ASSESSMENT OF AIR POLLUTION IN THE CITIES OF PERM REGION

Full Text

Введение Загрязнение атмосферного воздуха является одной из самых серьезных экологических проблем современных городов. Оно оказывает вредное влияние на население, способствуя росту заболеваемо-сти и смертности. Воздействие загрязненного воздуха, в том числе посредством сухих и влажных выпадений, причиняет ущерб природной среде: лесам, зеленым насаждениям, водным объектам, поч-вам. В 89% городов России отмечается превышение санитарно-гигиенических нормативов загрязне-ния атмосферного воздуха [24]. Особо актуален выбор приоритетов для защиты благополучия чело-века на основе анализа связей «среда обитания - здоровье», а именно зависимости здоровья населе-ния от техногенного загрязнения воздушного пространства. На человека, проживающего в промышленном районе, потенциально может воздействовать до нескольких сотен химических компонентов [4]. Большое количество исследований показало, что экологически неблагоприятная воздушная среда создает риск развития заболеваний населения, осо-бенно детского, и в первую очередь со стороны органов дыхания [6-10; 15-17; 19; 20; 27; 28; 30-32; 35;37]. Отмечено возрастание вероятности развития аллергического ринита, патологии лимфоидной ткани носоглотки и нарушений пищеварительной системы при аэрогенном воздействии бензола, фе-нола, формальдегида, взвешенных веществ у детей разного возраста [17]. Выявлено истощение по-тенциала иммунной системы у детского населения, проживающего в условиях загрязнения атмо-сферного воздуха алюминием [6; 39] и другими металлами [7]. Установлено, что загрязнение атмо-сферного воздуха (взвешенными веществами, оксидом и диоксидом азота, диоксидом серы) отража-ется, прежде всего, на морфофункциональном состоянии органов дыхания и влияет на частоту воз-никновения различных заболеваний [13; 14; 33]. Доказано обострение хронических нарушений орга-нов дыхания, астмы при высоком уровне оксида серы (IV) [2; 38] и других загрязняющих веществ в воздухе [17]. Установлена зависимость между уровнем заболеваемости органов дыхания и загрязнением ат-мосферы в результате выбросов химических веществ от стационарных и передвижных источников [4; 5; 12; 16]. Учеными описано негативное воздействие загрязнения вредными веществами воздуха на животных, растения, почву. Отмечено токсическое, аллергенное, возможное мутагенное и канцеро-генное действие формальдегида (на примере животных и человека) [9; 17]. При воздействии на рас-тения диоксида серы отмечается появление белесых пятен, некротических полос на листьях, обесцве-чивание хлорофилла, приводящее к пожелтению листьев, снижение продуктивности, замедление ро-ста. SO2 отчасти способствует подкислению почвы [1]. Осаждение вредных химических веществ ат-мосферного воздуха (от транспорта, котельных, работающих на твердом и жидком топливе, при сжи-гании мусора) может приводить к нарушению продуктивных земель [35]. В одной из работ [31] по-казано негативное действие тяжелых металлов, которые попадают в атмосферу из антропогенных ис-точников и загрязняют воду, почву, могут накапливаться в растениях и в организме человека и жи-вотных. Проблема мониторинга состояния воздушного бассейна и охраны здоровья населения промыш-ленных городов, сформированных вокруг крупных градообразующих предприятий, требует особого внимания. Загрязнение атмосферного воздуха является значительным и постоянным фактором воздей-ствия на сердечно-сосудистую, дыхательную, иммунную системы организма человека. В Пермском крае в последние годы наблюдается рост показателя заболеваемости органов дыхания взрослого и детского населения. Ведущее место в структуре первичной заболеваемости взрослого населения в 2018 г. занимали болезни органов дыхания - 34% [25; 26]. На протяжении ряда лет в атмосферном воздухе территорий городов края фиксируются превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ: формальдегида, этилбензола, фенола, диоксида азота, ксилола, хлорида водорода, взвешенных веществ и других опасных компонентов. В г. Перми в 2018 г. отмечены случаи превы-шения ПДК среднесуточных концентраций металлов в атмосфере (марганца, меди, свинца). С каж-дым годом в Пермском крае увеличивается общее количество источников выбросов загрязняющих веществ и число единиц автотранспорта [26]. Основными источниками загрязнения воздушной среды в Пермском крае являются химическая промышленность, добыча топливно-энергетических полезных ископаемых, металлургическая про-мышленность, электроэнергетика, транспорт. В атмосферный воздух