Экологический мониторинг снежного покрова в окрестностях предприятия топливно-энергетического комплекса
Автор: Шайхутдинова А.А., Маркова О.С.
Журнал: Вестник Нижневартовского государственного университета @vestnik-nvsu
Рубрика: Экология и природопользование
Статья в выпуске: 1, 2017 года.
Бесплатный доступ
Промышленность является наиболее существенным источником загрязнения природной среды. При чем основой развития всех отраслей промышленного производства является топливно-энергетический комплекс. Предприятия топливно-энергетического комплекса оказывают значительное техногенное воздействие на природные комплексы. В качестве объекта исследования было выбрано предприятие топливно-энергетического комплекса Сакмарская ТЭЦ (г. Оренбург). В работе проведен анализ приоритетных загрязняющих веществ по массе и токсичности, определено значение категории опасности предприятия. Проведен химический анализ на содержание в отобранных пробах снега вредных веществ с помощью титриметрического, фотоколориметрического и гравиметрического методов. Выявлено содержание в пробах хлорид-ионов, ионов кальция, магния, карбонат- и гидрокарбонат-ионов, сульфид- и гидросульфид-ионов, ионов цинка, железа, меди, аммония, сульфат-ионов и взвешенных веществ. Оценку качества территорий, прилегающих к стационарным источникам загрязнения можно проводить по коэффициенту концентрации загрязняющего вещества как отношение концентрации загрязняющих веществ в исследуемой точке к фоновой концентрации...
Концентрация загрязняющего вещества, коэффициент концентрации, показатель химического загрязнения осадков, суммарная экологическая нагрузка
Короткий адрес: https://sciup.org/14116971
IDR: 14116971
Текст научной статьи Экологический мониторинг снежного покрова в окрестностях предприятия топливно-энергетического комплекса
Предприятия топливно-энергетического комплекса принадлежат числу наиболее интенсивно воздействующих на окружающую природную среду. Они являются источником неизбежного риска для людей и природной среды (Шайхутдинова 2013: 14).
Одним из предприятий топливно-энергетического комплекса является Сакмарская ТЭЦ, которая входит в состав филиала «Оренбургский» ПАО «Т Плюс».
Сакмарская ТЭЦ в качестве основного топлива использует природный газ, а в качестве резервного - масло и мазут. Предприятие обеспечивает тепло- и электроснабжение жилищнокоммунального сектора и производственного комплекса города Оренбурга и располагается на северной окраине города, подробное описание технических характеристик всех объектов и мест их расположения приведены на официальном сайте Сакмарской ТЭЦ.
Согласно данным, представленным в рабочем документе «Программа и данным по испытаниям котельного цеха Сакмарской ТЭЦ», основное производство Сакмарской ТЭЦ представлено котлотурбинным, электрическим и химическим цехами, мазутным хозяйством и цехом тепловой автоматики и измерений.
Значительное количество загрязняющих веществ образуется в котлотурбинном цеху в результате сжигания топлива в котлоагрегатах. Эти выбросы являются организованными и поступают в атмосферу через дымовую трубу высотой 180 м. К неорганизованным источникам выбросов загрязняющих веществ относятся склад с резервуарами хранения мазута, склад хранения извести, маслоочистительная станция и участки мелкого ремонта оборудования (металлорежущий инструмент, станки, сварочные посты).
По данным проекта ПДВ и 2ТП-воздух за 2015 г. на предприятии образовалось 11054,17 т загрязняющих веществ. На долю организованных выбросов приходится 99,967%, следовательно, неорганизованные выбросы составляют 0,033%. Перечень основных загрязняющих веществ представлен в таблице 1.
