CC BY
1
УДК 504
DOI: 10.24412/1728-323X-2024-5-53-56
УРБОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗОНИРОВАНИЕ АЭРОТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ В КРУПНОМ ПРОМЫШЛЕННОМ ЦЕНТРЕ
В. А. Седых, к. г. н., ведущий инженер (эколог), ОБУ«Центр экологических проектов», [email protected], г. Липецк, Россия,
Л. Н. Беляева, к. г. н, доцент, Липецкий государственный педагогический университет имени П. П. Семенова-Тян-Шанского, г. Липецк, Россия,
Д. С. Климов, к. г. н, доцент, Липецкий государственный педагогический университет имени П. П. Семенова-Тян-Шанского, г. Липецк, Россия,
Е. Ю. Меркурьева, к. г. н., доцент, Липецкий государственный педагогический университет имени П. П. Семенова-Тян-Шанского, г. Липецк, Россия
Аннотация. В настоящей статье представлены результаты оценки и пространственного зонирования аэротехногенного загрязнения города Липецка. Для решения указанных задач были использованы результаты натурных измерений и фондовых данных по следующим загрязнителям: CO, NO2, SO2, H2S, фенол и формальдегид. Комплексная оценка загрязнения воздушной среды позволила выявить зоны высокого воздействия, которыми являются левобережное промышленное ядро и центральные районы правобережной части города. Также оценен покомпонентный вклад загрязнителей в общее аэротехногенное воздействие в зависимости от территории. Зафиксировано, что для левобережной части города наибольшую роль играют сероводород и формальдегид, для правобережной — фенол и формальдегид.
Abstract. The paper presents the results of the assessment and spatial zoning of airborne industrial pollution in Lipetsk. To solve the above problems, the results of full-scale measurements and stock data on the following pollutants were used: CO, NO2, SO2, H2S, phenol and formaldehyde. A comprehensive assessment of air pollution allowed us to identify high-impact zones, which are the left-bank industrial core and the central areas of the right-bank part of the city. The component-by-component contribution of pollutants to the overall airborne industrial impact was also assessed depending on the territory. It was recorded that for the left-bank part of the city, hydrogen sulfide and formaldehyde play the greatest role, and for the right-bank part, phenol and formaldehyde do.
Ключевые слова: загрязнение воздуха, экологическое зонирование, промышленный центр, геоэкологическая оценка, атмосферный воздух.
Keywords: air pollution, ecological zoning, industrial center, geo-ecological assessment, atmospheric air.
Введение. Современный этап развития общества характеризуется интенсивным промышленным, производственным и технологическим факторами, оказывающие непосредственное воздействие на состояние окружающей среды. Одним из важнейших экологических вопросов является техногенное загрязнение воздушной среды, обусловленное промышленной эмиссией предприятий и воздействием автотранспорта. Наибольшую актуальность данная проблема приобретает в урбанизированных системах в условиях высокой концентрации промышленности и населения на сравнительно небольшой территории, при этом основной экологический фокус смещается в крупные промышленные центры, где интенсивность выбросов максимальна. Характер и многофакторность воздействия атмосферного загрязнения и его влияния на природные компоненты и человека рассматриваются многими отечественными учеными [1—4], где отмечается важность и приоритет данной проблемы.
Целью исследования является комплексная пространственная геоэкологическая оценка состояния воздушной среды и выявление экологических зон повышенного аэротехногенного загрязнения крупного промышленного центра.
Модели и методы. В качестве объекта выбран и исследован город Липецк — крупный центр ме-
таллургической промышленности Центрального Черноземья. На территории города расположен один из крупнейших в Российской Федерации металлургических комбинатов полного цикла — «Новолипецкий металлургический комбинат» (далее — НЛМК), имеющий локализацию в левобережной части города, общая валовая эмиссия которого составляет порядка 260 тыс. т в год (около 95 % выбросов стационарных источников города) [5]. Помимо НЛМК, промышленность города представлена предприятиями химической, машиностроительной промышленности, производством строительных материалов, крупными объектами энергетики и ЖКХ. Также одним из источников загрязнения является растущий парк автомобильного транспорта.
Для оценки состояния воздушной среды города нами были проведены натурные измерения концентраций загрязняющих веществ в приземном слое атмосферного воздуха с использованием переносного газоанализатора ГАНК-4 (А), который позволяет фиксировать максимально разовые значения загрязнителей (ПДКм.р). В ходе натурных измерений нами было проанализированы следующие вещества: оксид углерода (СО), диоксид азота (N02), диоксид серы ^02), фенол и формальдегид. Измерения производились в период 2020—2022 гг. в разные сезоны г ода (вес-
Рис. 1. Локализация точек натурных измерений и ПНЗ
на, лето, осень, зима) на 61-й мониторинговой точке в соответствии с «Руководством по контролю загрязнения атмосферы» [6]. Кроме того, в исследовании были использованы фондовые данные Липецкого центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за период 2018—2022 гг. на пяти стационарных постах наблюдения за атмосферой (ПНЗ) — № 2, 3, 4, 6, 8 — по всем вышеуказанным поллютантам плюс сероводород (^). Точки натурных измерений и ПНЗ представлены на рисунке 1.