от промышленных источников поступает около 360 видов химических веществ, в том числе 30 веществ 1 класса опасности. Выбро-сы предприятий г. Краснокамска и Осенцовского промузла при определенных метеоусловиях накла-дываются на выбросы предприятий г. Перми и приводят к повышению уровня загрязнения воздуха [24]. Принимая во внимание большое количество выбросов вредных веществ в атмосферу, их влия-ние на человека и окружающую среду, рост заболеваемости органов дыхания населения, целью насто-ящего исследования явилась оценка загрязнения воздуха городов Пермского края. Материалы и методы В работе использовались материалы Пермского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, информация из докладов о состоянии и об охране окружающей среды Пермского края в 2012-2018 гг. Сеть мониторинга загрязнения атмосферы в Пермском крае состоит из 14 стан-ций регулярных наблюдений в 4 городах. Контроль осуществляется в 7 пунктах Перми, на 3 станциях Соликамска и на 2 - в Березниках и Губахе [24]. Кроме того мониторинг загрязнения атмосферного воздуха производится на 1 стационарном посту в гг. Краснокамске, Лысьве, Чайковском [24]. Иссле-довалась динамика выбросов распространенных загрязняющих атмосферу веществ от стационарных источников в Пермском крае в 2015-2018 гг. Оценка загрязнения воздуха осуществлялась с использованием критерия комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА), учитывающего несколько примесей, вносящих наибольший вклад в загрязнение атмосферы (в текущем году). Рассчитывается ИЗА по специальной формуле, которая учитывает среднегодовую концентрацию загрязняющего вещества, его среднесуточную предельно допустимую концентрацию и коэффициент, зависящий от степени вредности загрязняющего веще-ства. Проводилось сравнение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источ-ников ряда городов Пермского края (Пермь, Березники, Соликамск, Губаха, Кунгур, Лысьва, Кудым-кар) за период 2008-2018 гг. Результаты и обсуждение Наибольший «вклад» в загрязнение атмосферы Пермского края (82,9% от общей массы выбро-сов) в 2017-2018 гг. внесли предприятия с видом экономической деятельности: «добыча полезных ископаемых», «транспорт и связь» и «обрабатывающие производства». Среди 14 субъектов Приволж-ского федерального округа Российской Федерации Пермский край по уровню антропогенного воз-действия на окружающую среду в 2017-2018 гг. занимал 12 место [24-26]. По материалам Управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Пермскому краю [24-26] наиболее распространенными загрязняющими атмосферу от стационарных источников, являются вещества, выбросы которых за 2015-2018 гг. представлены в таблице 1. Из нее следует, что основной объем выбросов составляют жидкие и газообразные вещества, ведущим ком-понентом в выбросах загрязняющих веществ являются углеводороды, как результат деятельности предприятий трубопроводного транспорта. На втором месте - оксид углерода, образующийся в процессе сжигания различных видов топ-лива. С 2016 по 2018 гг. возросла величина выбросов диоксида серы и летучих органических соеди-нений. Таблица 1 Величина выбросов распространенных загрязняющих атмосферу веществ, отходящих от стационарных источников в Пермском крае в 2015-2018 гг. Загрязняющее вещество Величина выбросов по годам, тыс. т 2015 2016 2017 2018 Всего 298,6 308,9 310,841 292,773 В том числе: твердые вещества 15,4 13,9 14,603 11,665 газообразные и жидкие вещества 283,2 295,0 296,238 292,773 из них: диоксид серы 8,4 8,0 8,917 10,532 оксиды азота 38,9 39,9 44,004 40,277 оксид углерода 67,1 70,3 68,733 67,773 углеводороды (без ЛОС) 113,7 124,8 121,759 105,229 летучие органические соединения (ЛОС) 52,4 49,5 50,390 54,885 прочие 2,7 2,5 2,435 2,412 Рост валового выброса наиболее распространенных загрязняющих веществ в атмосферный воз-дух Пермского края от стационарных источников прослеживается до 2017 г., в 2018 г. произошло его уменьшение (табл. 1). Однако в последние годы наблюдается тенденция увеличения валового выбро-са загрязняющих веществ в атмосферу с 581,9 тыс. т/год в 2014 г. до 658,1 тыс. т/год в 2018 г. при стабильном росте выброса от передвижных источников [25]. Оценка загрязнения воздуха проводилась с использованием критерия комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Этот индекс характеризует уровень длительного, хронического за-грязнения воздуха. В зависимости от полученных значений комплексного ИЗА степень загрязнения оценивается как [25; 26]: «низкая» при ИЗА = 5; «повышенная» - ИЗА = 5-6; «высокая» - ИЗА = 7-13; «очень