CC BY
14
УДК 550.47
В.А. Габдрахимова, А.Р. Шагидуллин, Р.Р. Шагидуллин
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, violka9641@gmail.com
СУЩЕСТВУЮЩИЙ И ПЕРСПЕКТИВНЫЙ УРОВНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА РАИФСКОГО УЧАСТКА ВОЛЖСКО-КАМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО
БИОСФЕРНОГО ЗАПОВЕДНИКА АВТОТРАНСПОРТОМ
Представлены результаты оценки загрязнения атмосферного воздуха в прилегающих к автодорогам территориях Раифского участка Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника на существующее положение и перспективу с учетом увеличения транспортного потока при эксплуатации месторождения строительного песка «Маевское».
Ключевые слова: Волжско-Камский биосферный заповедник; атмосфера; автотранспорт; выбросы; выхлопные газы.
Б01: 10.24411/2411-7374-2020-10024
Введение
Атмосферный воздух является важнейшим компонентом окружающей среды. Загрязнение атмосферы - значимый фактор воздействия на человека и окружающую среду, который находится в числе приоритетных экологических и гигиенических проблем.
Оценка перспективных уровней загрязнения необходима для обеспечения непревышения предельно допустимых концентраций вредных веществ с учетом перспективы развития промышленных источников и автодорог.
Целью настоящего исследования являлась оценка уровней загрязнения атмосферного воздуха на территории Раифского участка Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника (ВКГПБЗ) выбросами автотранспорта на существующее положение, а также на перспективу с учетом возрастания транспортной нагрузки после начала эксплуатации месторождения строительного песка «Маевское».
Материалы и методы исследования
Расчет выбросов автотранспорта проводился на основе «Методики определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от передвижных источников для проведения свободных расчетов загрязнения атмосферного воздуха» (Методика ..., 2019). Для проведения расчетов рассеивания выбросов использовалась лицензионная УПРЗА «Эколог-Город» вер. 4.5 (ООО «Фирма «Интеграл», г. Санкт-Петербург). Программа реализует нормативную методику расчета концентраций вредных веществ в атмос-
ферном воздухе, утвержденную приказом Министерства природных ресурсов и экологии РФ от 06.06.2017 №273 «Об утверждении методов расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе» (Методы ..., 2018).
С учетом отсутствия необходимых экологических нормативов качества атмосферы, в качестве норматива при проведении расчетов рассеивания загрязняющих веществ принимались гигиенические критерии качества атмосферного воздуха вне промышленных и санитарно-защитных зон предприятий - ПДКмр, ПДКс или ОБУВ (ГН 2.1.6.3492-17).
Результаты и их обсуждение
При оценке транспортной нагрузки учитывались три участка автодорог, оказывающих воздействие на территорию Раифского участка ВКГПБЗ: участок автотрассы А-295 в районе Раифского участка ВКГПБЗ (Казань-Зеленодольск); участок автодороги, проходящей через лесной массив от автотрассы А-295 до поворота на Раифский Богородицкий монастырь (Казань-Раифа); участок автодороги от поворота на Раифский Богородицкий монастырь, проходящей через поселки Садовый и Бело-Безводное до поворота на д. Маевка (Раифа-Садовый).
В качестве исходных данных для расчета выбросов загрязняющих веществ автотранспортом в атмосферу использовались результаты натурных исследований характеристик автотранспортных потоков в период с 11 по 17
3/212!
