по горизонтали, что способствует уменьшению концентрации у земли.
Солнечная радиация обуславливает фотохимические реакции в атмосфере и формировании различных вторичных продуктов, которые могут обладать еще более токсичными свойствами, чем вещества, поступившие от источника выбросов. Так, из-за окисления сернистого газа в результате фотохимических реакций образуются сульфатные аэрозоли (формируется фотохимический смог).
При туманах концентрация примесей может сильно увеличиваться. С туманами связаны смоги, при которых в течение длительного времени сохраняются высокие концентрации загрязняющих веществ.
На распространение примесей влияют и упорядоченные вертикальные движения, вызванные неоднородностью подстилающей поверхности. В условиях пересеченной местности на наветренных склонах возникают восходящие, а на подветренных - нисходящие потоки. При нисходящих потоках концентрации загрязняющих веществ увеличиваются, при восходящих - уменьшаются. В некоторых формах рельефа (в котловинах), отмечается застой воздуха, что вызывает накопление загрязняющих веществ в приземном слое, особенно при низких источниках выбросов. В холмистой местности максимумы приземной концентрации загрязняющих веществ обычно больше, чем на равнинах. Кроме того, на рассеивание в городах влияет планировка улиц, их ширина, высота зданий, зеленые массивы и водные объекты, которые образуют различные формы наземных препятствий воздушному потоку и которые приводят к возникновению особых метеоусловий в городе.
Как видно, при организации системы наблюдений за уровнем загрязнения атмосферного воздуха крайне необходимо учесть особенности атмосферной циркуляции, в первую очередь такие как повторяемость штилей, скорость и преобладающее направление ветра, а также неблагоприятные погодные явления как туман и инверсии. Нельзя не учитывать и особенности подстилающей поверхности.
Размещение постов наблюдений и их количество. При размещении поста необходимо определить, какую информацию мы хотим получить: уровень загрязнения воздуха, характерный для определенного района города, концентрацию загрязняющих веществ в конкретной точке на местности, которая попадает под влияние определенного стационарного источника выбросов или крупной транспортной магистрали. Так, в первом случае пост должен быть расположен в месте, которое не подвержено воздействию отдельно стоящих источников выбросов. Из-за перемешивания городского воздуха уровень загрязнения в таком месте будет определяться всеми источниками выбросов, расположенных на определенной территории (фоновое значение для данной местности). Во втором случае пост должен быть размещен в зоне максимальной концентрации загрязняющих веществ, попадающих в атмосферу от определенного источника. Стационарные и маршрутные посты размещаются в местах, выбранных на основе обязательного предварительного исследования загрязнения воздушной среды города и изучения метеоусловий рассеивания примесей путем эпизодических наблюдений и расчетов полей максимальных концентраций загрязнителей. Для характеристики распределения концентрации загрязнений по городу посты должны быть установлены в первую очередь в жилых районах, а также в парках и зонах массового отдыха. К числу наиболее загрязненных районов относятся места наибольших максимальных разовых и среднесуточных концентраций, создаваемых выбросами промышленных предприятий (примерно в 500-2000 м от низких
источников и 2000-3000 м от высоких источников), а также около интенсивных автотранспортных магистралей (в пределах 50-100 м).
По действующим на Украине нормам, число стационарных постов определяется в зависимости от численности населения (до 50 тыс. чел - 1 пост, 50100 тыс. - 2 поста, 100-200 - 2-3 поста, 200-500 - 3-5 постов, 500-1000 тыс. чел - 510 постов, более 1000 тыс. чел - 10-20 постов), площади населенного пункта, рельефа местности и степени индустриализации, а также рассредоточенности мест массового отдыха.
Особенности организации наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы в г. Симферополе. В соответствии с действующими нормами, для получения достоверной информации об уровне загрязнения атмосферы в г. Симферополе, учитывая численность населения и особенности рельефа (Внутренняя и Внешняя горные гряды Внешнее межгрядовое понижение - котловина), должно функционировать не менее 5 стационарных постов. Сегодня функционирует только 3 стационарных поста, которые расположены: на ул. Снайперов 31 (возле заводов «Сантехпром» и «Фиолент»), на ул. Крылова 32 и на перекрестке ул. Ракетной и ул. Киевской 138.
Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу г. Симферополя стационарными источниками составляет более 2,2 тыс. т/г (данные 2009 г.), при этом можно выделить несколько основных источников загрязнения (с выбросами более 100 т/г), это: Симферопольский стеклотарный завод (выбросы более 200 т/г)., Симферопольское пассажирское вагонное депо (выбросы более 130 т/г), Симферопольское ППВКХ (выбросы более 160 т/г) и Симферопольская ТЭЦ (выбросы составляют свыше 600 т/г). И хотя Симферопольская ТЭЦ расположена на достаточно большом расстоянии от города, тем не менее, в радиусе негативного воздействия этого источника оказываются населенные пункты, расположенные вдоль Евпаторийской и Московской трасс - п. ГРЭС, п. Аграрное, с. Молодежное, с. Мирное и др. Остальные крупные источники загрязнения преимущественно находятся на территории Железнодорожного района, т.е. в котловине и оказывают негативное влияние на территорию, где наблюдения за уровнем загрязнения воздуха не ведутся совсем. Хотя тут расположены и 6 городская клиническая больница, и парк культуры и отдыха им. Ю.А. Гагарина, и крупные жилые массивы (в т.ч. в районе ул. Героев Сталинграда и др.).
Нельзя забывать и о передвижных источниках загрязнения - автотранспорте, тем более, что в Автономной Республике Крым основной объем выбросов в атмосферу приходится именно на передвижные источники, и в частности -автотранспорт. Так, в 2009 г. в атмосферу г. Симферополя по данным ГУ Статистики в АРК объем выбросов от передвижных источников составил боле 27,0 тыс. т/г., что больше чем 10 раз превышает объемы выбросов от стационарных источников. Основная доля выбросов от автотранспорта приходится на теплый период года (май-октябрь), когда отмечаются самые низкие скорости ветра (от 2,6 до 3,1 м/с), что в сочетании с котловинообразным характером рельефа (кстати, основные транспортные артерии проложены именно в котловине) не способствует проветриванию и рассеиванию загрязнений. Это подтверждается и результатами замеров, проведенных Санитарно-эпидемиологической службой - превышение предельно-допустимых уровней СО в 1,5 и более раз зафиксировано на улицах: Киевская, им. 60 лет Октября, Ленина, Желябова, Маяковского, Севастопольская, Козлова и Московская, а также пр-те им. Кирова. Скорее всего, аналогичная
ситуация складывается и иа ул. им. Гагарина, и Карла Маркса, и Александра невского (Розы Люксембург) и в районе пр-та Победы, т.к. интенсивность движения по данным улицам не уступает упомянутым ранее. Можно предположить, что и по другим загрязняющим веществам в районах с интенсивным транспортным движением предельно-допустимые нормы превышены.
В данном случае загрязнению подвергается территория, расположенная на 100150 м. по обе стороны от основных автомагистралей. Отсутствие систематических наблюдений не позволяет нам иметь точного представления об уровне загрязнения атмосферы (как среднесуточных, так и максимально-разовых) вдоль основных транспортных путей, в непосредственной близости от которых расположены крупные жилые массивы, места отдыха (парк им. Гагарина, городской парк культуры и отдыха), и больницы (6-я городская больница, 2-я городская поликлиника), а, следовательно, органы исполнительной власти и органы местного самоуправления не имеют необходимой информации для принятия управленческих решений, направленных на снижение уровня загрязнения атмосферного воздуха.
