Методы изучения загрязнения атмосферного воздуха г. Минска

Оценка качества окружающей среды отражает состояние ее природной  составляющей, включая  естественные природные процессы и явления и антропогенно обусловленные нарушения природной среды, а  также  социально-экономические  условия  жизнедеятельности  населения  с  учетом  уровня  жизни,  экономического  климата,  социально-экологической  обстановки,  в  том  числе  демографической  и  медико-географической.  Особое  внимание уделяется определению физической  величины  воздействия  на  компоненты  окружающей  среды  и оценке  значимости  такого  воздействия.  Наиболее  простым  и  часто применяемым методом  оценки  значимости  является  сравнение  величины  воздействия  с  существующими  нормативами  качества  окружающей среды.

В связи с  расширением региональных исследований и развитием геоинформационных  технологий усиливается внимание к использованию  количественных методов и математического моделирования  как средства  аналитической  обработки  больших массивов  экологической информации, оценивания и территориальной дифференциации. 

Нормирование  качества  окружающей  среды  подразумевает  наложение  граничных  условий (нормативов)  как  на  само  воздействие, так  и  на  факторы  природной  среды  и  отклики  экосистем.  Первоначально были разработаны нормативы  санитарно-гигиенического нормирования, касающегося условий среды обитания человека. Экологическое нормирование учитывает допустимую нагрузку на экосистему, при  которой  отклонение  от  нормального  состояния  системы  не  превышает естественных изменений. 

Нормативы  качества  выражаются  в предельно допустимых  концентрациях (ПДК) вредных веществ, которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияют на здоровье человека  или  состояние  экосистемы.  Нормативы  устанавливаются  и утверждаются  специально  уполномоченными  государственными  органами  в  области  охраны  окружающей природной  среды,  санитарно-эпидемиологического надзора и  совершенствуются по мере  развития науки и техники с учетом международных стандартов. Санитарно-гигиенические и  экологические нормативы не  указывают на источник воздействия и не регулируют его деятельность. Эти требования  отражают  научно-технические  нормативы  предельно  выбросов (ПДВ) и  сбросов (ПДС)  вредных  веществ,  а также технологические,  строительные,  градостроительные  нормы  и  правила,  содержащие требования по охране окружающей природной среды. При условии соблюдения этих нормативов предприятиями региона содержание  любой  примеси  в  воде,  воздухе  и  почве  должно  удовлетворять требованиям санитарно-гигиенического нормирования. 

Оценка качества воздуха имеет исключительно  важное значение как для установления степени влияния хозяйственной деятельности человека на состояние воздушного бассейна, так и для изучения обратного влияния (т.е. влияния качества воздуха на здоровье населения).

 Под качеством атмосферного воздуха понимают  совокупность  свойств  атмосферы,  определяющую  степень воздействия  физических, химических  и биологических факторов  на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом.

Оценку качества атмосферного воздуха в городе Минске производят с учетом международных (табл. 3.1.) и принятых Минздравом Республики Беларусь стандартов – предельно допустимых концентраций (ПДК).

 

Таблица 3.1.

Критерии качества воздуха, принятые в Республике Беларусь

и рекомендованные  ВОЗ (WHO-AQGs), мкг/м³ [24]

 

Вещество	Стандарт ВОЗ			ПДК, Беларусь
	1 год	24 часа	1 час	ПДКс.с.	ПДКм.р.
Азота диоксид	40		200	100	250
Бенз(а)пирен	0,001			0,001
Бензол	25			100	1500
Свинец	0,5			0,3
Серы диоксид	50	125	500(10 мин.)	200	500
Сумма взвешенных веществ (пыль)	90	120		150	500
Углерода оксид, мг/м3		10(8ч.)	60 (30 мин.)	3	5

 

ПДК в воздухе рабочей зоны (ПДК_р.з.) - концентрация, которая при ежедневной работе  в течение 8  часов или при другой продолжительности,  но  не  более  41  часа  в  неделю,  на  протяжении  всего  рабочего стажа  не  должна  вызывать  заболевания  или отклонения  в состоянии здоровья.

