The formation of technogenic loads and chemical pollution of atmospheric air in modern conditions of development of productive forces in Krasnoyarsk region

Full Text

В настоящее время антропогенное загрязнение атмосферного воздуха урбанизированных территорий является одной из наиболее значимых гигиенических проблем в Российской Федерации [1, 2]. Формирование крупных промышленно-индустриальных центров приводит к существенному увеличению уровня антропогенной нагрузки на окружающую среду и здоровье населения [3]. При этом существенное влияние на формирование уровней загрязнения атмосферного воздуха городских агломераций оказывает повторяемости отдельных неблагоприятных метеорологических условий и конкретные планировочные решения урбанизированной территории [4, 5, 6].

Таким образом, изучение особенностей формирования техногенных нагрузок и химического загрязнения атмосферного воздуха в современных условиях развития крупного индустриального центра является актуальной гигиенической задачей.

Цель исследования: изучить влияние планировочных решений на формирование качества атмосферного воздуха урбанизированных территорий в условиях климато-метеорологических особенностей Красноярского края.

Материалы и методы

Изучение мощности выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха в городах - промышленных центрах Красноярского края проводилось по данным отчетных форм 2ТП-Воздух и результатам инвентаризации выбросов промышленных предприятий. Рассчитывались объемы воздуха, необходимые для разбавления мощности выбросов до ПДК. Методом регрессионного анализа проведено изучение связи индекса загрязнения атмосферного воздуха и показателей антропотехно-генной нагрузки на атмосферный воздух. Проведено изучения качества атмосферного воздуха на селитебных территориях, расположенных с наветренной и подветренной стороны относительно источников загрязнения атмосферного воздуха по данным объективного контроля при различных метеорологических условиях.

Для статистической обработки результатов исследования использовались методы регрессионного, корреляционного анализа, рассчитывались средние показатели и их ошибки. Достоверность различия оценивалась по критерию t и ошибке коэффициента корреляции.

Результаты и их обсуждение

Технико-экономические и социальноэкономические решения по размещению и развитию производственных сил в Красноярском крае были ориентированы на чрезмерное сосредоточение в городах промышленных объектов. Как следствие, в промышленных городах края (Красноярск, Норильск, Ачинск, Канск, Минусинск, Лесоси-бирск, Назарово, Шарыпово и др.) сформировались значительные по мощности выбросы в атмосферу диоксида серы, оксидов азота, углерода монооксида, серной кислоты, фторидов, алюминия оксида, нафталина, пыли и других веществ (табл. 1).

Таблица 1. Мощности выбросов основных вредных веществ в атмосферу в промышленных городах Красноярского края

Наибольшая техногенная нагрузка на атмосферный воздух формируется в промышленных городах, где на 1 га площади выбрасывается 4162 кг/год вредных веществ. Выделим особенности формирования антропотехногенных нагрузок вредными веществами в отдельных индустриальных городах края. Наибольшие мощности выбросов вредных веществ на 1 га городских территорий и объемы воздуха, необходимые для разбавления выбросов до ПДК, отмечаются в городах Норильске, Красноярске, Ачинске и Назарово, где сосредоточены предприятия цветной металлургии, нефтехимии, черной металлургии и теплоэнергетики (табл. 2).

Таблица 2. Показатели антропотехногенной нагрузки на атмосферу в промышленных городах Красноярского края

В промышленных городах Красноярского края установлены прямые сильные связи, описываемые уравнениями линейной регрессии, между величиной интегрального показателя загрязнения атмосферы (ИЗА) с одной стороны, и мощностью выбросов в атмосферу на 1 км²городских территорий, объемом воздуха, необходимого для разбавления мощности выбросов на 1 га территории до ПДК, - с другой стороны (табл. 3). Следовательно, технико-экономические и социально-экономические решения, при которых в городах Красноярского края были сосредоточены энергоемкие и высокоотходные предприятия цветной и черной металлургии, угольной, теплоэнергетической, нефтехимической и химической промышленности, определили высокие антропотех-ногенные нагрузки химическими веществами на атмосферный воздух, обусловливающие в свою очередь увеличение значений его интегральных показателей загрязнения.

Таблица 3. Связи индекса загрязнения атмосферного воздуха (ИЗА) и показателей антропотехногенной нагрузки на атмосферный воздух в промышленных городах Красноярского края

Гигиеническая оценка планировочных решений в индустриальных городах, принятых и реализованных в природноклиматических условиях Красноярского края показала, что в среднем по краю на 22,4% городских территорий фиксируются концентрации атмосферных поллютантов, превышающие ПДК. При этом в этих городах постоянно проживают от 11,4% до 19,6 % населения края (табл. 4). В природноклиматических условиях Красноярского края нельзя признать рациональными планировочные решения промышленных городов, при которых в течение года от 24,3% до 40,7% селитебных территорий находятся подветренно по отношению к предприятиям - источникам загрязнения атмосферы.

