Оценка воздействия твердой компоненты газовых выбросов судовых энергетических установок на окружающую среду портового города

Хиен То Чонг

Судовые энергетические установки

DOI: http://www.dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2020-2-8 УДК 629.128

То Чонг Хиен

ТО ЧОНГ ХИЕН - аспирант Инженерной школы, e-mail: [email protected] Дальневосточный федеральный университет Владивосток, Россия

Оценка воздействия твердой компоненты газовых выбросов судовых энергетических установок на окружающую среду портового города

Аннотация: Возрастающий объем крупнотоннажных грузов, перевозимых судовым транспортом, в портовых регионах приводит к повышенной антропогенной нагрузке, связанной с загрязнением атмосферного воздуха отработанными газами, испускаемыми при работе судовых силовых энергетических установок. В статье рассматривается один из методов оценки антропогенного влияния эксплуатации таких установок на окружающую среду города Владивостока. Измерение массовой концентрации твердых частиц (РМ) в атмосферном воздухе проводились в летний и зимний периоды в восьми точках города, выбранных из условий орографических характеристик местности. Дана оценка судовому трафику, собрана информация о количестве и типе судов. На основе полученных данных произведен расчет общего объема РМ за год. Полученные нами результаты показали, что концентрации PM, имеющих диаметр менее 2,5 мкм (PM2,5) и 10 мкм (PM10), варьировались в разных районах города в широком диапазоне. В пяти из восьми контрольных точек отбора проб воздуха массовая концентрация РМ зимой превышала концентрацию РМ летом примерно в 1,2-2,2 раза для PM2,5 и в 1,7-3,8 раз для PM10. Общая масса РМ, выбрасываемых в районе порта Владивосток, составляла 80,5 тонн/год для PM10 и 64,4 тонн/год для PM2,5 в 2019 г. Ключевые слова: загрязнение воздуха судами, концентрация РМ во Владивостоке, портовые зоны Владивостока, региональная экология, загрязнение воздуха Владивостока.

Введение

Промышленные предприятия, морской, железнодорожный, воздушный и автомобильный транспорт и т.п. - основные источники антропогенных выбросов, загрязняющих воздух. В современных городах постоянно проводят мониторинг состояния воздуха, публикуют результаты соответствующих исследований. Так, анализ наземных источников антропогенных выбросов по городу Владивостоку, где расположен крупнейший на Дальнем Востоке России торговый порт со значительными темпами роста объёма перевозок грузов [9], проведен в 2017 и 2019 гг. [6, 12, 17]. В то же время отсутствуют исследования влияния на загрязнение атмосферного воздуха портовых городов отработанными газами (ОГ), испускаемыми при работе судовых силовых энергетических установок (ССЭУ).

В портовых городах суда - одни из основных источников выбросов загрязняющих веществ [15], составляющих 9-15% общей массовой концентрации PM в атмосфере [4]. Вторич-

О статье: поступила: 19.02.2020; финансирование: «НОЦ-нанотехнологии», ДВФУ

Научный руководитель: Чернышев Валерий Валерьевич, к.б.н., научный сотрудника «НОЦ-нанотехнологии», ст. преподаватель кафедры нефтегазового дела и нефтехимии, Инженерная школа ДВФУ

ные частицы образуются из других газообразных загрязнителей, таких как диоксид серы, оксиды азота и летучие органические соединения. Кроме того, первичные частицы непосредственно выбрасываются ССЭУ, например черный углерод и другие канцерогенные частицы, которые оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье человека [25]. По мировым оценкам, выбросы РМ2,5 и РМ10 с ОГ ССЭУ стали причиной примерно 60000 преждевременных смертей от сердечно-легочных заболеваний и рака легких в год [21].

