CC BY
99
УДК 681.2:543.08.089.6
А. Р. Шагидуллин, Ю. А. Тунакова, Р. Р. Шагидуллин, О. Н. Кузнецова
ОЦЕНКА УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА Г. КАЗАНИ ВЫБРОСАМИ СТАЦИОНАРНЫХ И ПЕРЕДВИЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
(СООБЩЕНИЕ 1)
Ключевые слова: расчетный мониторинг, выхлопные газы, инвентаризация выбросов.
Приведены результаты исследования состава и интенсивности автотранспортных потоков города Казани. Рассчитаны максимально-разовые объемы выбросов вредных веществ, поступающих в атмосферу с выхлопными газами автомобилей.
Key words: predictive monitoring, car exhaust emission, emission inventory.
The results of motor transport streams characteristics investigation for Kazan are described. The value of the one-time maximum emission was defined.
Город Казань является крупным промышленным центром с высокой интенсивностью антропогенной нагрузки. В городе расположено большое количество крупных, средних и малых промышленных предприятий. Ежегодно в атмосферный воздух города выбрасывается порядка 400 видов химических веществ общей массой более 100 тыс. тонн (рис. 1). Доля промышленных выбросов в общем загрязнении воздушного бассейна составляет около 30 %. Однако, спектр загрязняющих веществ, попадающих в воздух от предприятий значителен. Среди примесей, ухудшающих качество воздуха в городе, вещества первого и второго классов опасности (хром, бензол, фенол, акролеин, формальдегид) и вещества, обладающие низким порогом раздражающего действия (сероводород, аммиак, едкий натр и т.п.). Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в г. Казани являются: ОАО «Казаньоргсинтез», Казанские ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, «Казанская ТЭЦ-3» - филиала ОАО «ТГК-16», МУП ПО «Казэнерго», ООО «Казанский завод силикатных стеновых материалов» [1].
150
125 100 75 50 25 0
105,5
31.
69,3 73,5 77,8
30,6 29,3
2009г. 2010г. 2011г. 2012г. 2013г. В промышленность ТО автотранспорт
Рис. 1 - Масса выбросов, поступающая от стационарных и передвижных источников в атмосферный воздух г. Казани в ретроспективе лет
Для г. Казани, как и для других крупных городов РФ, характерно преобладание по массе выбросов от передвижных источников загрязнения. При общем числе зарегистрированных автотранспортных единиц в городе, составляющем порядка 350 тысяч, транспортная нагрузка основных
магистралей города достигает 3500-6000 физических единиц в час. Более 70% улично-дорожной сети работает с перегрузками. Важность учета и оценки автотранспорта как доминирующего источника загрязнения воздуха обусловлена тем фактом, что его численность стремительно увеличивается. По данным [Ошибка! Закладка не определена.] на протяжении 15 последних лет в республике происходит неуклонный рост количества транспортных средств индивидуальных автовладельцев, вследствие чего увеличивается негативное воздействие данного источника загрязнения на качество атмосферного воздуха г. Казани и других городов и населенных пунктов РТ.
В таких условиях становится необходимой разработка и внедрение природоохранных мер, направленных на снижение негативного воздействия выбросов транспорта, а также проведение мониторинга загрязнения атмосферы для оценки эффективности проводимых мероприятий. Однако, систематические наблюдения за качеством атмосферного воздуха в районе действия автомагистралей с выделением вклада транспортной составляющей на территории г. Казани не проводятся. В этой связи наиболее целесообразно использование расчетных методов определения концентраций примесей, поступающих с выбросами передвижных источников загрязнения с пространственно-временной дифференциацией-методы расчетного экологического мониторинга. На основе данных расчетного мониторинга реализуема комплексная оценка степени загрязнения атмосферного воздуха города примесями, выбрасываемыми с выхлопными газами автомобилей, отдельно от загрязняющих веществ, поступающих от стационарных источников загрязнения. Кроме того, возможно прогнозирование эффективности различных природоохранных мероприятий, связанных со строительством новых дорог, регулированием транспортных потоков и т.д.
В настоящей статье представлены результаты инвентаризации транспортных потоков,
проведенных в г. Казани в 2014 году с большим пространственным охватом территории города. Силами сотрудников Института проблем экологии и недропользования АН РТ, студентов КНИТУ-КАИ и КФУ, в 2014 году было проведено натурное обследование 573 участков дорог (суммарная протяженность 399,5 км) и 51 перекрестка в г. Казани. Все измерения проводились в периоды пиковой загрузки автомагистралей (утренние и вечерние «часы-пик») в пределах административных границ города. Инвентаризация транспортных потоков проводилась в соответствии с требованиями методики [2], которая была выбрана при проведении исследований в связи с возможностью учета повышенных выбросов в зонах перекрестков. В процессе наблюдения на каждом исследуемом участке дороги фиксировалось количество проезжающих в 20-ти минутный период времени машин по пяти группам транспорта (легковые - Л, автофургоны и микроавтобусы полной массой до 3,5 т. - АМ, грузовые полной массой 3,5-12 т. - Г<12, грузовые свыше 12 т. - Г>12, автобусы свыше 3,5 т. - А>3,5) и измерялась средняя скорость потока машин.
Основные участки автодорог г. Казани, на которых проводилась инвентаризация транспортных потоков, изображены на рис. 2. Как видно из рис. 2,
проведенной инвентаризацией интенсивности движения автотранспортных средств были охвачены все наиболее значимые магистрали города.
