CC BY
64
УДК 504.3(571.53)(-21) ГРНТИ 87.17.91
ОЦЕНКА УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Г. ИРКУТСКА
С.А. Новикова
Иркутский государственный университет Россия, 664003, Иркутск, ул. К. Маркса, 1
Приведены результаты исследования атмосферного воздуха по данным о выбросах вредных веществ и метеорологическим параметрам, зафиксированным на автоматических станциях контроля загрязнения атмосферного воздуха, а также сведения о статистической обработке данных. Необходимы мероприятия по защите воздушной среды г. Иркутска.
Ключевые слова автомобильный транспорт, стационарные источники, вредные вещества, концентрации, автоматические станции контроля загрязнения атмосферного воздуха.
ESTIMATION OF THE LEVEL OF AIR POLLUTION IN IRKUTSK
S.A. Novikova
Irkutsk State University
Russia, 664003, Irkutsk, ul. K. Marksa, 1
The purpose of the research is to assess the level of air pollution in Irkutsk, created by sources of anthropogenic origin. A study was made of the state of atmospheric air using data about emissions of harmful substances and meteorological parameters recorded at automatic stations for monitoring air pollution. The author underlines it is necessary to apply special measures to protect the air environment in Irkutsk.
Keywords: highway transport, stationary sources, harmful substances, concentrations, automatic stations for monitoring air pollution.
Введение
Эффективный контроль выбросов загрязняющих веществ в атмосферу - одна из актуальных задач специалистов в области охраны окружающей среды и экологии. Снижение выбросов вредных веществ является проблемой, затрагивающей особенно те города, где сосредоточены промышленные предприятия и автомобильный транспорт.
Проблема загрязнения атмосферного воздуха антропогенными примесями является актуальной и для города Иркутска, поскольку на протяжении многих лет он признаётся одним из самых загрязнённых городов России по состоянию атмосферы. Однако в 2015 г. Иркутск был исключён из Приоритетного списка городов, составляемого федеральным государственным бюджетным учреждением «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова» (ФГБУ «ГГО») из-за резкого снижения уровня загрязнения воздуха [1], хотя глава Минприроды РФ С.Е. Донской в докладе ра© Новикова С.А., 2019
нее озвучил список городов с наихудшей экологической обстановкой, среди которых числился и Иркутск [2].
Цель работы - оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха г. Иркутска, создаваемого источниками антропогенного происхождения. Существуют нормы, определяющие предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населённых мест, показатели которых являются приемлемыми для нормальной жизнедеятельности человека. Резкое изменение показателя загрязнения воздуха в г. Иркутске обусловлено не улучшением качества воздуха, а связано и с установлением в 2014 г. нового значения среднесуточной предельно допустимой концентрации (ПДКсс) формальдегида, более чем в 3 раза выше применяемого ранее значения [3]. Так, при использовании прежнего значения ПДКсс формальдегида при оценке уровня загрязнения атмосферы наблюдались бы превышения установленного норматива. Учитывая это обстоятельство и обстановку в
городе, можно предположить, что при отсутствии природоохранных мероприятий по улучшению экологической ситуации г. Иркутск вновь будет включён в Приоритетный список городов с высоким уровнем загрязнения атмосферы.
Источниками выбросов загрязняющих веществ в Иркутске являются промышленные предприятия, автотранспорт и дальний перенос примесей. Несоответствие транспортных средств экологическим требованиям, увеличение транспортных потоков, неудовлетворительное состояние автомобильных дорог - всё это приводит к постоянному ухудшению экологической обстановки. Повышенные концентрации в атмосферном воздухе таких загрязняющих веществ, как сажа, диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, бенз(а)пирен и формальдегид, оказывают негативное влияние на экосистемы и здоровье людей.
Измерения уровня загрязнения атмосферного воздуха производятся на автоматических станциях контроля загрязнения атмосферного воздуха (экологических постах) АСК-А. Кроме того, на АСК-А осуществляется контроль основных метеорологических параметров и передача по радиоканалу полученных оперативных данных в центр сбора и обработки информации. Данные, фиксируемые на АСК-А, являются интегральной характеристикой уровня загрязнения атмосферы, поскольку включают выбросы от стационарных источников промышленных предприятий, ав-
томобильного транспорта, а также дальний перенос примесей.