Таблица 1
Ранжирование загрязняющих веществ Самарской ТЭЦ по массе и токсичности
|
№ п/п |
Наименование вещества |
Класс опасности |
Валовый выброс, т/год |
Доля, % |
КОВ, м3/с |
Доля, % |
|
1 |
Азота диоксид |
2 |
5037,3973 |
45,57 |
381563759,1 |
98,82 |
|
2 |
Углерода оксид |
4 |
2641,4358 |
23,89 |
10027,67 |
0,003 |
|
3 |
Серы диоксид |
3 |
2547,5088 |
23,05 |
1615120,5 |
0,41 |
|
4 |
Азота оксид |
3 |
818,5762 |
7,4 |
432480,5 |
0,01 |
|
5 |
Мазутная зола |
2 |
5,2773 |
0,048 |
— |
— |
|
6 |
Масло минеральное |
— |
2,1193 |
0,019 |
— |
— |
|
7 |
Углеводороды С] - С5 |
— |
1,7563 |
0,016 |
— |
— |
|
8 |
Углеводороды С6 - С10 |
— |
0,6485 |
0,005 |
— |
— |
|
9 |
Углеводороды С12 - Cj9 |
4 |
0,3532 |
0,003 |
2507109,86 |
0,65 |
|
10 |
Взвешенные вещества |
3 |
0,3323 |
0,003 |
70,23 |
0,0001 |
|
И |
Другие вещества |
— |
1,4957 |
0,014 |
— |
— |
|
ИТОГО |
— |
11050,52 |
100 |
386128567,8 |
100 |
|
Согласно данным, представленным в государственной отчетности 2ТП-воздух Сакмарской ТЭЦ за 2015 год, перечень загрязняющих веществ Сакмарской ТЭЦ включает 35 наименований, из них приоритетной примесью по массе выброса является диоксид азота, на долю которого приходится 45,57%, на втором месте оксид углерода - 23,89%, на третьем месте диоксид серы - 23,05%.
Количественная мера загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферный воздух, не учитывает их класс опасности, следовательно, для оценки степени воздействия Сакмар-ской ТЭЦ на атмосферный воздух была использована категория опасности предприятия (КОП). В результате проведенных расчетов было установлено, что наиболее токсичной примесью в выбросах является диоксид азота, на его долю приходится 98,82% значения КОП, на втором месте - углеводороды Ci2 - Ci9 (0,65%) и на третьем - диоксид серы (0,41%).
Согласно проведенным расчетам значение категории опасности предприятия для Сак-марской ТЭЦ составляет 386,1 х106м3/с. В соответствии с установленной классификацией исследуемое предприятие относится к I категории опасности, так как значение КОП лежит в интервале от 31,7x106 и более м3/с (Чекмарева и др. 2008: 7). Однако согласно списку П-4.2 СанПиН 2.2.1/2.1.1 1200-03 исследуемое предприятие, которое для выработки тепло- и электроэнергии сжигает газообразное топливо, приравнивается ко II классу опасности, и размер санитарно-защитной зоны составляет 500 м.
Для проведения оценки экологического состояния территорий, прилегающих к Сакмар-ской ТЭЦ, в качестве индикатора используются атмосферные осадки (снег и/или дождь).
При образовании и выпадении снега концентрация загрязняющих веществ в нем оказывается на два-три порядка величины выше, чем в атмосферном воздухе (Цыцура и др. 2002: 16).
Пробы снега были отобраны в семи точках. Места отбора проб снега были выбраны с учетом среднегодового направления ветра г. Оренбурга и размера санитарно-защитной зоны предприятия. Приоритетным направлением ветра в городе за зимний период 20152016 гг. является восточное. В связи с этим три пробы пыли отобраны с западной (наветренной) стороны предприятия, еще три пробы были взяты с восточной (подветренной) стороны. Причем две пробы были взяты на границе санитарно-защитной зоны, т.е. на расстоянии 500 м от предприятия, остальные пробы были отобраны на расстояниях 1000 и 1500 м с западной и восточной сторон от промплощадки предприятия. Фоновые пробы были отобраны в Ташлинском районе.
Химический анализ на содержание в отобранных пробах снега вредных веществ осуществлялся с помощью титриметрического и фо- токолориметрического методов. Титриметрическим методом было выявлено содержание в пробах хлорид-ионов, ионов кальция, магния, карбонат- и гидрокарбонат-ионов, сульфид- и гидросульфид-ионов. Фотоколориметрическим методом были определены концентрации ионов цинка, железа, меди, аммония и сульфат-ионов. Также было определено значение pH каждой пробы при помощи иономера И-160МИ и содержание взвешенных веществ гравиметрическим методом (Тарасова и др. 2003: 5). Результаты химического анализа представлены в таблицах 2 и 3.
Оценку экологического состояния территории, прилегающей к Сакмарской ТЭЦ, можно дать по критериям качества территории, разработанным Министерством природы в 1992 г., согласно которым проводили ранжирование исследуемой территории (табл. 4).