ПДК максимально  разовая (ПДК_м.р.) - концентрация вредного вещества  в  воздухе  населенных мест,  не  вызывающая  при  вдыхании  в течение 20 минут рефлекторных реакций в организме человека. Понятие  ПДК_м.р.  используется  при установлении  предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ. 

ПДК среднесуточная (ПДК_с.с.) - концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом вдыхании.  Величина  ПДК_с.с.  выступает в качестве «эталона» для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне. 

Оценку загрязнения  атмосферного воздуха города проводят по отдельным контролируемым ингредиентам либо с помощью интегральных показателей, рассчитываемых по совокупности концентраций приоритетных загрязняющих веществ.

Наиболее часто используют комплексный показатель -  индекс  загрязнения  атмосферы (ИЗА), при расчете которого учитывают  отношение   среднегодовых концентраций различных веществ  к ПДК, а также коэффициент изотоксичности примесей: 

 

ИЗА = ∑ С_n / ПДК_n,      [24]    

 

где С_n – концентрация загрязняющего вещества в воздухе; ПДК_n – его предельно допустимая концентрация.

В  городах  для  сопоставления  данных  о  загрязненности несколькими  веществами  атмосферного  воздуха  комплексные  ИЗА  должны быть  рассчитаны для одинакового количества примесей. В Беларуси ИЗА рассчитывают по пяти приоритетным веществам.  Список приоритетных поллютантов определяют для каждого города индивидуально по наибольшим величинам отношений концентраций примесей к их ПДК.

Для Минска ИЗА  рассчитывается для следующих веществ:

• оксида углерода;
• диоксида азота;
• формальдегида;
• фенола;
• аммиака.

Динамика ИЗА  г. Минск характеризуется неустойчивостью (рис. 3.1.). В соответствии с существующими методами оценки среднегодового уровня, загрязнение считается низким, если ИЗА ниже 5, повышенным – при ИЗА от 5 до 6, высоким – при ИЗА от 7 до 13 и очень высоким – при ИЗА, равном или более 14[17].

 

Рис. 3.1.Динамика показателей ИЗА г. Минска для 1996-2005 гг.[42]

 

Следует  отметить,  что  в целом по Минску повторяемость проб с концентрациями  специфических загрязняющих  веществ в 2008 г.была  ниже  1%. Однако  имели место четко выраженные  сезонные  изменения содержания  в воздухе аммиака и формальдегида: с наступлением  теплого  периода  количество проб с концентрациями выше максимально разовой  ПДК  существенно  увеличивалось рис. 3.2.[43].

Рис. 3.2. Количество проб с концентрациями аммиака и формальдегида выше максимально разовых ПДК, г. Минск[41]

 

Оценка  изменения  среднегодовых  концентраций    за  период  2004-2008  гг. За  последние 5 лет уровень  загрязнения воздуха диоксидом азота понизился на 23%, оксидом углерода – на 38%. Сохраняется  стабильно низким содержание в воздухе диоксида серы. Тенденция  изменения  среднегодовых  концентраций формальдегида неустойчива, однако по сравнению с 2006 г. уровень загрязнения воздуха этим веществом уменьшилсяв 1,4 раза. По данным мониторинга прослеживается  некоторый  рост  среднегодовых концентраций фенола и  аммиака  (рис. 3.3).

 

 

Рис. 3.3. Изменение среднегодовых концентраций загрязняющих веществ в г. Минск за период 2004-2008гг.[41]

 

Гигиеническую оценку степени загрязнения атмосферного воздуха проводят по показателям  его опасности для здоровья населения как на основании инструментальных наблюдений на станциях мониторинга, так и по данным расчетного моделирования.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Качество атмосферного воздуха является важнейшей характеристикой экологического состояния  любого города. Высокая техногенная нагрузка на окружающую среду города Минска обусловлена прежде всего высоким уровнем концентрации различных видов производства (машиностроения и металлообработки, электроники, деревообработки, строительства, легкой и пищевой промышленности) и развитой сетью железнодорожного и автомобильного транспорта.

Функционирование этих производственных комплексов обусловливает поступление значительного количества загрязняющих веществ в воздушный бассейн города, что отрицательно влияет как на состояние природной среды, так и на здоровье населения в общенациональном масштабе.