«-» 3

Если концентрация частиц в окружающей среде увеличивается на 10 мкг/м , уровень смертности, связанный с кратковременным воздействием мелких частиц, возрастает на 0,6-1% для взрослых и на 1,66% для детей [22]. С 2000 по 2016 г. загрязнение воздуха вызвало увеличение первичной заболеваемости взрослого населения болезнями органов дыхания на 8,5% в Приморском крае и на 20% - во Владивостоке. Средний долгосрочный уровень заболеваемости взрослого населения города Владивостока этого временного периода был на 14,4% выше среднего значения по Приморью [1].

Большой массив исследований позволил оценить общий объем выброса частиц ССЭУ, например: 14 т/год (РМ10) в гавани Абердина в 2007 г. [19], 49 тонн/год - в Западном Финском заливе в 2000 г. [8], 6960 т/год - в порту Шанхая в 2003 г. и 57 т/год в порту Чандарлин-ского залива в 2010 г. [7]. Результаты показывают: общий выброс частиц в разных портах различен, поскольку этот показатель зависит не только от количества судов в районе порта, но и от многих других факторов, таких как тип топлива, характеристики судна и т.д.

Кроме того, негативное влияние выбросов судовых энергетических установок на портовые территории оценивается не только показателем вклада массы частиц с судов в общую массовую их концентрацию в атмосферу, но и характеристиками токсичности частиц, выбрасываемых ССЭУ Тяжелое нефтяное топливо, основное топливо для судовых двигателей, содержит ионы V, №, S, поэтому частицы в отработанных газах СЭУ потенциально более вредные по сравнению с теми, которые производятся из источников, работающих на более легких углеводородных топливах, таких как бензин или природный газ [14]. В 2007 г. Киокка и др. провели определение химического состава атмосферных аэрозолей между Москвой и Владивостоком. Результат показал, что концентрации V, № и иона SO4 - в РМ2,5 были довольно высокими в пределах 500 км от Владивостока по сравнению с другими регионами. На

9 3 3 3

10.10.2005 г. концентрация V, № и иона SO4 - составляла 3*10- , 8*10- и 1,87 мкг/м соответ-

3 3

ственно. 11.10.2005 г. эти концентрации V и № составляли около 10- мкг/м , но концентра-

2 3

ция иона SO4 - в РМ2,5 достигла 10,719 мкг/м , что было самым высоким значением в результатах измерений [18]. На основании простой модели, разработанной Агравалом и др. в 2009 г. [2], вклад выбросов судов в первичный РМ2,5 в регионе Владивосток оценивался в 0,377 мкг/м3 10.10.2005 г. и 0,126 мкг/м3 11.10.2005 г.

Поэтому, по нашему мнению, чтобы оценить степень влияния загрязнений от эксплуатации судов на окружающую среду портового города, необходимо провести отдельные исследования для каждого его района с применением соответствующих методов и стандартов контроля.

Цель настоящей статьи: на основании проведенных в восьми различных точках портового города Владивостока измерений содержания твердых частиц РМ2,5 и РМ10, выбрасываемых с ОГ ССЭУ, рассчитать уровень загрязнения атмосферного воздуха.

Для этого мы провели измерения массовой концентрации частиц в восьми выбранных точках г. Владивостока. Кроме того, была собрана аналитическая информация о судах (количество, валовая вместимость) в портовых зонах.

Метод измерения концентрации частиц в регионе

Восемь точек отбора проб для оценки концентраций РМ в атмосфере г. Владивостока выбирались исходя из орографических характеристик местности, плотности застройки и расположения по отношению к береговой зоне (табл. 1).