В настоящее время в Иркутске расположено пять АСК-А: № 1 - ул. Севастопольская, № 7 - ул. Лермонтова, № 8 - ул. Партизанская (Иркутское УГМС), № 9 - ул. Мира, № 10 -ул. Сухэ-Батора (центр города). Газоаналитическое оборудование автоматических станций контроля загрязнения атмосферного воздуха даёт возможность измерения в атмосферном воздухе концентраций следующих веществ: диоксид серы ^02), сероводород (H2S), оксиды азота (N0, N0^, аммиак (КЫ3), оксид углерода (СО), озон (О3), метан (СН4) и сумма углеводородов без метана (С2-С12), взвешенные частицы (пыль) - РМ10, РМ2,5.
Методы исследования и материалы
С помощью методов математической статистики обработаны данные о выбросах загрязняющих веществ и метеорологических параметрах за период с 2014 по 2016 гг., зафиксированные на АСК-А № 8. Установлена зависимость между выбросами загрязняющих веществ и метеорологическими параметрами. Рассчитаны коэффициенты корреляции между концентрациями загрязняющих веществ: оксида углерода (СО), оксида азота (N0), диоксида азота (N0^, диоксида серы ^02), озона, взвешенных частиц - и метеорологическими параметрами (температура, влажность, давление, скорость и направление ветра) (табл. 1).
Таблица 1
Коэффициенты корреляции между выбросами загрязняющих веществ и метеорологическими параметрами, зафиксированными на АСК-А № 8 (г. Иркутск, ул. Партизанская)
Концентрации загрязняющих веществ, мг/м3 Метеорологические параметры
Т, °С н, % Р, мм. рт. ст. V, м/с N град.
Оксид углерода (СО) -0,837 0,622 0,849 -0,223 0,246
Оксид азота (N0) -0,870 0,706 0,854 -0,429 0,386
Диоксид азота (N02) -0,944 0,471 0,906 -0,235 0,503
Диоксид серы ^02) -0,655 0,452 0,588 -0,364 0,483
Озон (Оз) 0,685 -0,655 -0,692 0,472 -0,374
Взвешенные частицы (РМ10) -0,419 0,139 0,629 -0,277 0,264
Построены диаграммы средних концентраций вредных веществ, зафиксированных на АСК-А № 8 г. (рис. 1-6). Динамика максимальных значений концентраций загрязняющих веществ в зимние месяцы (декабрь-февраль) и минимальных - в летние месяцы (июнь-июль) представлена на рисун-
ках 1-3. Превышение ПДКсс оксида азота отмечалось в декабре 2014 г. (см. рис. 2), диоксида азота - в ноябре-декабре 2014 г., январе-марте и октябре-декабре 2015 г., а также январе-марте 2016 г. (см. рис. 3). Превышения максимально разовых предельно допустимых концентраций (ПДКмр) не зафиксированы.
Динамика средних концентраций концентраций веществ, зарегистрированная на АСК-А № 8 г. Иркутска (ул. Партизанская) в 2014-2016 гг.
Рис. 1. Оксида углерода (ТО)
Рис. 5. Озон (O3)
Рис. 6. Взвешенные частицы (PM10)
Наибольшие значения средних концентраций диоксида серы прослеживались в 2015 г. (октябрь-ноябрь), наименьшие - в 2014-2015 гг. (август-сентябрь) (см. рис. 4). Превышения ПДКсс наблюдались в декабре 2014 г., январе-марте, июле, октябре-декабре 2015 г., а также в зимние месяцы (январь-февраль) 2016 г. Превышения ПДКмр Б02 не отмечались.
Наибольшие средние значения концентраций озона наблюдались в августе 2014 г. (0,067) и апреле-мае 2015 г. (0,058-0,055), наименьшие (0,008) - в марте 2016 г. Превышения ПДКсс отмечены в августе 2014 г. и феврале-августе 2015 г. Превышения ПДКмр озона не зафиксированы (см. рис. 5). За период 2014-2015 гг. наблюдались низкие значения (0,019-0,003) средних концентраций взвешенных частиц (см. рис. 6), тогда как в 2016 г. произошел резкий скачок концентраций (0,03-0,08). В январе 2016 г. были отмечены превышения ПДКсс взвешенных частиц. Превышения ПДКмр взвешенных частиц не зафиксированы.