СУЩЕСТВУЮЩИЙ И ПЕРСПЕКТИВНЫЙ УРОВНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА РАИФСКОГО УЧАСТКА ВОЛЖСКО-КАМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО БИОСФЕРНОГО ЗАПОВЕДНИКА АВТОТРАНСПОРТОМ
Таблица 1. Результаты полевого обследования состава и интенсивности движения автотранспорта
Время проведения измерения, участок Результаты измерения интенсивности движения (количество проездов за 20 мин.), шт. Скорость движения, км/час
Л АМ Г<12 Г>12 А>3,5
7.00-7.20 Казань-Зеленодольск 787 25 56 32 10 90
7.20-7.40 Казань-Раифа 80 4 14 7 0 50
7.40-8.00 Раифа-Садовый 72 2 10 0 1 50
9.00-9.20 Казань-Зеленодольск 471 25 63 43 6 90
9.20-9.40 Казань-Раифа 77 3 13 2 0 50
9.40-10.00 Раифа-Садовый 59 1 5 7 0 50
11.00-11.20 Казань-Зеленодольск 510 16 89 46 14 90
11.20-11.40 Казань-Раифа 70 1 9 2 1 50
11.40-12.00 Раифа-Садовый 51 3 12 3 1 50
13.00-13.20 Казань-Зеленодольск 498 30 75 48 6 90
13.20-13.40 Казань-Раифа 70 3 6 1 3 50
13.40-14.00 Раифа-Садовый 38 0 12 4 0 50
15.00-15.20 Казань-Зеленодольск 455 26 44 86 11 90
15.20-15.40 Казань-Раифа 64 2 4 5 1 50
15.40-16.00 Раифа-Садовый 60 4 4 9 0 50
17.00-17.20 Казань-Зеленодольск 689 16 44 56 23 90
17.20-17.40 Казань-Раифа 99 4 7 5 3 50
17.40-18.00 Раифа-Садовый 82 3 4 3 2 50
19.00-19.20 Казань-Зеленодольск 631 14 35 36 5 90
19.20-19.40 Казань-Раифа 71 0 3 7 0 50
19.40-20.00 Раифа-Садовый 62 2 2 6 2 50
апреля 2019 г. При проведении обследований фиксировались структура и интенсивность движения транспорта с подразделением на основные группы автотранспортных средств (легковые (Л), автофургоны и микроавтобусы (АМ), автобусы с полной массой более 3,5 тонн (А>3,5), грузовые с полной массой от 3,5 до 12 тонн (Г<12), грузовые с полной массой более 12 тонн (Г>12)). Также определялись средняя скорость движения и ширина дорожного полотна, необходимые для расчета выбросов загрязняющих веществ и проведения расчетов рассеивания. Результаты представлены в таблице 1.
По итогам проведенного обследования для расчета максимальных разовых выбросов принимались выбросы, рассчитанные для периода с 7.00 до 8.00, как для временного интервала с максимальной транспортной нагрузкой. Расчеты среднегодовых концентраций проводились на основе значений валовых выбросов.
Так как для расчета валовых (годовых) выбросов необходимо более детальное изучение суточной изменчивости движения транспорта, включающее ночной период, были привлечены результаты измерений датчиков системы автоматической фиксации средней скорости движения «Автодория» в виде количества зафиксированных
проездов за каждый час в течение суток на участке трассы А295, прилегающем к заповеднику.
Интенсивность движения в ночное время, принимаемая для расчетов выбросов, на каждом участке оценивалась по процентному соотношению между пиковыми уровнями интенсивности движения и интенсивности движения в ночные часы, полученные по результатам работы автоматических систем.
Расчет массы выбросов от автотранспорта на перспективу проводился с учетом возрастания транспортной нагрузки после начала разработки месторождения строительного песка «Маевское». Данные о планируемом объеме грузоперевозок при эксплуатации карьера приняты на уровне 15 грузовых автомобилей в сутки согласно «Техническому проекту месторождения строительного песка «Маевское»» (Технический ..., 2014).
Также при расчете рассеивания на перспективу учитывались выбросы стационарного площадного источника карьера.
Для удобства интерпретации результатов при проведении расчетов рассеивания была выбрана опорная расчетная точка, расположенная в лесном массиве заповедника в 100 м от автодороги через лесной массив и в 1 км от автодороги
РЮШШРМ1Ё1111
Таблица 2. Результаты расчета максимальных разовых и долгопериодных средних (среднегодовых) концентраций загрязняющих веществ (ЗВ) на существующее положение и на перспективу
Код ЗВ Наименование ЗВ ПДК„/ ПДКД мг/м3 Концентрации в опорной точке, доли ВДК^ /ПДК,.