Проанализировав существующие методические подходы  к проблеме изучения загрязнения  атмосферного воздуха в городах, нами  предлагается следующая методика.

Для выявления степени воздействия хозяйственной деятельности человека на окружающую среду (а именно воздушный бассейн города Минска) и здоровье населения, предлагаются такие показатели, как

• количество промышленных предприятий (стационарных источников загрязнения) и объем выбросов, поступающих от них;
• количество транспортных средств (передвижных источников);
• площадь зеленых насаждений.

В результате ранжирования административных районов города по выбранным показателям выделяются районы с допустимой, слабой, умеренной и сильной степенями экологической нагрузки. Результаты по всем трем выбранным критериям сводятся воедино (для каждого района выставляется балл «экологической защищенности» от 1 до 10). Также следует отметить, что в данной методике могут учитываться и другие условия для накопления и рассеивания примесей (например количество атмосферных осадков). Для отображения результатов исследования применяются методы картограммы или картодиаграммы.

Данный этап завершается разработкой рекомендаций по оптимизации территориальной структуры города[38], прогноза ожидаемых изменений геоэкологической ситуации на ближайшее будущее.

В настоящее  время при анализе структуры  и составлении прогноза загрязнения  воздуха на территории городов используют различные методы и подходы – физические, расчетно-аналитические, геохимические, биологические, а также методы моделирования, на основе которых проводят интегральную оценку качества воздуха и степени экологического риска.

В общей структуре выбросов за 2008 год в г. Минске преобладают: оксид углерода — 64,3%,углеводороды и ЛОС — 19,9%, оксиды азота — 9,8% и твердые вещества — 3,6%[44]. Суммарный объем выбросов от стационарных и мобильных источников в 2008 г. составил 247,4 тыс.т. Из них 210,0 тыс.т. или 84,9% обусловлены работой автотранспорта и других мобильных источников. На долю стационарных источников пришлось 37,4 тыс.т. или 15,1% от суммарных выбросов.

Распределение выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников в атмосферу по территории города неравномерно. Наибольшая эмиссия характерна для Фрунзенского (11,35 тыс. т), Партизанского (9,64 тыс. т) и Заводского (7,66 тыс. т) районов, на долю которых приходится около 80% от общего загрязнения. Среди объектов энергетики по объемам выбросов выделяются ТЭЦ-4 и ТЭЦ-3, а среди промышленных предприятий — тракторный завод, автомобильный завод и завод отопительного оборудования.

Транспорт, в первую очередь автомобильный, является крупнейшим источником загрязнения воздушной среды в Минске. Основными веществами, содержащимися в выбросах, являются оксид углерода, оксиды азота, твердые вещества (сажа) и летучие органические соединения.

Оценка качества воздуха имеет исключительно  важное значение как для установления степени влияния хозяйственной  деятельности человека на состояние  воздушного бассейна, так и для изучения обратного влияния (т.е. влияния качества воздуха на здоровье населения).

Наиболее часто для оценки качества воздуха пользуются нормативами ПДК. Также используют комплексный показатель -  индекс  загрязнения  атмосферы (ИЗА), которого в Беларуси рассчитывают по пяти приоритетным веществам. Для Минска ИЗА рассчитывается для следующих веществ: оксида углерода, диоксида азота, формальдегида, фенола, аммиака.

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Витченко А.Н. Геоэкология.-Курс лекций.-Мн.: БГУ, 2002.-101с.

2. Витченко А.Н., Телеш И.А. Методика геоэкологической оценки комфортности климата городов/А.Н. Витченко// Вестник БГУ.-2007.-№2.-с.99-104.

3. Галай Е.И. Пространственная изменчивость загрязнения атмосферного воздуха Гомельской области выбросами стационарных источников //Региональные проблемы экологии : пути решения : Материалы IV междунар. эколог, симпозиума, Новополок, 21 — 23 ноября 2007 г. : в 3 т. / Полоц. гос. ун-т; отв. за вып. В.К. Липский. - Новополоцк, 2007.-1 т.-316с.