Таблица 1

Характеристики точек отбора проб

№ Точка отбора проб Характеристика участка и зоны отбора проб / Основные возможные источники РМ Высота над уровнем моря и удаленность от береговой зоны, м

1 Фуникулер, Нерасовский пер., 24 Близость стыка моста через б. Золотой Рог, ул. Суханова / автотранспорт 109;677

2 Некрасовская, 61 Центральное шоссе, главная транспортная развязка, ул. Некрасовская / железнодорожное депо 26; 1540

3 Пушкинская, 47 Улицы Пушкинская и Светланская / автотранспорт 73;590

4 Эгешельд, ул. Морозова, 9 Улицы Морозова, Крыгина / торговый порт, автотранспорт 30;486

5 Тухачевского, 64 ул. Тухачевского / автотранспорт, строительные площадки 106;2200

6 Заря (Проспект 100-летия Владивостока, 130) Проспект 100 лет Владивостоку / автотранспорт, зона частного сектора с печным отоплением 70;810

7 Нейбута, 17 Улицы Нейбута и Котельная / автотранспорт 56;2630

8 Остров Русский Кампус ДВФУ / миниТЭЦ Центральная, автотранспорт 44;800

Измерения проводились переносным счетчиком частиц TSI Аего^аск 9306 V2 с диапазоном от 0,3 до 10 мкм в течение восьми летних недель, со 2 июля по 2 сентября 2018 г. и восьми зимних недель, с 8 января по 4 марта 2018 г. В среднем за сутки выполнено 50 измерений с интервалом в 20 мин. Время одного измерения - 1 мин, объем измеряемой пробы воздуха - 2,8 л.

Количество судов в портовой территории Владивостока

Информация о судах получена: https://www.marinetrafflc.com/ за два периода: с 29 июля по 28 августа и с 15 ноября по 15 декабря. Кроме числа судов (таблицы 2, 3) мы собрали данные средней валовой вместимости каждого вида судна (табл. 4).

Таблица 2 Типы судов, среднее число за день

Типы судов Среднее значение

Пассажирские 6,6

Сухогрузы 1,5

Контейнеры 2,2

Сборный груз 4,0

Ролкер 1,8

Наливные суда 7,1

Буксиры 2,1

Рыболовные 2,0

Другие 10,9

Таблица 3 Прибывающие и отбывающие суда, среднее число (день, час)

Событие Среднее значение

Прибытие за день 40,8

Отправление за день 39,8

Прибытие за час 1,8

Отправление за час 1,7

Оценка средней мощности главных и вспомогательных двигателей

Оценка средней мощности главных и вспомогательных двигателей судов основана на взаимосвязи между мощностью главного двигателя и валовой вместимостью судов, а также на взаимосвязи между мощностью основного двигателя и мощностью вспомогательного двигателя. Результаты приведены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4

Соотношение между мощностью двигателя и валовой вместимостью корабля

Отношение мощности Отношение мощности главного Средняя

Типы судов главного двигателя и валовой двигателя и вспомогательного валовая

вместимости судна [24] двигателя [24] вместимость

Наливные суда 14,755*GT0,6082 0,30 1909

Сухогрузы 35,912*GT0,5276 0,30 19572

Контейнеры 2,9165*GT0,8719 0,25 6335

Сборный груз 5,56482*GT0,7425 0,23 4821

Ролкеры 164,578*GT0,4350 0,24 14127

Пассажирские 9,55078*GT0,7570 0,16 718

Рыболовные 9,7589^Т0,7527 0,39 1353

Другие 59,049*GT0,5485 0,35 4636

Буксиры 54,2171*GT0,6420 0,10 1046

Таблица 5

Средняя мощность главных и вспомогательных двигателей

Типы судов Средняя мощность главного двигателя, кВт Средняя мощность вспомогательного двигателя, кВт

Наливные суда 1977,1 593,1

Сухогрузы 7248,2 2174,5

Контейнеры 4571,9 1143,0

Сборный груз 3255,4 748,7

Ролкеры 9948,6 2387,7

Пассажирские 598,9 95,8

Другие 3875,7 1356,5

Буксиры 3581,9 358,2

Рыболовные 1505,4 587,1

Метод оценки выбросов частиц судов

Средний выброс главных и вспомогательных двигателей рассчитывается по следующему уравнению [16].