Таблица 4. Характеристика планировочных решений промышленных городов Красноярского края, имеющих отношение к формированию загрязнений атмосферного воздуха

На участках жилых зон, расположенных подветренно по отношению к промышленным предприятиям, концентрации в атмосферном воздухе больше чем при наветренном положении: диоксида серы - в 2,8 раза, диоксида азота -в 2,7 раза, гидрофторида - в 3,7 раза, сероуглерода - в 2,7 раза, взвешенных веществ - в 2,1 раза, алюминия - в 4,8 раза, аммиака - в 3,1 раза (рис. 1). Природноклиматические условия определяют само-очищающую способность атмосферного воздуха от загрязнений, режим поступления ксенобиотиков в почву и возможность использования рациональных планировочных решений по размещению предприятий и жилых зон. В следствие повторение штилей в течении 10-12% времени года и систематических приземных инверсий температуры воздуха в южной и центральных частях Красноярского края самоочищающая способность воздуха промышленных городов оказывается недостаточной и не обеспечивает содержание вредных веществ в пределах гигиенических норм.

Рис. 1. Концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе территорий, находящихся на наветренной стороне (н) и подветренно (п) по отношению к источникам выбросов в атмосферу

Так, если при метеорологических условиях, способствующих рассеиванию выбросов, доля проб вредных веществ выше ПДК_МР находится в пределах 0,4-8,9%, в том числе выше 5,0 ПДК_МР - 0-1,2%, то при неблагоприятных метеорологических условиях для рассеивания выбросов эти показатели находятся в пределах соответственно 1,9-69,3 % и 0,3-8,1% (табл. 5).

Таблица 5. Загрязнение атмосферного воздуха при различных метеорологических условиях

Средние концентрации вредных веществ при неблагоприятных для рассеивания выбросов метеорологических условиях увеличиваются в атмосферном воздухе в 2 - 7,5 раз, при этом вероятность обнаружения концентраций выше ПДКМР в атмосферном воздухе в 1,6 раза больше, чем при метеорологических условиях, способствующих их рассеиванию.

Исследование показало, что антропогенная нагрузка, обусловленная выбросами стационарных источников, в городах Красноярского края существенно превышает аналогичные показатели на урбанизированных территориях Центрального, Южного, Приволжского федеральных округов [7]. Значительная эмиссия загрязняющих веществ предъявляет особые требования к условиям рассеивания и свидетельствует о необходимости существенных объемов воздуха, для разбавления выбросов стационарных источников до ПДК. Выявленные в результате регрессионного анализа линейные зависимости индекса загрязнения атмосферного воздуха от мощности выбросов в атмосферу урбанизированных территорий и объемов воздуха, необходимых для разбавления мощности выбросов до ПДК, подтвержденные и сильными прямыми корреляционными связями свидетельствует об определяющей роли стационарных источников в формировании качества атмосферного воздуха промышленных городов. В этих условиях особое значение приобретают рациональные планировочные решения, способствующие более эффективному рассеиванию выбросов. Однако наши исследования показали, что в среднем на одной пятой городских территорий, в результате нерациональных планировочных решений, создаются условия способствующие формированию более высоких концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе (в 2,1-4,8 раза) отдельными загрязняющими веществами. Ситуация усугубляется климатическими особенностями региона, характеризующимися значительной повторяемостью метеорологических условий, неблагоприятных для рассеивания поллютантов, во время которых регистрируются превышения ПДК_МР по отдельным загрязняющим веществам в 1,9-69,3% проб.

Таким образом, в промышленных центрах Красноярского края формируется комплекс условий, способствующий формированию высоких уровней загрязнения атмосферного воздуха, что приводит к существенному увеличению техногенных нагрузок и химического загрязнения атмосферного воздуха, уровня антропогенной нагрузки на окружающую среду и здоровье населения [3].

Выводы

1. Наибольшие уровни техногенной нагрузки на атмосферный воздух отмечаются в городах Норильске, Красноярске, Ачинске и Назарово и обусловлены предприятиями цветной металлургии, нефтехимии, черной металлургии и теплоэнергетики.
2. В промышленных городах Красноярского края установлены прямые сильные связи, между величиной интегрального показателя загрязнения атмосферы (ИЗА) с одной стороны мощностью выбросов в атмосферу и объемом воздуха, необходимого для разбавления выбросов на единицу площади городских территорий до нормативных показателей - с другой стороны.
3. На одной пятой площади городов Красноярского края реализованы планировочные решения, способствующие формированию ненормативных уровней загрязнения атмосферного воздуха селитебных территорий.
4. В южной и центральных частях Красноярского края самоочищающая способность воздуха промышленных городов оказывается недостаточной и не обеспечивает содержание вредных веществ в пределах гигиенических норм

Конфликт интересов отсутствует.

References

Supplementary files