CC BY
90
УДК 504.054
И. Х. Бикбулатов (д.х.н., проф.), Л. Р. Асфандиярова (к.т.н., доц.), А. А. Панченко (асп.), Г. В. Юнусова (асп.), Е. А. Ямлиханова (студ.)
Определение перечня загрязняющих веществ для постоянного контроля их содержания в атмосферном воздухе г. Стерлитамак
Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамак, 453118, РБ, г. Стерлитамак, пр. Октября д.2; тел. (3473) 243574, е-та1: info@sfugntu.bashnet.ru
I. Kh. Bikbulatov, L. R. Asfandiarova, A. A. Panchenko, G. V. Yunusova, E. A. Yamlikhanova
Determination of the list of pollutants for their constant control in the atmospheric air of Sterlitamak
Ufa State Petroleum Technological University, Sterlitamak branch 2, Pr. Oktyabrya, 453H8, Sterlitamak; ph. (3473) 243574; e-mail: info@sfugntu.bashnet.ru
Рассматривается методика расчета комплексного показателя загрязнения атмосферы для г. Стерлитамак; для репрезентативности данного показателя установлена необходимость контроля содержания бенз(а)пирена и формальдегида на всех стационарных постах города. Кроме того, в рамках исследования предложена классификация веществ по частоте встречаемости в выбросах предприятий, которую необходимо не только учитывать для определения приоритетных веществ в мониторинге загрязнения атмосферы, но и использовать при принятии природоохранных решений.
Ключевые слова: воздушный бассейн; загрязняющие вещества; индекс загрязнения атмосферы (ИЗА); мониторинг.
Урбанизированная среда заметно изменяет отдельные свойства атмосферного воздуха, его качественный и количественный состав. Научный анализ и оценка загрязненности атмосферного воздуха по данным мониторинга ведутся во многих регионах нашей страны и за рубежом 1. Их значение в современном мире становится все более значимым, без их учета уже нельзя планировать развитие всех сфер деятельности. Особенно это касается городов с развитой химической и нефтехимической промышленностью, таких как Стерлитамак.
Город Стерлитамак — крупный промышленный центр республики Башкортостан. На его территории расположено около 120 предприятий, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Валовой выброс загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников в среднем составляет 100 тыс. т/год 3.
A method of calculating the complex index of air pollution of Sterlitamak, based on the characteristic of air consumption a list of substances that can be recommended for continuous monitoring of their content in the air of the city. In addition, the study suggested a classification of substances by frequency of occurrence in the emissions of businesses, which must be taken into account for the determination of priority substances in the monitoring of air pollution, but also used in environmental decision-making.
Key words: air basin; air pollution index (API); monitoring; pollutants.
Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы Стерлитамака осуществляются на 5 стационарных постах ЛЗМА ФГБОУ «Баш-гидромет», двумя автоматизированными станциями контроля атмосферного воздуха и передвижной автоматизированной лабораторией.
На основе полученных данных по стационарным постам ЛЗМА ФГБОУ «Башгидро-мет» (рис. 1) рассчитывается комплексный показатель загрязнения атмосферы (ИЗА), который используется для сравнения степени загрязнения атмосферы в разных городах 3. ИЗА показывает, какому уровню загрязнения атмосферы (в единицах ПДК диоксида серы) соответствуют фактически наблюдаемые концентрации загрязняющих веществ в городской атмосфере, т.е. во сколько раз суммарный уровень загрязнения атмосферы превышает допустимое значение по рассматриваемой совокупности примесей в целом. Расчет производится по следующей формуле:
Дата поступления 19.10.13
Среднее многолетнее значение ИЗА для г.Стерлитамак составляет 9.9, что, согласно критериям оценки загрязнения атмосферы, характеризует загрязнение воздуха в городе как высокое, неблагоприятное для здоровья населения 3. Нами были получены индексы каждого вещества и выделены наибольшие из них в разрезе по годам (табл. 1).
Данные этой таблицы показывают, по каким веществам ежегодно воздух города был загрязнен в наибольшей степени. В частности, последние 10 лет существенный вклад в расчет ИЗА по г. Стерлитамак вносят формальдегид и бенз(а)пирен. Однако замер этих веществ ведется не на всех стационарных постах города. В связи с этим оценку загрязненности атмосферы по данному показателю нельзя признать объективной: суммарное загрязнение атмосферы города в целом учитывает загрязнение только в отдельных районах.