Графики динамики концентраций диоксида азота и скорости ветра за 2015 г. и зависимости концентрации диоксида азота от температуры атмосферного воздуха показывают, что при повышении скорости ветра, концентрация диоксида азота падает, а при понижении скорости ветра - возрастает (рис. 7, 8).
Следовательно, чем ниже скорость ветра, тем наименее благоприятные условия создаются для рассеивания примесей в атмосферном воздухе. При повышении температуры воздуха, концентрация диоксида азота снижается, а при понижении - возрастает. Таким образом, чем выше температура воздуха окружающей среды, тем наиболее благоприятны условия для рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.
Для данных о выбросах и метеопараметрах, зафиксированных на АСК-А № 8 г. Иркутска (ул. Партизанская), рассчитаны в программе Microsoft Office Excel статистические характеристики разброса и положения (табл. 2).
Результаты и обсуждение
По результатам расчётов коэффициенты корреляции между концентрациями загрязняющих веществ и такими метеорологическими параметрами, как влажность (Н), давление (Р) и направление ветра (N), - положительные, что свидетельствует о прямой линейной связи между рассматриваемыми характеристиками. Однако коэффициенты корреляции между концентрациями загрязняющих веществ, а также температурой (Т) и скоростью ветра (V) - отрицательные, что говорит об обратной линейной связи между этими показателями.
Динамика средних концентраций веществ, зафиксированных на АСК-А № 8 г. Иркутска (ул. Партизанская) в 2015 г.
Рис. 7. Диоксида и скорости
азота (К02) ветра
Рис. 8. Диоксид азота (N02) и температуры воздуха
Наибольшими коэффициентами корреляции, свидетельствующими о сильных и умеренных прямых и обратных связях, соответственно, характеризуются все показатели, кроме значений коэффициентов корреляции между скоростями и направлениями ветра и концентрациями загрязняющих веществ (от -0,42 до 0,48), что говорит об умеренной тесноте связи между этими показателями. Концентрация озона (03) имеет прямые линейные зависимости от температуры и скорости ветра, соответственно, и обратную зависимость от остальных метеопараметров (см. табл. 1).
Как показали результаты расчётов, значения коэффициентов вариации концентраций загрязняющих веществ и метеопараметров, зафиксированных на АСК-А № 8, не превышают 17 %, что свидетельствует об однородности полученных данных. Что касается коэффициентов асимметрии среди таких метеорологических параметров, как температура воздуха, влажность, направление ветра, атмосферное давление, прослеживается левая асимметрия, обусловленная большими значениями этих показателей. В отношении других рассматриваемых характеристик отмечается
правая асимметрия, определяемая наименьшим разбросом значений концентраций загрязняющих веществ и скорости ветра (см. табл. 2).
Выводы
Автоматизированные средства наблюдений предоставляют широкие возможности для анализа и интерпретации данных наблюдений, проведения исследований по выявлению закономерностей формирования уровней загрязнения атмосферного воздуха в промыш-ленно-транспортных городах. В актуальной информации о состоянии и загрязнении атмосферного воздуха заинтересованы местные органы власти и население г. Иркутска. Статистическая обработка данных, фиксируемых на АСК-А № 8, позволила сделать выводы о степени их однородности.
Таким образом, в настоящее время по ряду загрязняющих веществ, таких как оксиды азота, диоксид серы, озон, взвешенные частицы (РМ10), наблюдается превышение самых жёстких санитарно-гигиенических нормативов (ПДКсс), что создаёт потенциальную опасность для здоровья населения. В результате
Результаты расчётов характеристик разброса к положения поданным о выбросах загрязняющих веществ н метео параметр ах
в г. Иркутске (АСК-А -V* 3 - "STMC) за период 2014-2016 гг.
Таблица 2
Харастервствкн | СО. мг/м1 | КО. мг/м* | NO;. mijV | SO;. mtjV | О;. jjtjV | PiflO, ya/v1 \ Т. °C | H_ а» | P. мм, рт. ¡г. | V, м/с | К, град
:ai4 г.