Существ, положение Перспектива Изменение, %
Максимальные разовые концентрации
0010 Взвешенные частицы РМ2,5 0.1600 0.0168 0.0234 39.3
0301 Азота диоксид (Азот (IV) оксид) 0.2000 0.4347 0.5767 32.7
0304 Азот (II) оксид (Азота оксид) 0.4000 0.0353 0.0469 32.9
0330 Сера диоксид (Ангидрид сернистый) 0.5000 0.0009 0.0011 22.2
0337 Углерод оксид 5.0000 0.0150 0.0177 18.0
0410 Метан 50.0000 0.0000 0.0001 15.3
0703 Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен) 0.0000 0.0011 0.0013 18.2
1325 Формальдегид 0.0500 0.0021 0.0025 19.0
2704 Бензин (нефтяной, малосернистый) (в пересчете на углерод) 5.0000 0.0022 0.0022 0.0
2732 Керосин 1.2000 0.0084 0.0124 47.6
Долгопериодные средние (среднегодовые) концентрации
0010 Взвешенные частицы РМ2.5 0.0350 0.0123 0.0137 11.4
0301 Азота диоксид (Азот (IV) оксид) 0.0400 0.3376 0.3689 9.3
0304 Азот (II) оксид (Азота оксид) 0.0600 0.0366 0.0400 9.3
0330 Сера диоксид (Ангидрид сернистый) 0.0500 0.0014 0.0015 7.1
0337 Углерод оксид 3.0000 0.0036 0.0039 8.3
0410 Метан 50.0000 0.0000 0.0000 4.2
0703 Бенз/а/пирен (3,4-Бензпирен) 0.0000 0.0016 0.0017 6.2
1325 Формальдегид 0.0100 0.0015 0.0016 6.7
2704 Бензин (нефтяной, малосернистый) (в пересчете на углерод) 1.5000 0.0010 0.0010 0.0
2732 Керосин 1.2000 0.0014 0.0015 7.1
* оценка проводилась на основе гигиенических нормативов качества воздуха. Для более корректной оценки воздействия на территорию заповедника необходима разработка экологических нормативов.
А295 с координатами ^№08-84 55.879156° с.ш., 48.72195° в.д.
Результаты расчета максимальных разовых и долгопериодных средних (среднегодовых) концентраций в опорной расчетной точке на существующее положение и на перспективу представлены в таблице 2.
Для дополнительной оценки степени воздействия на территорию заповедника были привлечены методы биологического контроля. Особую ценность представляют методики, позволяющие получить сведения о негативном воздействии на биологические объекты на самой ранней стадии, когда в биологических объектах ещё не произошли необратимые изменения.
Физиологическое состояние растительности оценивалось по флуоресценции хлорофилла хвои сосны обыкновенной (Григорьев, Андреев, 2012). Этот показатель с высоким уровнем достоверности
позволяет определить жизненность растения и отражает такие важные характеристики как количество живых клеток в исследуемом объекте и состояние фотосинтетического аппарата растения.
В работе использовался метод регистрации относительного показателя замедленной флуоресценции (ОПЗФ). Принцип регистрации показателя заключается в том, что измерение свечения каждого образца проводится для двух заранее установленных световых и временных режимов, условно обозначенных как «режим высокого света» и «режим низкого света» (Рубин, 2000).
Для проведения измерений производился сбор хвои второго года кущения с нескольких расположенных рядом деревьев. После сбора хвоя транспортировалась в лабораторию в стерильном бумажном пакете.
3/212!
СУЩЕСТВУЮЩИМ И ПЕРСПЕКТИВНЫМ УРОВНИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА РАИФСКОГО УЧАСТКА ВОЛЖСКО-КАМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО БИОСФЕРНОГО ЗАПОВЕДНИКА АВТОТРАНСПОРТОМ
грязняющих) веществ в атмос-
Таблица 3. Результаты определения ОПЗФ
Участки ОПЗФ Градация Балл
Казань-Зеленодольск 2.714625 Средний уровень загрязнения III
Казань-Раифа 2.400313 Средний уровень загрязнения III
Раифа-Садовый 2.444750 Средний уровень загрязнения III
По результатам исследования проб хвои, отобранной вблизи автомобильных дорог, проводилось ранжирование образцов по показателю ОПЗФ в сравнении с контрольным результатом, вычисленным на основании данных по замедленной флуоресценции хлорофилла хвойных из мест с низкой антропогенной нагрузкой.
Результаты измерения показателей замедленной флуоресценции хлорофилла показывают, что при текущем уровне антропогенного воздействия исследуемая территория имеет средний уровень загрязнения.
Выводы
Проведенная оценка загрязнения
атмосферного воздуха на территории Раифского участка Волжско-Камского государственного природного биосферного заповедника выбросами автотранспорта на существующее положение и на перспективу с учетом возрастания транспортной нагрузки после начала эксплуатации месторождения строительного песка «Маевское» показала, что заявленное увеличение транспортной нагрузки (не более 15 автомобилей в сутки) в перспективе приводит к увеличению максимальных разовых концентраций в среднем на 26.5%, среднегодовых - на 7.0%. Однако, указанные результаты следует считать предварительными с учетом вероятного увеличения реальных объемов грузоперевозок при эксплуатации карьера.
ферном воздухе. Утв. приказом Минприроды РФ от 06.06.2017 г. №273.