После проведения натурных измерений и анализа фондовых данных была составлена сводная база концентраций за весь период исследования. Оценка загрязнения атмосферного воздуха осуществлялась покомпонентно, а затем был произведен расчет комплексного показателя техногенного загрязнения (Катм) с учетом всех шести исследуемых веществ, который осуществлялся по формуле, предложенной К. А. Буштуевой [4] (1):
Катм = (СМ • ПДК С1 + С2/Щ • ПДК С2 + + ... + Сп/• ПДК Сп), (1)
где Катм — интегральный индекс загрязнения атмосферы; С1...п — концентрация поллютантов в
атмосферном воздухе; ЦДК^^ — предельно допустимые концентрации вещества в атмосферном воздухе; N — коэффициент, величина которого зависит от класса опасности вещества и равна: для I класса — 1, для II класса — 1,5, для III класса — 2, для IV класса — 4.
Для оценки вклада каждого исследуемого вещества в общий уровень загрязнения был рассчитан коэффициент линейной корреляции между комплексным показателем загрязнения (Хатм) и отдельными поллютантами.
Картографический материал был создан с использованием геоинформационной системы QGis 3.10.
Результаты и обсуждение. Проведенное исследование позволило выделить основные зоны аэротехногенного загрязнения в городе Липецке. Полученные расчетные данные (^атм) показали, что значения коэффициента загрязнения атмосферы находятся в пределах от 0,40 до 4,10 (рис. 2).
Наибольшие значения коэффициента загрязнения атмосферы наблюдаются в левобережном промышленном районе города, на территориях, прилегающих к металлургическому комбинату с юго-запада (Тракторный район) и севера (пр-т Мира, ул. 9 мая), а также к востоку (ул. Пе-
Показатель загрязнения атмосферы
□ 0, 51—1,5 1,51-2,5 2,51—3,5
— Границы города
Рис. 2. Зоны аэротехногенного загрязнения в городе Липецке
редельческая). Такие значения получены для точек № 31 (2), 36 (2,15), 37 (4,1), 41 (3,5), 42 (3,1), 43 (3,65), 44 (2,65), 45 (2,55), 46 (2). Для правобережной части города повышенные значения коэффициента загрязнения атмосферы характерны для крупных узлов уличнодорожной сети: точки № 24 (2,53 — р-н Автовокзала), 51 (2,45 — перекресток «Кольцо трубного завода»), 55 (2,62 — р-н железнодорожного вокзала).
Наименьшими значениями коэффициента загрязнения атмосферы (менее 0,5) характеризуются западные и северные районы города, удаленные от крупных стационарных источников загряз -нения и крупных транспортных автомагистралей.
Разные районы города (правобережный и левобережный) в связи с особенностями размещения и влияния основных источников загрязнения атмосферы отличаются и различной степенью воздействия отдельных поллютантов на общее загрязнение. Для выявления преобладающей роли каждого компонента в озвученных выше районах города нами был проведен корреляционный анализ между коэффициентом загрязнения атмосферы (Катм) и исследуемыми поллютантами (данные представлены в таблице).
Для всей территории города наибольшую значимость в загрязнение атмосферы вносят сероводород (г = 0,78), формальдегид (г = 0,70), оксид углерода (г = 0,69) и фенол (г = 0,67). Для левобережного промышленного района, где располагается главное промышленное ядро города (НЛМК), явную преобладающую роль в загрязнении атмосферы играют сероводород (г = 0,79) и формальдегид (г = 0,77). Данный факт объясняет -
Таблица
Степень корреляционных связей (%) между коэффициентом загрязнения атмосферы и отдельными загрязнителями
Показатель ГО NO2 SO2 Фенол Формальдегид H2S
Коэффициент загрязнения атмосферы (ХатМ) Левобережный район 0,38 | 0,62 | 0,33 | 0,67 | 0,77 | 0,79 Правобережный район 0,64 | 0,65 | 0,21 | 0,85 | 0,75 | 0,48 Город в целом 0,69 | 0,57 | 0,38 | 0,67 | 0,70 | 0,78
ся наличием источников эмиссии сероводорода в городе, таких как шлакопереработка, доменное производство и городская станция аэрации. В правобережном районе значение сероводорода снижается, ведущую роль в загрязнении здесь играют фенол (г = 0,85) и формальдегид (г = 0,77), основными источниками которых в этой части города является городской автотранспорт.
Заключение. Таким образом, оценка аэротехногенного загрязнения воздушной среды на территории города Липецка показывает, что основную нагрузку на состояние воздушной среды оказывают специфические вещества (формальдегид, фенол, сероводород). Несмотря на небольшие объемы выбросов этих поллютантов, их присутс-
твие в атмосфере города оказывает наибольшее воздействие на общее загрязнение.