Ранжирование территории по величине pH показало, что все исследуемые территории относятся к зонам с относительно удовлетворительной экологической ситуацией (согласно критериям оценки, представленным в таблице 4), так как значения лежат в интервалах 7,4-7,5. ‘
Анализ данных таблицы 3 показал, что на всех исследуемых территориях, прилегающих к ТЭЦ, приоритетным загрязнителем в снежном покрове по концентрации являются гидрокар-бонат-ионы. Максимальная концентрация гидрокарбонат-ионов наблюдается в восточном направлении, ее значения находятся в интервале от 111,3 до 145,2 мг/л, на втором месте -взвешенные вещества (от 66,68 до 214 мг/л), на третьем - хлорид-ионы (от 38,31 до 65,6 мг/л), максимальные концентрации которых также наблюдаются в восточном наплавлении. Резкое увеличение концентрации загрязняющих веществ на расстоянии 1500 м можно объяснить тем, что рядом проходят железнодорожные пути, которые являются дополнительным источником загрязнения данной местности.
Концентрация загрязняющих веществ в снежном покрове не является основным показателем, характеризующим загрязнение компонентов окружающей среды. Для проведения оценки состояния исследуемой территории был рассчитан коэффициент концентрации как отношение концентрации загрязняющих веществ в исследуемой точке к фоновой концентрации (Куксанов, Шайхутдинова 2009: 37). Результаты расчета представлены в таблице 5.
|
Влияниевыб |
эосов Сакмарской ТЭЦ на значение pH проб талой воды |
Таблица 2 |
|||
|
Направление |
Фоновое значение pH |
Значения pH талой воды на различных расстояниях от Сакмарской ТЭЦ, м |
|||
|
500 |
1000 |
1500 |
|||
|
Восточное |
7,1 |
7,26 |
7,63 |
7,36 |
|
|
Западное |
7,43 |
7,53 |
7,53 |
||
„ Таблица 3
Концентрация загрязняющих веществ в пробах талой воды
|
Наименование вещества |
Фоновая концентрация Сф, мг/л |
Концентрация загрязняющих веществ в различных направлениях от Сакмарской ТЭЦ, мг/л |
|||||
|
западное направление, м |
восточное направление, м |
||||||
|
500 |
1000 |
1500 |
500 |
1000 |
15000 |
||
|
Взвешенные вещества |
6,7 |
86,89 |
80,22 |
157,22 |
116 |
66,68 |
214,6 |
|
Хлорид-ионы |
8,1 |
51,84 |
41,16 |
33,81 |
38,31 |
47,33 |
65 36 |
|
Ионы аммония |
0,7 |
0,052 |
0,089 |
0,075 |
0,061 |
0,057 |
0 084 |
|
Гидрокарбонат- ИОНЫ |
29,5 |
145,2 |
140,39 |
67,78 |
140,4 |
111,3 |
145,2 |
|
Гидросульфид- ИОНЫ |
1,09 |
2,54 |
3,30 |
3,59 |
2,8 |
3,3 |
3,38 |
|
Сульфат-ионы |
0,12 |
1,89 |
2 |
1,44 |
1,76 |
1,65 |
1 97 |
|
Ионы цинка |
0,01 |
0,005 |
0,002 |
0,0002 |
0,005 |
0,004 |
0 001 |
|
Ионы кальция |
0,5 |
3,49 |
2,54 |
2,54 |
4,44 |
3,81 |
14 3 |
|
Ионы магния |
0,3 |
1,14 |
0,805 |
0,8048 |
0,95 |
0,76 |
4 5 |
|
Ионы железа |
0,1 |
0,1672 |
0,1507 |
0,105 |
0,175 |
0,169 |
0 181 |
|
Ионы меди |
0,001 |
0,0004 |
0,0002 |
0,0002 |
0,0003 |
0,0003 |
0,0004 |
Таблица 4
|
Показатели |
—------- ----------- пичшшиниь икруяхающеи с реды ________ Параметры |
|||
|
Экологическое бедствие |
Чрезвычайная экологическая ситуация |
Критическая экологическая ситуация |
Относительно удовлетворительная ситуация |
|
|
рн |
от 5,0 до 5,6 |
от 5,7 до 6,5 |
от 6,5 до 7,0 |
7,0 и выше |
|
ПХ30С |
более 100 |
от 50 до 100 |
от 1 до 50 |
менее 1 |
|
-------------Коэффициент концентрации загрязняющих веществ в пробах талой волы |
Таблица 5 |
|||||
|
Наименование вещества |