Е = MCR х LF х EF х FCF х LLA, (1)

где Е - скорость выброса из двигателя (г/час);

MCR - максимальная мощность двигателя (кВт) (табл. 5);

LF - коэффициент нагрузки (таблицы 6, 7);

EF - коэффициент выбросов (г/кВтч);

FCF - поправочный коэффициент на топливо;

КЬА - регулировка низкой нагрузки.

Коэффициенты выбросов для двигателей, использующих тяжелое дизельное топливо со средним содержанием серы 2,7%, составляют 1,2 г/кВтч для РМ2,5 и 1,5 г/кВтч для РМ10 [23].

Таблица 6

Допущения фактора нагрузки вспомогательного двигателя [24]

Типы судов Крейсерский режим Маневренный режим Стоянка

Сухогрузы 0,17 0,45 0,10

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Контейнеры 0,13 0,48 0,19

Пассажирские 0,80 0,80 0,64

Сборный груз 0,17 0,45 0,22

Буксиры 0,17 0,45 0,22

Ролкеры 0,15 0,45 0,26

Рефрижераторные 0,20 0,67 0,32

Наливные суда 0,24 0,33 0,26

Другие 0,17 0,45 0,22

Таблица 7

Допущения фактора нагрузки главного двигателя [16]

Режим работы Нагрузка главного двигателя, %

Крейсерский 80

Маневренный 20

Стоянка 20

Когда суда находятся в движении в акваториях портовых районов, главные двигатели обычно работают с небольшой нагрузкой, главные двигатели не так эффективны при работе на низких нагрузках. Для главных двигателей, работающих с нагрузкой ниже 20%, снижение КПД двигателя и увеличение коэффициентов выбросов рассчитываются с помощью поправочных коэффициентов (табл. 8). Для вспомогательных двигателей регулировка при низкой нагрузке не производится, поскольку они всегда работают при оптимальном режиме [11].

Таблица 8

Регулировка низкой нагрузки коэффициентов выбросов

Нагрузка, % 12 13 14 15 16 17 18 19 20

РМ 1,24 1,19 1,15 1,11 1,08 1,06 1,04 1,02 1

Химический состав топлива существенно влияет на объем и состав частиц, выбрасываемых из двигателей. Поэтому поправочные коэффициенты топлива (табл. 9) используются, когда фактическое топливо отличается по составу от топлива, используемого для расчета коэффициентов выбросов.

Таблица 9

Поправочные коэффициенты топлива

Фактическое топливо ОТО MDO MDO/MGO MDO/MGO MDO/MGO

Содержание серы, % 1,5 1,5 0,50 0,2 0,1

FCF 0,82 0,47 0,25 0,19 0,17

Расчет общего выброса РМ2.5 и РМ10 за год проводили на следующем уравнении:

ТЕ = [а1 х (ЕЯ1 + ЕЯ2) + ^(а2 х Ей3)] х 24 х 365 х 106, (2)

где ТЕ - общая масса выбросов частиц в год (т/г);

а1 = 3,5 - среднее количество судов, прибывающих и отправляющихся за час (см. табл. 3); ER1 - средняя интенсивность выбросов главных двигателей, когда корабли работают в режиме маневрирования (г/ч), рассчитывается по уравнению (3);

ER2 - средняя интенсивность выбросов вспомогательных двигателей, когда суда работают в режиме маневрирования (г/ч), рассчитывается по (4);

Ь = 8 - количество типов судов;

а2 - среднее количество судов каждого типа (см. табл. 2);

ERз - средняя интенсивность выброса частиц вспомогательных двигателей на стоянке судна, г/ч (см. табл. 10).

Значения ER1 и ER2 рассчитываются по следующим уравнениям:

Т7 г) _ £^=1(а2х£^4) /оч

= -^^-, (3)

¿¡=1 "2

ЯД2 = (4)

^¡=1 а2

где ER4 - средняя интенсивность выбросов главных двигателей, когда суда работают в режиме маневрирования, г/ч (см. табл. 10);

ER5 - средняя интенсивность выбросов вспомогательных двигателей, когда суда работают в режиме маневрирования, г/ч (см. табл. 10).

