CC BY
160
ЭКОЛОГИЯ И ГИГИЕНА
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2018 УДК 614.87
О. В. Гребенева1, М. Ю. Алешина2, Н. К. Смагулов3
СОВРЕМЕННАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В Г. КАРАГАНДЕ
Испытательная лаборатория эколого-гигиенических и медико-биологических исследований Национального центра гигиены труда и профессиональных заболеваний (Караганда, Казахстан); ^Лаборатория эпидемиологии Национального центра гигиены труда и профессиональных заболеваний (Караганда, Казахстан),
3Испытательная лаборатория эколого-гигиенических и медико-биологических исследований Национального центра гигиены труда и профессиональных заболеваний (Караганда, Казахстан)
Оценка условий проживания в г. Караганде сегодня невозможна без мониторинга мелкодисперсной пыли, окислов азота, серы и углерода, обусловленных высокой эмиссией загрязняющих твердых и газообразных веществ в атмосферный воздух. Эколого-гигиеническая оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Караганды за 2012, 2014-2017 гг. была проведена по материалам ежегодных Информационных Бюллетеней о состоянии окружающей среды РК, бюллетеней «О состоянии атмосферного воздуха в Карагандинской области». Общая оценка загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Караганды была высокой, особенно в 2015 и 2016 гг., и соответствовала уровню «напряженный». По результатам анализа загрязнения атмосферного воздуха и осадков выявлено, что предприятия теплоэнергетики г. Караганды и горнодобывающей отрасли (шахты, обогатительные фабрики, металлургическое производство АО «АрселорМиттал) осуществляют выброс в атмосферу значительных объемов загрязняющих веществ, твердых частиц и тяжелых металлов. Общее количество ингредиентов, присутствующих в атмосфере города, превышает десятки, многие из которых относятся к первой и второй категории опасности. Основными поллютантами являлись диоксид серы, окислы углерода и диоксид азота. Ключевые слова: атмосферный воздух, загрязнение, эмиссия
Охрана окружающей среды в крупных промышленных центрах Республики Казахстан остается актуальной проблемой, требующей огромных затрат. Техногенное и антропогенное воздействие на биосферу вызывает сложные процессы, ведущие к деградации экосистем, изменению состояния здоровья населения [7]. Рост числа заболеваний, в том числе онкологических, по которым Казахстан занимает одно из первых мест среди стран СНГ, в настоящее время связывается со значительным загрязнением окружающей среды. С целью устранения негативного антропогенного влияния на окружающую среду, создания качественных условий обитания человека, необходима, в первую очередь, достоверная, объективная и своевременная оценка экологической ситуации. Только в этом случае возможно обоснование и наиболее верное принятие решений по регулированию качественных и количественных характеристик природной среды [10].
Экологическое состояние территории Карагандинской области в значительной степени обусловлено антропогенными факторами, которые нередко превышают экологические возможности окружающей среды, нарушают ее нормальное функционирование, что оказывает негативное влияние на существование человека. Меры предотвращения негативного влияния техногенных факторов на здоровье насе-
ления как лимитирующего звена для дальнейшего развития экономики имеют важное значение в РК [6, 9].
На сегодняшний день в Казахстане выявлено 493 месторождения, в которых содержатся 1 225 видов минерального сырья. РК занимает первое место в мире по разведанным запасам цинка, барита и вольфрама, второе место - по разведанным запасам серебра, свинца и хромитов. Самой крупной по территории областью в РК является Карагандинская - 428 тыс. км2. Карагандинская область характеризуется высокими показателями заболеваемости и смертности населения, сложной демографической ситуацией даже на фоне неблагоприятного состояния здоровья республики в целом, характеризующегося ростом заболеваемости людей многими болезнями [8]. Высокий уровень заболеваемости отмечается уже длительное время и имеет устойчивую тенденцию к росту, что существенно беспокоит общество.
Цель работы - эколого-гигиеническая оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Караганды.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалы для анализа загрязнения атмосферного воздуха Карагандинской области и г. Караганды были выкопированы из ежегодных Информационных Бюллетеней о состоянии окружающей среды РК за 2012, 2014-2017 гг. [1, 2, 3, 4, 5]. Наблюдения за состоянием ат-
мосферного воздуха в г. Караганде велись на 4, а с 2014 г. - на 5 ручных постах, за химическим составом снежного покрова и дождя на 1 посту. Материалы по эмиссии загрязняющих веществ - из Департамента статистики Карагандинской области по охране окружающей среды (16 серия) - бюллетень «О состоянии атмосферного воздуха в Карагандинской области» за 2013 г.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Среди 20 крупных городов Казахстана загрязнение воздуха превышает норму (ИЗА5=5) в 11 городах, включая г. Караганду, относящийся, таким образом, к городам с повышенным уровнем загрязнения. Столь неблагоприятная характеристика атмосферного воздуха определена, в первую очередь, значительными объемами выбросов в атмосферу города твердых и газообразных веществ. Основными источниками выбросов являются теплоэлектростанции ТЭЦ-1 и ТЭЦ-3, горнодобывающие предприятия УД АО «АрселорМиттал (шахты, обогатительные фабрики, литейное производство), котельные и автотранспорт.