Коэффициент концентрации загрязняющих веществ в различных направлениях от Сакмарской ТЭЦ |
|||||
|
зап |
адное направление, м |
восточное направление, м |
||||
|
500 |
1000 |
1500 |
500 |
1000 |
15000 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Взвешенные вещества |
12,96 |
11,97 |
23,46 |
17,31 |
9,95 |
32,02 |
|
Хлорид-ионы |
6,4 |
5,08 |
4,17 |
4,72 |
5,84 |
8 06 |
|
Ионы аммония |
0,0743 |
0,127 |
0,107 |
0,087 |
0,081 |
0 12 |
|
Гидрокарбонат- ИОНЫ |
4,93 |
2,29 |
2,29 |
4,75 |
3,77 |
4,9 |
Окончание таблицы 5
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Гидросульфид-ионы |
2,33 |
3,03 |
3,29 |
2,56 |
3,02 |
3,1 |
|
Сульфат-ионы |
15,75 |
16,67 |
12 |
14,67 |
13,75 |
16,41 |
|
Ионы цинка |
0,5 |
0,2 |
0,02 |
0,5 |
0,4 |
0,1 |
|
Ионы кальция |
6,98 |
5,08 |
5,08 |
8,88 |
7,62 |
28,6 |
|
Ионы магния |
3,8 |
2,68 |
2,68 |
3,16 |
2,53 |
15 |
|
Ионы железа |
1,67 |
1,51 |
1,05 |
1,75 |
1,69 |
1,81 |
|
Ионы меди |
0,4 |
0,25 |
0,22 |
0,3 |
0,3 |
0,4 |
|
ПХ30С |
55,79 |
48,88 |
54,36 |
58,68 |
48,95 |
65,42 |
Таблица 6
Экологические нагрузки загрязняющих веществ в пробах талой воды
|
Наименование вещества |
Экологические нагрузки загрязняющих веществ в различных направлениях от Сакмарской ТЭЦ, т/км2-год |
|||||
|
западное направление, м |
восточное направление, м |
|||||
|
500 |
1000 |
1500 |
500 |
1000 |
15000 |
|
|
Взвешенные вещества |
38,31 |
48,23 |
80,31 |
46,49 |
26,72 |
86,02 |
|
Хлорид-ионы |
22,86 |
24,75 |
17,27 |
15,35 |
18,97 |
26,19 |
|
Ионы аммония |
0,0227 |
0,0533 |
0,0382 |
0,024 |
0,023 |
0,034 |
|
Гидрокарбонат-ионы |
63,57 |
71,75 |
40,75 |
56,27 |
44,61 |
58,2 |
|
Гидросульфид-ионы |
1,12 |
1,98 |
1,83 |
1,12 |
1,3 |
1,35 |
|
Сульфат-ионы |
0,8333 |
1,2 |
0,7359 |
0,7 |
0,66 |
0,78 |
|
Ионы цинка |
0,0022 |
0,0013 |
0,0001 |
0,002 |
0,002 |
0,0004 |
|
Ионы кальция |
1,54 |
1,78 |
1,53 |
1,78 |
1,53 |
5,73 |
|
Ионы магния |
0,5 |
0,72 |
0,483 |
0,38 |
0,3 |
1,8 |
|
Ионы железа |
0,0737 |
0,0906 |
0,0536 |
0,07 |
0,067 |
0,072 |
|
Ионы меди |
0,0002 |
0,0002 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
0,0002 |
|
Суммарная экологическая нагрузка |
128,8321 |
150,5554 |
143,0009 |
122,1861 |
94,1801 |
180,1766 |
Таблица 7
Критерии оценки качества территории по суммарным экологическим нагрузкам
|
Характеристика территории |
Значение суммарной экологической нагрузки |
|
Сравнительно чистая территория |
от 0 до 50 т/км2тод |
|
Умеренно загрязненная территория |
от 50 до 100 т/км2-год |
|
Сильно загрязненная территория |
от 100 до 200 т/км2-год |
|
Территория с превышением предельно-допустимой нагрузки |
более 200 т/км2-год |
Анализ полученных данных показал, что приоритетной примесью по коэффициенту концентрации являются взвешенные вещества в восточном направлении, их значения находятся в интервале 9,95—32,02. После взвешенных веществ следуют сульфат-ионы и ионы кальция, значения которых находятся в интервале 13,75— 16,41 и 7,62-28,6 соответственно.
Для определения экологического состояния прилегающей территории был рассчитан суммарный показатель химического загрязнения снежного покрова (ПХЗОС), который представляет собой сумму коэффициентов концентрации загрязняющих веществ (Цыцура и др. 2002: 18). Критерии оценки экологического состояния снежного покрова представлены в таблице 4.