высокая» - ИЗА ≥ 14. Многими исследователями установлено, что с увеличением уровня ИЗА возрастает количество случаев злокачественных новообразований [1; 4; 11; 18; 34]. В таблице 2 приведены значения ИЗА по 7 промышленным городам Пермского края за период с 2008 по 2018 гг. По результатам таблицы повышенный уровень загрязнения атмосферы имели горо-да Березники, Губаха, Краснокамск, Пермь, Соликамск в 2017 г., в 2018 г. только г. Пермь. В 2016-2018 гг. более «чистыми» городами можно считать Лысьву и Чайковский, более загрязненными - Березники, Соликамск, Пермь, Краснокамск. Сравнительный анализ показал, что самая большая величина критерия комплексного индекса загрязнения атмосферы наблюдалась в г. Соликамске в 2012 г. Наименьшая величина ИЗА отмечена в г. Чайковский в 2009, 2016 гг. В 2012 г. в г. Соликамске степень загрязнения атмосферы была очень высокая, в Березниках - высокая. В г. Перми с 2008 по 2012 гг. уровень загрязнения оценивался как высокий, с 2013 по 2016 гг. степень загрязнения была низкая, затем в 2017 г. и 2018 г. характеризу-ется как повышенная (табл. 2). В г. Губахе наблюдалась повышенная степень загрязнения атмосферного воздуха в пе-риод с 2008 по 2012 гг., в 2013-2018 гг. она характеризуется как низкая (табл. 2). Динамика значений ИЗА за период 2008-2018 гг. в городах Пермского края представ-лена на рисунке 1. До 2013 г. самыми загрязненными городами были Соликамск, Пермь, Бе-резники. За последние 6 лет замечена тенденция к снижению уровня загрязнения воздуха по критерию ИЗА во всех наблюдаемых городах (рис. 1). Таблица 2 Значения ИЗА по городам Пермского края за период 2008-2018 гг. Города Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) по годам 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Березники 6,1 7,0 8,0 6,2 10,6 5,0 4,0 5,0 6,0 5,0 4,0 Губаха 7,1 6,1 6,4 6,0 6,2 4,0 3,8 3,0 4,0 4,8 4,0 Краснокамск 3,9 3,4 5,2 5,3 6,3 5,3 5,3 5,4 5,8 5,2 4,0 Лысьва 4,5 5,5 4,7 3,6 4,5 4,0 4,2 3,9 3,5 4,0 3,5 Пермь 9,6 7,9 8,6 10,0 9,4 4,0 3,2 4,0 4,0 5,0 5,0 Соликамск 10,8 11,4 13,9 8,2 16,0 5,0 4,0 4,0 4,0 5,0 4,0 Чайковский 4,6 2,3 2,9 2,5 2,4 2,7 2,5 2,8 2,3 2,7 2,9 Рис. 1. Изменение ИЗА за период 2008-2018 гг. в городах Пермского края По результатам наблюдений за степенью загрязнения атмосферы в Пермском крае в 2018 г. критерий ИЗА оценивался как повышенный только в г. Перми (самыми загрязненными являются Мо-товилихинский и Ленинский районы), а в гг. Соликамск, Березники, Губаха, Краснокамск, Чайков-ский, Лысьва - как низкий [25]. Возможно, изменения величины критерия комплексного индекса загрязнения атмосферы (уменьшение) в промышленных городах Пермского края связаны с применением наилучших доступ-ных технологий на предприятиях (по производству продукции, по очистке выбросов) и частично с сокращением некоторых технологических линий. В докладах о состоянии и об охране окружающей среды Пермского края в 2016, 2017, 2018 гг. сообщается, что на промышленных предприятиях проводились различные виды воздухоохранных мероприятий по снижению выбросов в атмосферу (работы по совершенствованию технологических процессов, по повышению эффективности действующих очистных установок и др.) [21-26]. В связи с тенденцией роста валового выброса загрязняющих веществ в атмосферный воздух Пермского края нами проводилось сравнение выбросов в атмосферу от стационарных источников в ряде городов. Использовали данные из ежегодных докладов о состоянии и об охране окружающей среды Пермского края [21-26]. В таблице 3 они представлены по 7 городам Пермского края за период 2008-2017 гг. Исследование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников в Пермском крае показало, что наибольшие величины в 2008-2018 гг. характерны для Перми, Березни-ков, Лысьвы, Соликамска, Губахи. Наименьшие показатели выбросов в г. Кудымкаре за 2010-2018 гг. и в г. Кунгуре за 2008-2018 гг. (табл. 3). Изменение величины выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников за 2010-2018 гг. в наблюдаемых городах Пермского края представлено на рисунке 2. Результаты исследования показали, что тенденция роста величины выбросов загрязняю-щих веществ прослеживается к 2018 г. в городах: Пермь, Березники, Лысьва. Уменьшение выбросов к 2018 г. по сравнению с 2010 г. отмечено в гг. Кунгуре и Кудымкаре, а для г. Губахи характерно увеличение показателя к 2018 г. (рис. 2). Таблица 3 Величины выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников ряда городов Пермского края за период 2008-2018 гг. Города Величина выбросов по годам, тыс. т 