По данным департамента экологии по Карагандинской области в среднем в окружающую среду выбрасывается 6 954,4 тыс. тонн загрязняющих веществ, в 2013 г. зарегистри-
рован выброс 7 412,1 тыс тонн, при этом эффективность улавливания достигает высоких значений 86% (92,3% в 2013 г.). В атмосферу выбрасывается 562,6 тыс. т вредных веществ (в 2013 г. - 969,6 тыс. т), среди которых 196,4 тыс. т (161,1 тыс. т) составляют твердые загрязнители, а 773,2 тыс. т (411,4 тыс. т) - жидкие и газообразные загрязнители. И если эффективность очистки для твердых частиц достигает в среднем 96,5%, то для жидких и газообразных только 43,5-65,6%.
В газообразных выбросах преобладают диоксид серы, оксид углерода и оксиды азота (рис. 1, А). В числе прочих представлены углеводороды, летучие органические соединения (ЛОС), аммиак и др. (рис. 1, В). Из многочисленных ингредиентов, загрязняющих воздушный бассейн города, к первой категории опасности относятся диоксид азота и озон, ко второй категории опасности - сероуглерод, фенол и формальдегид, третья категория опасности включает в себя такие загрязнители, как диоксид серы, оксид азота и др.
Масса выброшенных в атмосферный воздух твердых частиц диаметром 2,5 мкм (ТЧ 2,5) в 2013 г. достигала 432,7 т, а твердых частиц диаметром 10 мкм (ТЧ 10) - 93,1 т. Известно, что технология улавливания столь
В
А
окислы азота
окись углерода. 21% >
Рисунок 1 - Структура основных ингредиентов газообразных выбросов от стационарных источников Карагандинской области (А - газообразные вещества, составляющие более 90% выбросов, В - газообразные вещества, составляющие до 1% выбросов - «прочие» на части А)
Рисунок 2 - Изменение значений ИЗА5 по г. Караганда за 2012-2017 гг. Медицина и экология, 2018, 3
мелких фракций пыли низка (43,6 и 20,8%), что и определяло их высокое присутствие в атмосфере города.
В среднем в г. Караганде отмечается высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА5) за наблюдаемый период колебался от 6,0 до 8,0, что оценивали как «напряженный» уровень (рис. 2).
Наиболее загрязненным атмосферный воздух г. Караганды был в 2015 и 2016 гг., когда концентрация пыли превышала уровни максимально разовых ПДКмр в 25,6 раз в 2015 г., в то время как в 2016 г. превышение отмечалось только в 1,8 раз. В это время отмечали высокие разовые концентрации мелких пылевых частиц РМ-2,5 и РМ-10, достигающих уровней 9,6 ПДКмр и 7,9 ПДКмр в 2015 г. и еще более высоких значений до 20,6 ПДКмр и 11 ПДКмр в 2016 г. Следует отметить, что повышенные среднесуточные значения были отмечены лишь для мелких пылевых частиц РМ-2,5: 1,7 ПДКсс в 2015 г. и 1,8 ПДК* в 2016 г.
Кроме высоких уровней запыленности городской атмосферы в эти годы отмечали и высокие уровни отдельных значений для диоксида азота (до 3,1 ПДКмр и 2,6 ПДКмр, оксида углерода (до 3,15 ПДКмр и 17,0 ПДКмр), фенола до 2,2 ПДКмр, сероводорода до 6,25 ПДКмр и до 6,49 ПДКмр, озона до 1,69 ПДКмр и 1,68 ПДКмр. Кроме того в 2015 г. были отмечены повышенные концентрации в отдельных пробах диоксида серы до 1,33 ПДКмр, а в 2016 г. - оксида азота до 1,41 ПДКмр. При этом превышение среднесуточных концентраций для углеводородов в 2015 г. достигало наибольших значений 58,9ПДКсс, фенола - 2,34 ПДКсс и формальдегида - 1,89 ПДКсс, их концентрации в 2016 г. были более низкими и только для фенола сохранялись на высоком уровне (2,35 ПДКсс).