Таким образом, с целью репрезентативности показателя ИЗА считаем необходимым включить в перечень контролируемых на каждом посту веществ бенз(а)пирен и формальдегид. Кроме того, при расчете средних концентраций загрязняющих веществ необходимо учитывать данные автоматизированных станций.
В целом в воздушный бассейн города поступает чуть более 180 наименований загрязняющих веществ 3. Перечень веществ, содержание которых измеряется на постах, устанавливается на основе сведений о составе и характере выбросов от источников загрязнения в
Таблица 1 ИЗА загрязняющих веществ
Загрязняющие вещества Год
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Взвешенные вещества 0.7* 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.5
Диоксид серы 0.1 0.1 0.1 01 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
Оксид углерода 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.7 0.7 0.6
Диоксид азота 2.0 1.8 1.5 1.5 1.5 1.3 1.3 1.3 1.3 1.0 0.9
Оксид азота 0.7 0.8 0.7 1.5 0.5 0.7 0.3 0.3 0.3 0.5 0.4
Сероводород 0.2 0.2 0.3 0.2 0.2 0.1 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1
Фенол 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.6 0.6 1.0 0.6 0.6
Хлорид водорода 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.3 0.3 0.2 0.2 0.2 0.3
Аммиак 0.5 0.5 0.8 1.0 0.8 0.8 0.5 0.2 0.5 0.5 0.5
Формальдегид 3.6 1.9 1.9 1.9 3.0 1.9 2.5 4.8 7.4 7.4 8.8
Бензол 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
Ксилол 0 0 0.5 0.5 0 0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.2
Толуол 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.2 0.2 0.1
Этилбензол 0 0 0 0.5 0.5 0. 5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.4
Трихлорметан 0.6 0.6 0.2 0.6 1.0 0.6 0.6 0.2 0.2 0.2 0.3
Четыреххл ористый углерод 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Бенз(а)пирен 7.0 8.5 5.0 8.0 5.3 3.0 3.7 2.7 4.8 2.4 3.7
ИЗА = £ (■
7)к
ПДКсш
где п — количество веществ, по которым ведется расчет ИЗА (общепринятое значение п=5);
Ci — средняя величина концентрации, мг/м3; ПДКcCi — среднесуточная предельно-допустимая концентрация ^го загрязняющего вещества, мг/м3;
k^ — коэффициент, зависящий от степени опасности ^го загрязняющего вещества.
Рис. 1. Месторасположение постов наблюдения за состоянием воздушного бассейна в г. Стерлитамак 2
* Жирным шрифтом отмечены вещества, по которым производился расчет ИЗА 80 Башкирский химический журнал. 2013. Том 20. ЖЖ 4
Таблица 2
Перечень контролируемых веществ в атмосферном воздухе на стационарных постах ЛЗМА ФГБОУ «Башгидромет» 3
Номер поста Пыль Диоксид серы Оксид углерода Диоксид азота Оксид азота Сероводород Фенол Хлороводород Аммиак Формальдегид Бензол Ксилолы Толуол Этилбензол ЧХУ Хлороформ Бенз(а)пирен Тяжелые металлы
1 + + + + + + +
2 + + + + + + +
3 + + + + + + + + + + + +
4 + + + + + + + + +
5 + + + + + + +
Таблица 3
Расчет приоритетности веществ для постоянного контроля их содержания в атмосферном воздухе
Загрязняющее вещество Класс опасности № места по ПВ1 № места по ПВ1 Сумма мест Приоритетность
1,3-бутадиен 4 11 10 21 9
Изобутан 4 13 12 25 12
Изобутилен 4 12 11 23 11
Стирол 2 2 3 5 2
1,2- дихлорэтан 2 7 8 15 7
Амилены 4 6 6 12 6
Пыль неорганическая 3 4 4 8 4
Пентан 4 9 13 22 10
Метан - 10 9 19 8
Диоксид азота 2 1 1 2 1
Оксид углерода 4 3 2 5 3
Толуол 3 5 5 10 5
городе и метеорологических условиях рассеивания примесей. Таким образом, представляет интерес определение для города Стерлитамак перечня веществ, подлежащих постоянному контролю. Одним из способов решения данной задачи является выявление перечня приоритетных для контроля веществ на основе параметра потребления воздуха. Методика решения этой задачи изложена в РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы» 4.