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Пермь 33,967 34,106 34,466 35,200 35,131 37,218 36,336 38,843 41,292 41,958 40,150 Березники 17,919 16,125 16,682 18,169 17,625 18,411 20,043 19,495 18,754 19,386 19,812 Губаха 7,256 5,585 6,055 6,507 5,058 4,955 6,689 5,826 5,075 4,786 7,825 Кунгур 0,727 0,736 3,365* 3,031* 1,627 1,336 1,594 1,232 1,204 0,919 0,892 Лысьва 14,538 8,195 5,245 11,811 7,435 12,367 10,721 9,767 12,319 9,763 11,787 Соликамск 5,277 4,936 5,644 5,735* 5,811 7,485 6,782 7,453 6,337 6,489 6,420 Кудымкар - - 1,103 0,989 0,269 0,709 0,794 0,804 0,816 0,250 0,283 Примечание: * - величины выбросов указаны с учетом района Рис. 2. Выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников в городах Пермского края за 2010-2018 гг. Мониторинг атмосферного воздуха за период 2014-2018 гг. показал, что в г. Перми средние концентрации взвешенных веществ, диоксида серы, оксида азота, фенола, фторида водорода и тяже-лых металлов (железо, марганец, медь, никель, цинк) повысились. Снизились средние концентрации оксида углерода, диоксида азота, сероводорода, хлорида водорода, аммиака, формальдегида, аромати-ческих углеводородов (бензол, толуол, ксилолы, этилбензол), бенз(а)пирена, тяжелых металлов (сви-нец, хром). В г. Соликамске за этот период средние концентрации взвешенных веществ, хлора, ам-миака, формальдегида, ароматических углеводородов (бензол, толуол, этилбензол, ксилолы) повыси-лись. Снизились концентрации диоксида серы, диоксида азота, оксида азота, хлорида водорода бенз(а)пирена, тяжелых металлов (железо, магний, медь, свинец, хром, цинк). В г. Березники повы-сились показатели взвешенных веществ, фенола, формальдегида, ароматических углеводородов (бен-зол, этилбензол, ксилолы, толуол), тяжелых металлов (никель, кадмий). Снизились концентрации диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота, оксида азота, сероводорода, хлорида водорода, ам-миака, тяжелых металлов (свинец, хром, железо, магний, марганец), бенз(а)пирена [25]. В г. Губаха средние концентрации взвешенных веществ, диоксида азота, оксида азота, фенола, аммиака, формальдегида, бензола, толуола, этилбензола, тяжелых металлов (железо, магний, марга-нец, медь, цинк,) повысились. Снизились средние концентрации диоксида серы, оксида углерода, сероводорода, бенз(а)пирена. В г. Лысьве отмечено снижение концентраций диоксида азота, фторида водорода, но повысились средние годовые концентрации фенола, взвешенных веществ, диоксида серы, оксида углерода. В г. Краснокамске за пятилетний период средние концентрации взвешенных веществ, диоксида серы, диоксида азота повысились, а снизились средние концентрации оксида уг-лерода, сероводорода, фенола, аммиака, формальдегида [25]. Заключение В целом можно заключить, что наибольшую экологическую нагрузку от выбросов стационар-ных источников испытывают города, где сосредоточены крупные промышленные предприятия: Пермь, Березники, Лысьва, Соликамск. При этом в Пермском крае с 2016 по 2018 гг. прослеживается рост выбросов летучих органических соединений и диоксида серы, отходящих от стационарных ис-точников. Степени загрязнения в градации ИЗА «высокая» и «очень высокая» за период с 2013 по 2018 гг. в промышленных городах Пермского края не наблюдались. Основными загрязнителями ат-мосферного воздуха в городах региона, определяющими наибольший вклад в экологический ущерб и риск здоровью населения, являются этилбензол, ксилол, формальдегид, взвешенные вещества, фенол, диоксид азота, оксид углерода, среднегодовые концентрации которых превышают ПДК в 1,5-5 и бо-лее раз. Проведенная оценка загрязнения воздуха городов Пермского края имеет практическое значение для принятия управленческих решений и повышения эффективности планирования природоохран-ных мероприятий на производственных объектах не только в Пермском крае, но и в других регионах Российской Федерации, особенно в экологически неблагополучных. Очищение воздушного бассейна, снижение выбросов промышленных объектов целесообразно осуществлять внедрением в производство более совершенного оборудования и наилучших доступных технологий, применением в технологических процессах нетоксичных или малотоксичных материа-лов, герметизацией технологических агрегатов и коммуникаций. Необходимо обеспечивать промыш-ленные предприятия аппаратурой и установками для газоочистки и рекуперации выбросов. Кроме того, рекомендуется шире внедрять экологически чистые виды транспорта и топлива.

About the authors

Т. А. Meshchurova

Ural Research Institute of Ecology

Ph.D.

References

Supplementary files