В 2017 г., когда ИЗА5 снижался до 6, среднесуточная концентрация пылевых частиц РМ-2,5 достигала уровня 2,1 ПДКсс, а РМ-10 1,1 ПДКсс. (табл. 1). Кроме того в атмосферном воздухе были высоки и среднесуточные уровни концентрации газообразных загрязнителей: содержание диоксида углерода достигало 1,1 ПДКсс, формальдегида 1,2 ПДКсс, а сероводорода 2,1 ПДКСС, что, вероятно, связано и с работой предприятий строительной индустрии. При этом превышение максимально разовых значений загрязняющих веществ в течение года в 2017 г. было выявлено для оксида углерода (5 ПДКмр).
Самым низким было загрязнение атмосферного воздуха г. Караганды в 2012 г., когда среднесуточные концентрации пыли составляли 0,48 ПДКсс. Основными загрязнителями воздуха тогда являлись диокид азота на уровне 1,2 ПДКсс, фенол и формальдегид на уровне 2,1 ПДКсс и 1,7 ПДКсс. Необходиамо отметить, что и высокие значения газообразных загрязнителей в отдельных пробах не превышали 2 ПДКмр для пыли и 3 ПДКмр для газов (диокида серы и азота, оксида углерода и фенола).
Известно, что газообразные и твердые загрязнители из атмосферного воздуха легко вымываются дождями или адсорбируются снежинками. Химический состав дождевой воды и снежного покрова в г. Караганде во многом определялся наличием катионов, что проявлялось в физических и химических свойствах проб дождевой воды и снега, адсорбирующих загрязнения из атмосферного воздуха. Выявлено, что концентрации всех определяемых в пробах снега тяжелых металлов и загрязняющих веществ, за исключением кадмия, не превышали предельно допустимые концентрации (ПДК). Содержание кадмия превышало допустимые нормы в пробах снежного покрова от 2,2 до 3,5 раз, особенно в 2012 г. В том же году регистрировались высокие концентрации кадмия в дождевой воде до 3,7 ПДК. Общая минерализация проб снега находилась в пределах 19,2-42,2 мг/л, а дождя была большей - 28,5-59,7 мг/л, отражая наличие тяжелых металлов в атмосферном воздухе. Удельная электропроводность снежного покрова по г. Караганде достигала 62,2 мкСм/см, а дождевой воды была выше - до 98,3 мкСм/см. Кислотность выпавшего снега имела характер слабощелочной среды и находилась в пределах до 5,45-6,7, а для дождевой воды она чаще соответствовала кислой среде 6,05-7,3.
При рассмотрении проблем загрязнения воздушного бассейна Карагандинской области особое внимание было обращено на структуру и распределение загрязняющих веществ по территории области - посты наблюдения находились в районе аэропорта «Городской» (№1); на углу ул. Ленина и пр. Бухар-Жырау (№3); ул. Бирюзова, 15, Новый Майкудук (№4); на ул. Ермекова, 116 (№7). Почти из всех источников в атмосферу поступают диоксид серы, пыль, оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, в том числе и канцерогенные.
Таким образом, по результатам анализа уровня загрязнения атмосферного воздуха и осадков следует сделать заключение о высо-
Таблица 1 - Динамика средних за год концентраций загрязнителей атмосферного воздуха г. Караганды за 2012-2017 гг.
я
я я я
ш К О й о -1
к» о
ое с*>
Год Уровень показателя кратность ПДК / мг/кг Показатели загрязнения
РМ- 2,5 РМ-10 Б02 N02 СО фенол формальдегид пыль N0 серово -дород углеводороды аммиак озон
2012 кратность ПДКмр 2,8 2,8 3 1,9 0,66 2,0 0,3
кратность ПДКсс 1,2 0,84 2,1 1,7 0,48 0,43
2014 кратность ПДКмр 2,02 0,44 0,95 3 1,8 0,43 2,0 2,1
кратность ПДКсс 0,38 0,25 0,25 0,61 2,34 1,89 0,70 0,5 0,008 58,9 0,2
2015 кратность ПДКмр 9,6 7,96 1,33 зд 3,15 2,2 0,44 25,6 0,76 6,25 0,15 1,69
кратность ПДКсс 1,70 0,89 0,19 0,83 0,41 2,35 0,65 0,79 0,12 0,24 2,67
2016 кратность ПДКмр 20,6 И 0,964 2,61 17,0 2,2 0,52 1,8 1,41 6,49 3,13 1,68
кратность ПДКсс 1,8 1 0,319 0,95 0,33 1,9 0,837 0,8 0,13 0,24 1,6
2017 кратность ПДКмр 0,16 0,3 0,5 0,08 5 5 0,01 0,035 0,5 0,4 0,01 0,2 0,16
кратность ПДКсс 2,1 1,2 0,442 1Д 0,5 1,2 0,92 0,14 2,1 0,25 0,82
м ю
К
О
о
33
Г6
ЕС м
ком уровне загрязнения атмосферного воздуха г. Караганды газами и аэрозолями, тяжелыми металлами (кадмий), что определяет повышенные риски здоровью при проживании населения.