Средн;; андч. 0.6943 0.02SS Q.035S 0.0309 0.0312 0.00SS 1.2031 72,3059 723,0228 0,7963 110,6676
М^дкаяа 0,5261 0.012S 0,0334 0.0 L 34 0,01S6 0,0040 1.3SOO 73,5750 722,9750 0.656S 115,9200
Мода 0,0954 0 0,031В 0,0064 0.004S 0,0002 3,3280 58,2500 722,4000 0 153,3800
Рашах 1,2128 0,0765 0,0360 0,1040 0,1431 0,0355 15,3433 25,5909 15,3313 1,9220 179,9126
Лис пер с на 0,1000 0.0005 0.0001 0.0007 0.0044 0.0003 21.1933 63.2418 15.6101 0.2349 4629.9252
Сргда.ЕБ,йткя, 0.3078 0.0157 0.0QS9 0.023S 0.0359 0.0095 4.5547 7.5S73 3.9255 0.4655 50.5092
Эксцгсс 0,5388 2,2948 0,3579 2,5795 2,9811 3,4095 0,5906 -0,4595 -0,3675 1,5701 -0,5995
Коэф асцы. 0,8468 п.«. 1.3693 па. 0,5090 п.а. 1,4597 н а. 1,2979 д а. l,61SSn.a. -0,504S лл -0,1607лл 0,1887 п.а. 0.8646 п.а. -0,0668лл
Коэфлар. 4,5129 7,1021 25,6726 S.714S 7,512 S 0.S219 25,0264 10.5150 0,5429 6,1209 3,7209
1015 г.
Среакмшач. 0.5611 0.0226 0.0370 0.0614 0.0342 0.0051 1.S424 65.0063 721.S500 0.7952 206.2500
М?днзка 0,4322 0,0086 0,0329 0,0252 0,0335 0,0032 2,8971 67,7333 721,9852 0,6500 229,0735
Мода 0.1246 0 0.0313 0.0023 0.0165 0.0001 3.1200 76.3333 722.6667 0 294.3333
Pauiax 0,9623 0,0639 0,0419 0,1690 0,050S 0,0252 17,6802 34,6026 19.S161 1,8413 179,6907
Диспгрсиг 0,0683 0,0004 0,0001 0.0027 0,0002 0,0001 23,2200 97,8723 25,0SS3 0,2223 2963,8744
Ср мн. . 0,2384 0,0162 0,0101 0,0434 0,0127 0,0054 4,6759 9,3506 4.S607 0,4502 53,7353
Эксцкс 0.3214 2,0314 0,3612 1.4209 0.1222 1.9813 -0.33S0 -0.6264 -0.104S 0.3151 -0.4712
Коэф. acioj. 0.6476 в.*. 1.3534 п.а. 0.3633 п.а. 1.2160 п.а. 0.5075 п.а. 1,0794 п.а. -0,2045 ял -0.2144 л л. -0.2262 я,а 0.8174п,а. -0,4579л*
Коэф.ир. 4.277S 7,5263 26,5975 7,5970 4,5783 5,30300 -10,0177 14,7475 0,6726 5,8392 23,4653
:о!бг.
Сргак" гяач. 0,7481 0,0407 0,0524 0,0656 0,0127 0,0615 -12,1792 71,0333 729,5580 0,6696 263,7040
М?дшяа 0,5542 0,0197 0,0520 0,0437 0,0083 0,0483 -12,1033 70,0804 729,9333 0,4333 286,3000
Мода 0.0547 0 0.0520 0.0 L37 0.0037 0.0317 -7.2400 62.5333 735.2000 0 34S.3333
Ра шах 1,4412 0,1390 0,0686 0,1357 0,0330 0,1263 19,4405 29,7326 25,3105 1,6421 154,7437
Дкссгрма 0.1407 0.0013 0.0003 0.0015 0.0001 0.0010 29.5527 57.3791 43.0967 0.1S97 3165.5746
Средк.ыоткл. 0,3523 0,0327 0,015S 0,0374 0,0075 0,0295 5,3369 7,0658 6,5204 0,4353 56,2374
Зсспгсс 1,3504 3.8296 0.1332 -0.5840 1.6501 0.4291 —0.5878 0,3851 0.0189 0.4524 -0,7415
Козф. acini. 0.9235 п.а. 1.7135 п.а. 0.1372 п.а. 0.453S п.а. 1.3135 п.а. 0,7667 п.а. -0,1737 пя 0,1079 па -0,2216 л,а 0.9306 л.а. -0,2794 ал.