В пространственном аспекте можно выделить основные районы города, наиболее подверженные аэротехногенному загрязнению. Такими территориями являются левобережные районы (Тракторный и район НЛМК), непосредственно прилегающие к «Новолипецкому металлургическому комбинату». Кроме того, загрязненными являются районы, прилегающие к основным участкам дорожной сети с интенсивным трафиком, где часто образуются автомобильные заторы. Такими участками являются перекресток «Кольцо трубного завода», пр-т Победы, пл. Победы, пр-т Мира, ул. Циолковского, ул. Папина.
Библиографический список
1. Безуглая Э. Ю. Воздух городов и его изменение / Э. Ю. Безуглая, И. В. Смирнова. — СПб.: Астерион, 2008. — 254 с.
2. Ивашкина И. В. Урбоэкодиагностика и сбалансированное развитие Москвы: монография / И. В. Ивашкина, Б. И. Ко-чуров. — М.: ИНФРА-М, 2017. — 203 с.
3. Кебалова Л. А. Экологическая оценка состояния атмосферного воздуха города Владикавказ // Географический вестник. — 2017. — № 3 (42). — С. 71—77.
4. Куролап С. А. Интегральная экологическая оценка состояния городской среды / С. А. Куролап, О. В. Клепиков, П. М. Виноградов, Т. И. Прожорина и др. — Воронеж: изд-во «Цифровая полиграфия», 2015. — 235 с.
5. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения Липецкой области в 2019 году / Государственный доклад. — Липецк, 2020. — 227 с.
6. Руководство по контролю загрязнения атмосферы (РД 52.04.186—89). — М., 1991. — 694 с.
7. Седых В. А. Загрязнение воздушной среды формальдегидом и оценка риска канцерогенных эффектов / В. А. Седых, С. А. Куролап, Л. Н. Беляева, Г. И. Мазуров, А. Т. Козлов, В. П. Закусилов // Теоретическая и прикладная экология. — 2023. — № 2. — С. 73—79.
URBO-ECOLOGICAL ZONING OF AERO-TECHNOGENIC POLLUTION IN A LARGE INDUSTRIAL CENTRE
V. A. Sedykh, Ph. D. (Geography), Head Engineer-Ecologist, RBI "Centre for environmental projects, [email protected], Lipetsk, Russia,
L. N. Belyaeva, Ph. D. (Geography), Associate Professor, P. P. Semenov-Tyan-Shansky Lipetsk State Pedagogical University, [email protected], Lipetsk, Russia,
D. S. Klimov, Ph. D. (Geography), Associate Professor, P. P. Semenov-Tyan-Shansky Lipetsk State Pedagogical University, [email protected], Lipetsk, Russia,
E. Yu. Merkuryeva, Ph. D. (Geography), Associate Professor, P. P. Semenov-Tyan-Shansky Lipetsk State Pedagogical University, Lipetsk, Russia
Reference
1. Bezuglaya E. Yu. Vozduh gorodov i ego izmenenie. SPb., Asterion. [Urban air and its changes]. 2008. 254 p. [in Russian].
2. Ivashkina I. V. Urboekodiagnostika i sbalansirovannoe razvitie Moskvy: monografiya, [Urbanecodiagnostics and balanced development of Moscow]. Moscow, INFRA-M. 2017. 203 p. [in Russian].
3. Kebalova L. A. Ekologicheskaya ocenka sostoyaniya atmosfernogo vozduha goroda Vladikavkaz. [Environmental assessment of the state of atmospheric air in the city of Vladikavkaz]. Geograficheskij vestnik. 2017. No. 3 (42). P. 71—77 [in Russian].
4. Kurolap S. A., Klepikov O. V., Vinogradov P. M., Prozhorina T. I. Integral'naya ekologicheskaya ocenka sostoyaniya gorod-skoj sredy. [Integrated environmental assessment of the state of the urban environment]. Voronezh, izd-vo "Cifrovaya poli-grafiya". 2015. 235 p. [in Russian].
5. O sostoyanii sanitarno-epidemiologicheskogo blagopoluchiya naseleniya Lipeckoj oblasti v 2019 godu. Gosudarstvennyj dok-lad. [On the state of sanitary and epidemiological well-being of the population of the Lipetsk Region in 2019. State report]. Lipetsk, 2020. 227 p. [in Russian].
6. Rukovodstvo po kontrolyu zagryazneniya atmosfery (RD 52.04.186—89). [Air Pollution Control Guide]. Moscow. 1991. 694 p. [in Russian].
7. Sedykh V. A. Kurolap S. A., Belyaeva L. N., Mazurov G. I., Kozlov A. T., Zakusilov V. P. Zagryaznenie vozdushnoj sredy formal'degidom i ocenka riska kancerogennyh effektov. [Air pollution with formaldehyde and risk assessment of carcinogenic effects]. Teoreticheskaya iprikladnaya ekologiya. 2023. No. 2. P. 73—79 [in Russian].