ВЫВОДЫ
1. Уровень загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Караганды в изучаемый период был высоким, особенно в 2015 и 2016 гг., и соответствовал уровню «напряженный».
2. Предприятия теплоэнергетики г. Караганды и горнодобывающей отрасли (шахты, обогатительные фабрики, литейное производство АО «АрселорМиттал) осуществляют выброс в атмосферу значительных объемов загрязняющих веществ, твердых частиц и тяжелых металлов.
3. Общее количество ингредиентов, присутствующих в атмосфере города, превышает десятки, многие из которых относятся к первой и второй категории опасности, основными поллютантами являлись диоксид серы, окислы углерода и диоксид азота.
Конфликт интересов. Конфликт интересов не заявлен.
Работа выполнена в рамках грантового финансирования МОН РК проекта №АР05132342 «Экология и здоровье работников умственного труда в возрастном аспекте (на примере преподавателей вуза)».
ЛИТЕРАТУРА
1 Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды РК за 2014 г. - Астана: Министерство энергетики РК, РГП «Казгид-ромет», Департамент экологического мониторинга, 2014. - 292 с.
2 Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды РК за 2015 г. - Астана: Министерство энергетики РК, РГП «Казгидро-мет», Департамент экологического мониторинга, 2015. - 356 с.
3 Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды РК за 2016 г. - Астана: Министерство энергетики РК, РГП «Казгидро-мет», Департамент экологического мониторинга, 2016. - 412 с.
4 Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды РК за 2017 г. - Астана: Министерство энергетики РК, РГП «Казгидро-мет», Департамент экологического мониторинга, 2017. - 352 с.
5 Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды РК. - Астана: Министерство энергетики РК, РГП «Казгидромет», Департамент экологического мониторинга,
2012. - Вып. 1. - 220 с.
6 Куролап С. А. Оценка риска для здоровья населения при техногенном загрязнении городской среды /С. А. Куролап, Н. П. Мамчик, О. В. Клепиков. - Воронеж: Воронежск. гос. ун -т, 2006. - 220 с.
7 Лиходумова И. Н. Антропогенные факторы риска для здоровья населения /И. Н. Лиходумова, Н. П. Белецкая, М. А. Липчанская. -Астана, 2008. - С. 150-153.
8 Национальный доклад о состоянии окружающей среды в РК в 2010 г. - Алматы, 2011.
- 241 с.
9 Филатов Б. Н. Гигиеническая оценка загрязнения территории химически опасного производства /Б. Н. Филатов, Н. И. Латышев-ская, А. В. Васильков //Гигиена и санитария -2010. - №4. - С. 34-38.
10 Чигаркин А. В. Геоэкология Казахстана (географические аспекты природопользования и охраны природы): учеб. пособие для ун-тов.
- Алматы: Казак университет^ 2006. - 414 с.
REFERENCES
1 Informacionnyj bjulleten' o sostojanii okru-zhajushhej sredy RK za 2014 g. - Astana: Minis-terstvo jenergetiki RK, RGP «Kazgidromet», Departement jekologicheskogo monitoringa, 2014. -292 s.
2 Informacionnyj bjulleten' o sostojanii okru-zhajushhej sredy RK za 2015 g. - Astana: Minis-terstvo jenergetiki RK, RGP «Kazgidromet», Departement jekologicheskogo monitoringa, 2015. -356 s.
3 Informacionnyj bjulleten' o sostojanii okru-zhajushhej sredy RK za 2016 g. - Astana: Minis-terstvo jenergetiki RK, RGP «Kazgidromet», Departement jekologicheskogo monitoringa, 2016. -412 s.
4 Informacionnyj bjulleten' o sostojanii okru-zhajushhej sredy RK za 2017 g. - Astana: Minis-terstvo jenergetiki RK, RGP «Kazgidromet», Departement jekologicheskogo monitoringa, 2017. -352 s.
5 Informacionnyj bjulleten' o sostojanii okru-zhajushhej sredy RK. - Astana: Ministerstvo jenergetiki RK, RGP «Kazgidromet», Departement jekologicheskogo monitoringa, 2012. - Vyp. 1. -220 s.