Результаты и обсуждение

Анализ коэффициентов выбросов судовых двигателей (табл. 10) показывает значительное различие их значений для главных двигателей. Так, у главного двигателя Ролкера - самый высокий коэффициент выбросов: 1122 и 1403 г/ч для РМ2.5 и РМ10 соответственно. Напротив, основной двигатель пассажирского судна имел самый низкий коэффициент выбросов: 68 г/ч для РМ2,5 и 84 г/ч для РМ10. Аналогичная тенденция наблюдалась в отношении интенсивности выбросов вспомогательных двигателей как в режиме маневрирования, так и на стоянке судна. Коэффициент выбросов сильно зависит от типов двигателя и топлива, режима работы двигателей. Коэффициент выбросов двигателей, работающих на топливе с содержанием серы 0,5 и 0,1%, рассчитан аналогичным образом, но в данной статье результаты не приводим.

Таблица 10

Средний уровень выбросов главных и вспомогательных двигателей с MDO (1,5% S)

Уровень выбросов Скорость выброса вспомо- Скорость выбросов

главных двигателей, гательных двигателей при из вспомогательных

Тип судна г/ч, при нагрузке 20% маневренной нагрузке, г/ч двигателей на стоянке судна, г/ч

РМ2,5 РМ10 РМ2,5 РМ10 РМ2,5 РМ10

Наливные суда 223,0 278,8 110,4 138,0 87,0 108,7

Сухогрузы 817,6 1022,0 551,9 689,8 122,6 153,3

Контейнеры 515,7 644,6 290,1 362,6 122,5 153,1

Сборный груз 367,2 459,0 190,0 237,5 92,9 116,1

Ролкеры 1122,2 1402,8 606,0 757,5 350,1 437,7

Пассажирские 67,6 84,4 43,2 54,0 34,6 43,2

Другие 437,2 546,5 512,6 640,7 244,8 306,0

Буксиры 404,0 505,0 90,9 113,6 44,4 55,6

Общая масса твердых частиц, выбрасываемых из судовых двигателей в портовой зоне Владивостока, показана на рис. 1. Когда все суда работали на MDO (1,5% S), общая масса РМ2,5 и РМ10, выброшенных в год, составляла 66,2 и 82,7 т/год соответственно. Однако, когда содержание серы в топливе уменьшилось в связи с принятием нового регламента с 1,5 до 0,5%, общая масса частиц уменьшится примерно на 47%. Понятно, что выброс частиц сильно зависит от содержания серы в топливе.

80,5

64,4

42,8

34,3

23,3

29,1

РМ2,5 РМ10 МЭО (1,5% Б)

РМ2,5 РМ10 МЭО (0,5% Б)

РМ2,5 РМ10 МЭО (0,1% Б)

Рис. 1. Общая масса PM2,5 и PM10, выброшенных из судового двигателя (тонн/год) на территории города Владивостока

Массовые концентрации частиц в восьми точках отбора проб воздуха (табл. 11) показывают значительную разницу концентрации частиц. Самая высокая концентрация РМ10 наблюдалась в первой точке в оба сезона (39,16 летом и 70,41 мкг/м3 зимой), что почти в 1,5 и

^ з

5 раз выше, чем концентрация в седьмой точке (27,04 летом и 13,46 мкг/м зимой соответственно). Разница интенсивности транспортного потока, расположения различных территорий города и направления ветра - может быть причиной разных значений концентрации частиц в наших точках измерений, что подтверждается мировым опытом исследований [3, 4].