Коэф.ир. 4.5752 S.413S 30.0220 5.5020 5.9559 0.4644 -9,1085 10.5412 0.S943 6.9S0S 21.5095
I
I §
§
I
I &
¡5!
Примечание: Сргдн. кв. огкл. - сргдкег квадрашческс« отглокгык; Козф. асим. -коэффициент аснииетрнн; Коэф. вар^-коэффициент вариации; л.а.-рагпредаление асю.шетрнтао (леем асимметрия); п.а. - распределение асимметрично (правая асимметрия).
проведённого исследования установлено, что при низких скоростях ветра (штиле) и температурах воздуха создаются условия, неблагоприятные для рассеивания примесей в атмо-
сферном воздухе. В связи с этим необходимо разрабатывать комплекс мероприятий, направленных на снижение выбросов вредных веществ в атмосферу г. Иркутска.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИИ СПИСОК
1. Юдин Ю. Иркутск исключен из списка городов с загрязненным воздухом [Электронный ресурс]. URL : http://www.ogirk.ru/2016/09/12/irkutsk-isklyuchen-iz-spiska-gorodov-s-zagryaznennym-vozduhom/ (дата обращения: 20.12.2018 г.).
2. Иркутск исключили из списка городов с наибольшим уровнем загрязнения воздуха [Электронный ресурс]. URL : https://www.irk.ru/news/ 20160912/ecology/ (дата обращения: 20.01.2018 г.).
3. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды в Российской Федерации в 2014 году. М., 2015. 473 с.
Новикова Светлана Александровна - старший преподаватель кафедры гидрологии и природопользования Иркутского государственного университета; [email protected].
REFERENCES
1. Yudin Yu. Irkutsk isklyuchen iz spiska gorodov s zagryaznennym vozdukhom [Elektronny resurs]. URL : http://www.ogirk.ru/2016/09/12/irkutsk-isklyu-chen-iz-spiska-gorodov-s-zagryaznennym-vozduhom/ (data obrascheniya: 20.12.2018 g.).
2. Irkutsk isklyuchili iz spiska gorodov s nai-bol'shim urovnem zagryazneniya vozdukha [Elektronny resurs]. URL : https://www.irk.ru/news/20160912/ ecology/ (data obrascheniya: 20.01.2018 g.).
3. Gosudarstvennyy doklad o sostoyanii i ob okhrane okruzhayuschey sredy v Rossiyskoy Federatsii v 2014 godu. M., 2015. 473 s.
Novikova Svetlana Aleksandrovna - Senior Lecturer of Hydrology and Nature Management Department at Irkutsk State University; [email protected].
Статья поступила в редакцию 30.01.2019 г.
Информационная поддержка научных журналов ЖУРНАЛ «ГЕОГРАФИЯ И ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ»
Медведков А.А. Климатогенная динамика ландшафтов сибирской тайги в бассейне среднего Енисея // 2018. - № 4. - С. 122-129.
Убугунов Л.Л., Убугунова В.И., Белозерцева И.А. , Гынинова А.Б., Сороковой А.А., Убугунов В.Л. Почвы бассейна оз. Байкал: итоги исследования за 1980-2017 гг. // 2018. -№ 4. - С. 76-87.
Платонова С.Г., Стрельникова Т.О., Скрипко В.В., Манаков Ю.А. Комплексная оценка угледобывающих районов в целях сохранения биоразнообразия // 2018. - № 3. -С.49-58.
Стоящева Н.В. Антропогенная нагрузка на водные объекты бассейна реки Томи // 2018. - № 3. - С. 95-103.
Кузьмин М.И., Кузнецова А.Н. Эколого-геологические риски развития ресурсных регионов // 2018. - № 2. - С. 5-13.
Цибульникова М.Р. , Боярко Г.Ю., Адам А.М. О необходимости экономической оценки природного капитала (на примере Томской области) // 2018. - № 2. - С. 129-136.