Данная методика основана на графическом методе определения возможности превышения предельно допустимых концентраций веществ и предполагает учет параметров веществ в зависимости от частоты их встречаемости в выбросах предприятий. В связи с этим нами была произведена классификация веществ по данному признаку и выделены 4 группы веществ: 1 — специфичные (встречаются в выбросах 1—3 предприятий) — стирол, че-тыреххлористый углерод, 1,2-дихлорэтан, изо-бутан, хлороформ и др.); 2 — редкие (4—15 предприятий) — 1,3-бутадиен, изопрен, изобу-тилен, пентан, гидрохлорид, фенол, метанол и
др.); 3 — распространенные (16 — 70 предприятий) — амилены, толуол, пыль неорганическая, оксид азота, диоксид серы, аммиак, сероводород, ксилол, бензол и др.); 4 — очень частые (более 71 предприятия) — диоксид азота, оксид углерода, бензин).
Если вещество специфическое или редкое, то суммарная масса вещества делилась на 2, а величина характерного размера города выбиралась равной 2 км, для распространенных или очень частых веществ масса не изменялась, а величина характерного размера города выбрана равной 4.5 км. Графическим методом был определен перечень веществ, по которым может наблюдаться превышение их содержания над предельно допустимыми концентрациями: диоксид азота, стирол, оксид углерода, взвешенные вещества, толуол, амилены, дихлорэтан, формальдегид, 1,3-бутадиен, пен-тан, изобутилен, изобутан. После отбора примесей, подлежащих контролю, определили очередность организации контроля за данными веществами (табл. 2). Для этого рассчитали параметр требуемого потребления воздуха (ПВ) по следующей формуле 4:
М;
ПВ. =-1 ПДК.
где Мi - масса выброса, т/год,
ПДК { - предельно допустимая концентрация, мг/м3 (для расчета ПВ1 используется среднесуточная ПДК, для ПВ2 — максимально разовая ПДК).
Из выбранных нами 12 веществ в настоящее время в г.Стерлитамак на станциях мониторинга воздушного бассейна контроль ведется по 8 загрязняющим веществам, занимающим по приоритетности первые места списка: диоксиду азота, стиролу, оксиду углерода, взвешенным веществам, толуолу, 1,2-дихлор-этану, амиленам, пентану. В связи с высокой степенью трансформации метана в формальдегид можно также рекомендовать контроль последнего в городе, что и осуществляется на практике.
Таким образом, на основе вышеуказанной методики для г.Стерлитамак можно рекомендовать включить в перечень веществ, подлежащих постоянному контролю, 1,3—бутадиен, изобутилен, изобутан. Однако с точки зрения очередности организации контроля за загрязняющими веществами они занимают последние места.
Таким образом, с целью достоверности определения уровня загрязнения воздушного бассейна города нами установлена необходимость лишь определения содержания бенз(а)-пирена и формальдегида на всех стационарных постах наблюдения в городе. Полученная классификация веществ по частоте встречаемости в выбросах предприятий облегчает принятие природоохранных решений в расследовании причин загазованности воздушного бассейна.
Литература
1. Аллянова В. А. Оценка загрязненности атмосферного воздуха промышленного центра на основе статистических моделей (на примере города Ульяновска): Дис... канд. техн. наук.— Ульяновск, 2003.- 189 с.
2. Бикбулатов И. Х. и др.// Экология и промышленность России.- 2012.- Апрель.- С.54.
3. Доклад о состоянии окружающей среды г.Стерлитамак за 2011 г.- Стерлитамак: Стерлитамак-ское территориальное управление Минэкологии РБ, 2012.
4. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186-89.- М.:Госкомгидромет СССР, 1991.- 693 с.
References
1. Allianova V. A. Otsenka zagriaznennosti atmosfernogo vozdukha promyshlennogo tsentra na osnove statisticheskikh modelei (na primere goroda Ul'ianovska) [Evaluation of air pollution industrial center based on statistical models (for example, the city of Ulyanovsk)]: Dis... kand. tekhn. nauk. Ul'ianovsk, 2003. 189 p.
2. Bikbulatov I. Kh. e.a. Ekologiia i promyshlen-nost' Rossii. 2012. April. P.54.
3. Doklad o sostoianii okruzhaiushchei sredy g.Sterlitamak za 2011 god [Report on the state of the environment Sterlitamak for 2011]. Sterlitamak: Sterlitamakskoe territorial'noe upravlenie Minekologii RB, 2012.
4. Rukovodstvo po kontroliu zagriazneniia atmosfery [Guidelines for the control of air pollution]. RD 52.04.186-89. Moscow: Goskomgidromet SSSR Publ., 1991. 693 p.