Таблица 11

Реальная концентрация частиц (мкг/м3) в точках измерения

№ Точка (район города) Лето Зима Среднегодовое значение

РМ2,5 РМ10 РМ2,5 РМ10 РМ2,5 РМ10

1 Фуникулер, Нерасовский пер., 24 3,72 39,16 8,03 70,41 5,9 54,9

2 Некрасовская, 61 7,15 25,72 10,15 50,21 8,7 38,0

3 Пушкинская, 47 4,32 19,14 9,78 52,70 7,1 35,9

4 Эргешельд, ул. Морозова, 9 4,94 15,50 9,35 59,50 7,1 37,5

5 Тухачевского, 64 5,64 19,62 6,72 34,17 6,2 26,9

6 Заря (Проспект 100-летия Владивостока, 130) 8,28 33,80 7,76 27,46 8,0 30,6

7 Нейбута, 17 7,48 27,04 5,84 13,46 6,7 20,3

8 Остров Русский 3,98 33,57 2,74 19,51 3,4 26,54

Первые пять точек измерения показали более высокую массовую концентрацию РМ2,5 и РМ10: зимой примерно в 1,2-2,2 раза и 1,7-3,8 раза по сравнению с летними данными соответственно. Тенденция изменения концентрации частиц согласуется с результатами других исследований [5, 10]. Есть несколько причин, объясняющих это изменение. Во-первых, зимой атмосферное рассеивание уменьшается из-за обычно стабильной атмосферы и меньшей высоты слоя смешивания воздуха: когда атмосферное рассеивание уменьшается, концентрация частиц увеличивается [13]. Во-вторых, более низкие температуры зимой способствуют конденсации газообразных загрязнителей и подавляют испарение, что усиливает превращение газообразных соединений в жидкую или твердую фазы, в результате образуются новые частицы. Наконец, когда температура окружающей среды снижается, транспортные средства выделяют больше частиц, особенно при холодном запуске [27]. Напротив, в последних трех точках измерения концентрация частиц летом была выше, чем зимой.

Оценка экологического воздействия выбросов частиц с ОГ ССЭУ на Владивосток

Средняя концентрация РМ2,5 во всех точках измерения (табл. 11) г. Владивостока находится в допустимых ВОЗ и Россией пределах (табл. 12). Напротив, средняя концентрация РМ10 в большинстве точек примерно в 1,5 раза превышает допустимое значение ВОЗ: самое большое значение (превышение почти в 3 раза) - в районе фуникулера. Однако допустимым в России пределам в других точках (за исключением фуникулера) концентрация РМ10 соответствует.

Таблица 12

Значение предельно допустимой концентрации частиц в атмосфере

Размерный класс частиц Концентрации, допустимые значения

ВОЗ [26] Россия [20]

среднесуточная среднегодовая среднесуточная среднегодовая

PM2.5 (мкг/м3) 25 10 35 25

PM10 (мкг/м3) 50 20 60 40

Мы полагаем, что выброс частиц с ОГ ССЭУ может быть одной из основных причин высокого уровня содержания частиц PM10 в воздухе, а также увеличения числа респираторных заболеваний во Владивостоке по сравнению с другими территориями Приморского края. Увеличение грузооборота на 40% за последние три года стимулирует рост экономики региона, но при этом негативно влияет на окружающую среду. Общий объем выбросов частиц с ОГ ССЭУ в районе порта Владивостока за один год в 2019 г. оценивается в 64,4 т для PM2,5 и 80,5 т - для частиц PM10, при условии, что суда используют топливо MDO (1,5% S). Согласно оценкам, окончательный переход на топливо с содержанием серы 0,5% снизит общий объем выбросов частиц с ОГ ССЭУ на 47% для PM2,5 и на 64% - для PM10, что соответствует 30 т/год PM2,5 и почти 40 т/год - PM10 для портовых территорий Владивостока.