6 Kurolap S. A. Ocenka riska dlja zdorov'ja naselenija pri tehnogennom zagrjaznenii go-rodskoj sredy /S. A. Kurolap, N. P. Mamchik, O. V. Klepikov. - Voronezh: Voronezhsk. gos. un-t, 2006. - 220 s.
7 Lihodumova I. N. Antropogennye faktory riska dlja zdorov'ja naselenija /I. N. Lihodumova, N. P. Beleckaja, M. A. Lipchanskaja. - Astana,
2008. - S. 150-153.
Vasil'kov //Gigiena i sanitarija - 2010. - №4. - S. 34-38.
8 Nacional'nyj doklad o sostojanii okruzha-jushhej sredy v RK v 2010 g. - Almaty, 2011. -241 s.
10 Chigarkin A. V. Geojekologija Kazahstana (geograficheskie aspekty prirodopol'zovanija i ohrany prirody): ucheb. posobie dlja un-tov. -Almaty: Kaza^ universiteti, 2006. - 414 s.
9 Filatov B. N. Gigienicheskaja ocenka zagrjaznenija territorii himicheski opasnogo pro-izvodstva /B. N. Filatov, N. I. Latyshevskaja, A. V.
Поступила 14.08.2018 г.
O. V. Grebeneva, N. Yu. Aleshina, N. K. Smagulov
MODERN ASSESSMENT OF AIR POLLUTION IN KARAGANDA
National center of labour hygiene and occupational diseases (Karaganda, Kazakhstan)
Evaluation of living conditions in Karaganda today is impossible without monitoring of fine dust, nitrogen oxides, sulfur and carbon, due to the high emission of solid and gaseous polluting substances in atmospheric air. Ecological-hygienic assessment of atmospheric air pollution of Karaganda for 2012, 2014-2017 was held on materials annual Information bulletins on the state of environment of Kazakhstan, bulletins «On the state of atmospheric air in the Karaganda region». An overall assessment of pollution of atmospheric air on the territory of Karaganda city was high, especially in 2015 and 2016, and corresponded to the level of «stressed». According to the analysis of pollution of atmospheric air and precipitation obtained that the thermal power plant in Karaganda and the mining industry (mines, concentrators, metallurgical production of JSC «Arcelor Mittal») are the emission into the atmosphere of significant amounts of pollutants, particulates and heavy metals. The total number of ingredients in the city atmosphere exceeds ten, many of which are first and second class of hazard. The main pollutants were sulfur dioxide, carbon oxides and nitrogen dioxide.
Key words: air, pollution, emission
О. В. Гребенева, Н. Ю.Алешина, Н. К. Смаулов
КАРАТАНДЫКАЛАСЫАТМОСФЕРАЛЫК АУАСЫНЫНЛАСТАНУЫНЗАМАНУИБАТАЛАУ Енбек гигиенасы жэне кэсппткк аурулар улттык орталыяы (KараFанды к-, Казакстан)
Караганды каласынын 6Mip CYpy жагдайын атмосфералык ауада усак дисперст шан, азот тотыгы, ^юрт жэне кeмipтегi жогары эмиссиямен непзделген катты жэне газ тэpiздi заттарды мониторинпаз багалау mymk^ емес. Караганды каласынын 2012, 2014-2017 жж. атмосфералык ауасынын ластануын эколого- гигиеналык багалау КР коршаган ортанын жагдайы туралы жылдык Акпараттык Бюллетень мэлiметтеpi бойынша, «Караганды облысынын атмосфералык ауасынын жагдайы туралы» бюллетеньдер аркылы жYpгiзiлдi. Караганды каласынын атмосфералык ауанын ластануынын жалпы багасы жогары болды, эаресе 2015 жэне 2016 жылдары жэне «каутт^> денгей^е сэйкес келедг Атмосфералык ауанын ластануынын жэне жауын-шашыннын талдаула-рынын нэтижеанде Караганды каласынын ЖЭС, кен eндipiсi (шахта, байыту фабрикалары, АК «Арселор Миттал» металлургия eндipiсi) атмосферага жетк^кп келемде ластаушы заттарды, катты бeлшектеpдi жэне ауыр ме-таллдар шыгаратыны аныкталды. Кала атмосферасында кездесетiн ингредиенттердщ барлык саны руксат етт-ген нормадан 10 есе кеп, олардын Ke6id кауiптiлiктiн бipiншi жэне екiншi классына жатады. Негiзгi ластаушы заттар болып кYкipт диоксидi, кeмipтегi тотыгы жэне азот диоксидi табылады.
Шлт сeздеp: атмосфералык ауа, ластану, эмиссия
Медицина и экология, 2018, 3
31