6. Рубин А.Б. Биофизические методы в экологическом мониторинге II Соросовский образовательный журнал. 2000. №4. С. 7-13.
7. Технический проект месторождения строительного песка «Маевское». Казань: ООО «ГеоМаркСервис», 2014. 75 с.
References
1. GN 2.1.6.2309-07. Orientirovochnye bezopasnye urovni vozdejstviya (OBUV) zagryaznyayushchih veshchestv v atmosfernom vozduhe naselennyh mest [Estimated safe exposure levels of pollutants in the air of populated areas],
2. GN 2.1.6.3492-17. Predel'no dopustimye koncentracii (PDK) zagryaznyayushchih veshchestv v atmosfernom vozduhe gorodskih i sel'skih poselenij [Maximum permissible concentration (MPC) of pollutants in the air of urban and rural settlements],
3. Grigor'ev Yu.S., Andreev D.N. К voprosu о metodike registracii zamedlennoj fluorescencii hlorofilla pri bioindikacii zagryazneniya vozdushnoj sredy na hvojnyh [To the question of the method of recording the delayed fluorescence of chlorophyll during bioindication of air pollution on conifers] II Estestvennye nauki [Natural Sciences], 2012. No 2. P. 36-39
4. Metodika opredeleniya vybrosov zagryaznyayushchih veshchestv v atmosfernyj vozduh ot peredvizhnyh istochnikov dlya provedeniya svodnyh raschetov zagryazneniya atmosfernogo vozduha [Methodology for determining emissions of pollutants into the atmospheric air from mobile sources for carrying out summary calculations of air pollution], Utv. prikazom Minprirody RF ot 27.11.2019 No 804.
5. Metody raschetov rasseivaniya vybrosov vrednyh (zagryaznyayushchih) veshchestv v atmosfernom vozduhe [Methods for calculating the dispersion of emissions of harmful (polluting) substances in the air], Utv. prikazom Minprirody RF ot 06.06.2017 No 273.
6. Rubin A.B. Biofizicheskie metody v ekologicheskom monitoringe [Biophysical methods in environmental monitoring] II Sorosovskij obrazovatel'nyj zhurnal [Soros educational journal], 2000. No 4. P. 7-13.
7. Tekhnicheskij proekt mestorozhdeniya stroitel'nogo peska «Maevskoe» [Technical design of the Mayevskoye building sand deposit], Kazan': ООО «GeoMarkServis», 2014. 75 p.
Литература
1. ГН 2.1.6.2309-07. Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.
2. ГН 2.1.6.3492-17. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений.
3. Григорьев Ю.С., Андреев Д.Н. К вопросу о методике регистрации замедленной флуоресценции хлорофилла при биоиндикации загрязнения воздушной среды на хвойных II Естественные науки. 2012. №2. С. 36-39.
4. Методика определения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от передвижных источников для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферного воздуха. Утв. приказом Минприроды РФ от 27.11.2019 г. №804.
5. Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (за-
Gabdrakhimova V.A., Shagidullin A.R., Shagid-ullin R.R. Existing and prospective levels of vehicular air pollution of the Raifsky part of the Volz-hsko-Kamsky State Natural Biosphere Reserve.
The results of the assessment of atmospheric air pollution in the territories of the Raifsky section of the Volzhsko-Kamsky state natural biosphere reserve adjacent to highways on the current situation and perspective, taking into account the increase in traffic flow at operation of the construction sand deposit "Maevskoe" are presented.
Keywords: biosphere reserve; atmosphere; vehicles; emissions; exhaust gases.
38
РОШМИШРИМШИ!
Информация об авторах
Габдрахимова Виолетта Алмазовна, младший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: violka9641@gmail.com.
Шагидуллин Артур Рифгатович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: Artur.Shagidullin@tatar.ru.
Шагидуллин Рифгат Роальдович, доктор химических наук, директор, Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, 420087, Россия, г. Казань, ул. Даурская, 28, E-mail: Shagidullin_@mail.ru.
Information about the authors
Violetta A. Gabdrakhimova, Junior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: violka9641@gmail.com.
Artur R. Shagidullin, Ph.D. in Physics and Mathematics, Senior Researcher, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: Artur.Shagidullin@tatar.ru.
Rifgat R. Shagidullin, D.Sci. in Chemistry, Director, Research Institute for Problems of Ecology and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences, 28, Daurskaya st., Kazan, 420087, Russia, E-mail: Shagidullin_@mail.ru.
3/2121
33