Как уже было сказано, места наибольшего загрязнения атмосферы определяют путем расчета полей максимальных концентраций и непосредственно путем замеров. Но есть ли другой способ узнать, в каких местах атмосферный воздух загрязнен наиболее сильно? Учитывая, что атмосферный воздух - самая изменчивая из всех составляющих ландшафта, необходимо попытаться определить места, где воздух наиболее загрязнен через какие-то другие компоненты. Переносимые воздушными массами загрязнения под действием силы тяжести и атмосферных осадков попадают в почву, растения и постепенно накапливаются в них. По уровню концентрации в почвах и растительности загрязняющих веществ, переносимых воздушным путем, можно определить и относительный уровень загрязнения атмосферы в конкретном месте. Полученные таким путем данные, не будут подвержены влиянию каких-либо факторов, имеющих кратковременное действие. Так, используя ассимиляционные свойства растений, в частности накапливать серу в процессе газообмена с воздушной средой можно определить уровень загрязнения атмосферы соединениями серы. По уровню содержания в почвах тяжелых металлов можно примерно определить и уровень загрязнения атмосферного воздуха. Кроме того, помимо учета поступления загрязняющих веществ в природную систему такой метод учитывает и вынос (преобразование) загрязнений под действием различных факторов, т.е. такие свойства ландшафта, как устойчивость, что не менее важно для принятия управленческих решений. Мониторинговые наблюдения с использованием методов биоиндикации позволяют провести объективную оценку антропогенных воздействий на природные системы, выявить лимитирующие факторы, а также спрогнозировать возможные последствия.
ВЫВОДЫ
Загрязнение атмосферного воздуха, как наиболее подвижного и изменчивого компонента ландшафта оказывает негативное воздействие на значительно большую территорию, чем другие виды загрязнений (сбросы в водные объекты, размещение отходов идр.).
Современная система наблюдений за уровнем загрязнения атмосферного воздуха в г. Симферополе из-за недостаточного количества постов наблюдений (3 поста вместо минимум 5 постов) и низкая репрезентативноть мест их расположения
не позволяет получить достоверные данные об уровне загрязнения атмосферы (среднесуточных и максимально-разовых концентраций загрязняющих веществ), в первую очередь в местах, наибольшего загрязнения, а, следовательно, не позволяет принимать на основе получаемой информации обоснованные управленческие решения, направленные на снижение уровня загрязнения атмосферы.
Для определения территорий, где отмечается наибольший уровень загрязнения атмосферного воздуха, а, следовательно, где необходимо размещать посты наблюдений, целесообразно использовать кроме метода расчета полей рассеивания еще и метод биоиндикации, как один из современных и общепризнанных способов контроля за состоянием окружающей природной среды.
Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха необходимо вести как в местах, характеризующихся наибольшим уровнем загрязнения (для принятия мер по восстановлению нормального состояния экосистемы) так и в местах наибольшего скопления людей (для предотвращения негативного воздействия на организм человека).
Список литературы
1. Глущенко И. В. Система экологического мониторинга Автономной Республики Крым: современное состояние и перспективы развития / И. В.Глущенко, С. А. Карпенко, А. И. Лычак, А. В. Саутин // -Симферополь, типография ЧП Володченко, 2007. - 188 с.
2. Ильницкий О. А. Экологический мониторинг: моногр./ О. А. Ильнипкий, А. Н. Щедрин, А. П. Грамотенко; НАН Украины. Ин-т экономики пром-ти.- Донецк, 2010. - 294 с.
3. Р. Д. 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы». -Л., Гидрометеоиздат, 1991. -693 с.
4. Справочное пособие для выбора и гигиенической оценки методов обеззараживания промышленных отходов. Изд. 2-е, пер. и доп.- Л.: Химия, 1975. - 456 с.
Байков А. М. Про оргашзащю спостережень за piBHeM забруднення атмосферного повггря / Байков А. М. // Вчет записки Тавршського нацюнального ушверситету ¿мет B.I. Вернадського. Cepiя: Гeoгpaфiя. - 2011. - Т.24 (63). - № 2, ч. 1 - С. 331-336.
У статл наведено загальт вимоги до оргатзацл спостережень за р1внем забруднення атмосферного пов1тря i запропоноваш шляхи по оптим1заци спостережень за забрудненням атмосферного пов1тря. Ключов1 слова: система мошторингу за р1внем забруднення атмосферного пов1тря, репрезентативтсть MicT спостережень, бюиндикащя
Baikov A. M. On the organization of observations of the air pollutions level /Baikov A. M. // Scientific Notes of Taurida National V. I. Vernadsky University. - Series: Geography. - 2011. - Vol. 24 (63). -№ 2, p. 1 - P. 331-336.
General requirements for an organization-level observations of air pollution described in the article ways to optimize the observing system for air pollution are proposed.
Keywords: air pollution level observing system, representativeness of observation sites
Поступила вредакцию 08.04.2011 г.