Выводы

Приведенные выше результаты наших измерений, их анализ показывают, что массовая концентрация частиц PM10 в восьми точках портового города Владивостока превышает (более чем в 1,5 раза) допустимый предел ВОЗ. Концентрация частиц варьировалась в зависимости от сезона. В пяти из восьми точках концентрация частиц зимой была выше примерно в 1,2-2,2 раза для PM2,5 и в 1,7-3,8 раза - для PM10 по сравнению с летним временем. Общая масса частиц, выбрасываемых с судов в районе порта, зависит от содержания серы в топливе. Когда все суда работали на MDO (1,5% S), общая масса частиц составляла около 80,4 т/год для PM10 и 60,5 т/год - для PM2,5. Вклад первичных частиц PM2,5, выбрасываемых судовыми двигателями в атмосферу портового Владивостока, по нашим оценкам, выше 0,126 мкг/м3. Негативное влияние судовых выхлопных газов на окружающую среду может быть одной из основных причин того, что заболеваемость взрослого населения города Владивостока на 14,4% выше среднего значения по Приморью.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лозовская С., Погорелов А., Цициашвили Г. и др. Региональные особенности формирования заболеваний органов дыхания в условиях юга Дальнего Востока России (Приморский край). Health. Medical Ecology. Science. 2018. № 3(75). С. 77-84.

2. Agrawal H., Eden R., Zhang X., Katzenstein A. Primary particulate matter from ocean-going engines in the Southern California Air Basin. Environ. Sci. Technol. 2009;43:5398-5402.

3. Amann M., Klimont Z., Ha T.A. et al. Future air quality in Ha Noi and northern Vietnam. The International Institute for Applied Systems Analysi, 2019.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Chen D., Zhao N., Lang J. et al. Contribution of ship emissions to the concentration of PM2.5: A comprehensive study using AIS data and WRF/Chem model in Bohai Rim Region. Science of the Total Environment. 2018:1476-1486.

5. Chen Y., Luo X.S., Zhao Z. et al. Summer-winter differences of PM2.5 toxicity to human alveolar epithelial cells (A549) and the roles of transition metals. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2018;165:505-509.

6. Chernyshev V., Zakharenko A., Ugay S. et al. Morphological and chemical composition of particulate matter in buses exhaust. Toxicology Reports. 2019;6:120-125.

7. Deniz C., Kilic A., Civkaroglu G. Estimation of shipping emissions in Candarli Gulf, Turkey. Environ Monit Assess. 2010;171:219-228.

8. FEI H. Ship emissions and technical emission reduction potential in the Northern Baltic Sea. Finnish Environment Institute, 2006.

9. FESO. Commercial Port of Vladivostok Handled Record Cargo Volumes - 7 Million Tons for 11 Months. 2017. URL: https://www.fesco.ru/en/press-center/news/24581/ - 15.12.2019.

10. Fujitani Y., Kumar P., Tamura K. et al. Seasonal differences of the atmospheric particle size distribution in a metropolitan area in Japan. Science of the Total Environment. 2012;437:339-347.

11. Goldsworthy L., Goldsworthy B. Modelling of ship engine exhaust emissions in ports and extensive coastal waters based on terrestrial AIS data An Australian case study. Environmental Modelling & Software. 2015;63:45-60.

12. Golokhvast K., Agoshkov A., Agoshkov A. et al. Environmental characteristic of air suspensions at coal production objects: From extraction to combustion. Gornyi Zhurnal. 2017;4:87-90.

13. Hien T.T., Thanh L.T., Kameda T. et al. Distribution characteristics of polycyclic aromatic hydrocarbons with particle size in urban aerosols at the roadside in Ho Chi Minh City, Vietnam. Atmospheric Environment. 2007;41:1575-1586.

14. Huang C., Hu Q., Wang H. et al. Emission factors of particulate and gaseous compounds from a large cargo vessel operated under real-world conditions. Environmental Pollution. 2018;242:667-674.

15. IAPH. Port Emissions Toolkit, Guide N 1. Assessment of port emissions International Maritime Organization & International Association of Ports and Harbors. IAPH. 2018.

16. ICF. Current Methodologies in Preparing Current Methodologies in Preparing Emission Inventories. U.S. Environmental Protection Agency, 2009.