Общая структура транспортных потоков г. Казани, полученная по итогам проведенной инвентаризации, представлена на рис. 3. Наиболее многочисленной является группа легковых автомобилей. Их общая доля в транспортных потоках составляет 91,3%. Суммарное количество грузовых автомобилей составляет 5,9% от общей численности автотранспорта. При этом, структура транспортных потоков на автодорогах в жилых районах несколько отличается от автодорог в пределах промышленных зон или на выездах на междугородние трассы. В последних доля легковых автомобилей в потоке несколько уменьшается за счёт увеличения численности грузовых автомобилей и коммерческого транспорта.
Г>12
Рис. 2 - Участки автодорог г. Казани, на которых проводилась инвентаризация транспортных потоков
Рис. 3 - Общая структура транспортных потоков г. Казани
Рейтинг наиболее интенсивных автодорог представлен в табл. 1. Согласно проведенным измерениям, транспортная нагрузка на наиболее оживленных участках составляет более 10 тыс. автомобилей в час (мост «Миллениум», 3-я транспортная дамба). Средняя скорость движения по всем исследованным участкам составляет 42,4 км/час.
Таблица 1 - Интенсивность движения транспорта на наиболее оживленных автодорогах г. Казани
Название участка Интенсивность движения (авт./20 мин.) по группам
Л АМ Г<12 Г>12 А>3,5 сумма
Мост Миллениум (Сибгата Хакима - Н.Ершова) 3271 230 10 12 23 3546
3-я транспортная дамба (Чистопольская - Сибирский тракт) 3165 257 40 35 40 3537
Академика Арбузова (Сибирский тракт - Журналистов) 2666 93 23 49 26 2857
Проспект Ф. Амирхана (Четаева - Чистопольская) 2691 14 57 11 30 2803
Проспект Победы (Мамадышский тракт - Губкина). 2567 52 38 9 14 2680
Академика Арбузова (Журналистов - Губкина) 2521 84 21 34 20 2680
Проспект Ф. Амирхана (Ямашева - Четаева) 2499 24 49 20 27 2619
Ф. Амирхана (Чистопольская - С. Хакима) 2424 13 46 17 25 2525
Проспект Ф. Амирхана (Чуйкова - Ямашева) 2308 9 56 23 21 2417
Проспект Победы (Завойского -Ломжинская) 2161 26 47 47 1 2282
Согласно методике [2] были проведены расчеты количества вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе выхлопных газов автомобилей. Суммарные результаты по группам транспорта представлены в табл.2.
Таблица 2 - Суммарные максимально разовые выбросы вредных веществ от автотранспорта, г/с
Группа СО* NOx* CH* Сажа SO2* Форм альдегид Бенз(а) пирен
Л 445,0 160,5 100,2 2,33 2,20 0,40 0,00004
АМ 57,0 17,4 14,8 0,64 0,20 0,05 0,00000
Г<12 19,7 21,6 12,1 2,95 0,14 0,06 0,00000
Г>12 15,5 21,2 11,4 2,47 0,15 0,05 3,00000
А>3,5 20,1 22,9 13,4 3,23 0,16 0,06 0,00000
Сумма 557,3 243,6 151,9 11,63 2,86 0,63 0,00007
*Примечание: CO - оксид углерода, NOx - оксиды азота, CH - углеводороды, SO2 - диоксид серы.
Суммарный объем максимально разовых выбросов вредных веществ от автотранспорта составил 967,9 г/с.
Проведенные исследования являются основанием для расчетов загрязнения атмосферы города выбросами автотранспорта, расчетов природоохранной эффективности различных мер по регулированию транспортных потоков и т.д. В ранее, в статье [3], нами были приведены результаты расчета концентраций примесей, поступающих в приземный слой атмосферного воздуха с выбросами автотранспорта в зоне действия доминирующих стационарных источников загрязнения нефтехимических производств на территории г. Нижнекамска. Аналогичные расчеты выполнены и для территории г.Казани, результаты которых будут представлены в последующих сообщениях.
Литература
1. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2013 году. МЭПР РТ, Казань, 2013.
2. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения городов. НИИ Атмосфера, СПб., 2010. 16 с.
3. Тунакова Ю.А., Шагидуллина Р.А., Новикова С.В., Шагидуллин А.Р. Вестник Казанского технологического университета, 3,16, 139-142 (2013).
© А. Р. Шагидуллин - канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник Института проблем экологии и недропользования АН РТ, Artur.Shagidullin@tatar.ru; Ю. А. Тунакова - д-р хим. наук, проф., зав. каф. КНИТУ-КАИ, juliaprof@mail.ru; Р. Р. Шагидуллин - д-р хим. наук, директор Института проблем экологии и недропользования АН РТ, Shagidullin.Rifgat@tatar.ru; О. Н. Кузнецов - к.х.н., доц. каф. ТПМ КНИТУ.
© A. R. Shagidullin, cand.phys.-math.sc., senior research scientist of Research Institute for Problems Ecology and Mineral Wealth Use TAS, Artur.Shagidullin@tatar.ru; Ju. A. Tunakova - doctor of chemistry, professor, head of chair in Kazan National Research Technological University, juliaprof@mail.ru; R. R. Shagidullin, doctor of chemistry, director of Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use TAS, Shagidullin.Rifgat@tatar.ru; O. V. Kuznetsova, docent of KNRTU TPM departvent.