Из значений суммарного показателя химического загрязнения снежного покрова видно, что на всех исследуемых территориях наблюдается чрезвычайная экологическая и критическая экологическая ситуации. Чрезвычайная экологическая ситуация складывается на расстояниях в 500 и 1500 м от Сакмарской ТЭЦ в западном и восточном направлениях, а критическая экологическая ситуация - на расстоянии 1000 м от Сакмарской ТЭЦ также в западном и восточном направлениях.
Также была проведена оценка по экологическим нагрузкам загрязняющих веществ по формуле 1 (табл. 6):
' N=m/Sxt (1)
где 5 - площадь, которая подвергается воздействию, км2; т — масса примесей, т; t - время накопления загрязняющих веществ, год.
В результате расчетов получили, что максимальные нагрузки на всех исследуемых территориях, прилегающих к Сакмарской ТЭЦ в зимний период года, оказывают гидрокарбонат -ионы. Максимальная нагрузка гидрокарбонат-ионов наблюдается в восточном направлении и значения находятся в интервале 40,75-71,75 т/км2тод, на втором месте - взвешенные веще
ства (26,72-80,31 т/км2тод), на третьем - хло-рид-ионы (15,35-26,19 т/км2тод), максимальные нагрузки которых наблюдаются в западном направлении.
Далее были определены суммарные экологические нагрузки (UN) по всем исследуемым загрязняющим веществам. Критерии оценки представлены в таблице 7.
Таким образом, из значений суммарных экологических нагрузок, представленных в таблице 6, видно, что на всех исследуемых территориях, прилегающих к Сакмарской ТЭЦ, наблюдается сильно загрязненная территория (значения суммарных экологических нагрузок находятся в интервале от 100 до 200 т/км’ год), за исключением точки на расстоянии 1000 м в восточном направлении, где наблюдается умеренно загрязненная территория (значение суммарных экологических нагрузок находятся в интервале от 50 до 100 т/км2-год).
На фоновой территории суммарная экологическая нагрузка равна 48,84 т/км2 год, следовательно, здесь наблюдается сравнительно чистая территория согласно критериям оценки, представленным в таблице 7.
По коэффициенту превышения экологических нагрузок загрязняющих веществ над фоновыми значениями (табл. 8) можно определить стадию трансформации экосистемы и провести ранжирование исследуемых территорий согласно критериям, представленным в таблице 9.
Таблица 8 Сакмарской ТЭЦ
;ских нагрузок загрязняющих веществ
Влияние выбросо: на коэффициент превышения экологи1
|
Направление |
Значения коэффициентов превышения экологических нагрузок загрязняющих веществ над фоновыми значениями в различных расстояниях от Сакмарской ТЭЦ, м |
||
|
500 |
1000 |
1500 |
|
|
Восточное |
2,5 |
1,9 |
3,6 |
|
Западное |
2,6 |
3,1 |
2,9 |
Таблица 9
Стадии трансформации экосистемы
|
Коэффициент превышения экологических нагрузок над фоновым значением |
Стадия трансформации экологической системы |
|
от 1,5 до 2,0 |
выпадение чувствительных видов |
|
от 2,7 до 4,0 |
структурные перестройки экологической системы |
|
от 6,0 до 7,0 |
частичное разрушение экологической системы |
|
Юи выше |
полное разрушение экологической системы |
Список литературы Экологический мониторинг снежного покрова в окрестностях предприятия топливно-энергетического комплекса
- Куксанов В. Ф., Шайхутдинова А. А. 2009. Комплексная оценка влияния золоотвала Кумертауской ТЭЦ на экосистемы // Безопасность жизнедеятельности. 7, 36-42.
- Проект предельно допустимых выбросов и программа воздухоохранных мероприятий для одиночного источника. 1997. Оренбург: ОГУ, 19.
- Тарасова Т. Ф., Гончар Л. Г., Зинюхин Г. Б. 2003. Мониторинг водных объектов: метод. указания к лаб. практикуму. Оренбург: ОГУ.
- Цыцура А. А., Куксанов В. Ф., Бондаренко Е. В. 2002. Транспортно-дорожный комплекс и его влияние на экологическую обстановку города Оренбурга. Оренбург: ИПК ОГУ.
- Чекмарева О. В. Шабанова С. В., Бударников О. Е. 2008. Промышленная экология: метод. указания к лаб. занятиям. Оренбург: ОГУ.
- Шайхутдинова А. А. 2013. Система экологического мониторинга как фактор устойчивого развития предприятия. Оренбург: ОГИМ.