17. Kirichenko K.Y., Agoshkov A.I., Drozd V.A. et al. Characterization of fume particles generated during arc welding with various covered electrodes. Scientific Reports. 2018(8), Article number: 17169. DOI: 10.1038/s41598-018-35494-1

18. Kuokka S., Teinilä K., Saarnio K. et al. Using a moving measurement platform for determining the chemical composition of atmospheric aerosols between Moscow and Vladivostok. Atmos. Chem. Phys. 2007;7:4739-4805.

19. Marr I., Rosser D. Meneses C. An air quality survey and emissions inventory at Aberdeen Harbour. Atmospheric Environment. 2007;41:6379-6395.

20. MPC. Maximum permissible concentration (MPC) of pollutants in the atmospheric air of populated areas: hygienic standard. N 2.1.6.2604-10. M., Standard, 2010.

21. Pirjola L., Pajunoja A., Walden J., Jalkane P. Mobile measurements of ship emissions in two harbour areas in Finland. Atmospheric Measurement Techniques. 2014;7:149-161.

22. Sosa B.S., Porta A., Lerner J.E.C. et al. Human health risk due to variations in PM10-PM2.5 and associated PAHs levels. Atmospheric Environment. 2017;160:27-35.

DOI: https://doi.org/10.1016/j .atmosenv.2017.04.004

23. Starcrest Consulting Group. The port of Los Angeles inventory of air emissions for calendar year 2009. Technical report, Los Angeles, 2010.

24. Trozzi C. Emission estimate methodology for maritime navigation San Antonio. 9th Intern. Emissions Inventory Conference, Texas, 2010.

25. UNCTAD. Review of Maritime Transport 2018. The United Nations Conference on Trade and Development, 2018.

26. WHO. Ambient (outdoor) air pollution. 2018. URL: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ambient-(outdoor)-air-quality-and-health - 16.12.2019.

27. Zhu R., Hu J., Bao X. et al. Tailpipe emissions from gasoline direct injection (GDI) and port fuel injection (PFI) vehicles at both low and high ambient temperatures. Environmental Pollution. 2016;216:223-234.

FEFU: SCHOOL of ENGINEERING BULLETIN. 2020. N 2/43

Ship Power Plants www.dvfu.ru/en/vestnikis

DOI: http://www.dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2020-2-8 To Trong Hien

TO TRONG HIEN, Postgraduate, School of Engineering, e-mail: [email protected] Far Eastern Federal University Vladivostok, Russia

Assessing the impact of particles emitted from marine power plants on the environment of the port city

Abstract: The growth in the total volume of cargoes transported by maritime vessels in coastal regions leads to a more intensive anthropogenic environmental burden caused by exhaust gas emissions from such vessels. This article describes one of the methods to assess the anthropogenic impact by the operation of maritime vessels in port areas on the environment of Vladivostok city. The mass concentration of particulate matters (PM) in the atmospheric air is measured in summer and winter at eight locations in the city, which were selected based on geographical characteristics. In addition, marine traffic in coastal waters was estimated, and information on the number and type of vessels was collected. Based on the obtained data, the total mass of PM emitted from maritime vessels in port areas on annual basis was calculated. The results showed that the concentrations of PM2.5 and PM10 varied between locations in a wide range. Five out of eight measured locations had particle concentration in winter higher than in summer approximately 1.2-2.2 times for PM2.5 and 1.7-3.8 times for PM10. The total mass of particulate matters emitted from engines of maritime vessels in the port area was 80.5 tons/year for PM10 and 64.4 tons/year for PM2.5 in the year 2019. Keywords: air pollution from maritime vessels, PM concentration in Vladivostok, port areas of Vladivostok, regional ecology, anthropogenic air pollution of Vladivostok.

REFERENCES

1. Lozovskaya S., Pogorelov A., Tsitsiashvili G. B.et al. Regional features of the formation of respiratory diseases in the conditions of the south of the Russian Far East (Primorsky Territory). Health. Medical Ecology. Science. 2018 (3):77-84.