Контроль опасного загрязнения воздуха поллютантами и парниковыми газами городским транспортом в Cанкт-Петербурге по критериям наносимого ущерба

Проблема контроля выбросов загрязняющих веществ от городского транспорта находится в центре современных экологических и экономических исследований. Согласно обобщающей работе Hellweg et al. [1], глобальная экологическая повестка определяется так называемым «тройным планетарным кризисом», включающим изменение климата, утрату биоразнообразия и загрязнение среды обитания. Вклад транспорта в каждый из этих компонентов, как отмечается в [2], продолжает расти, несмотря на ужесточение экологических норм. При этом большинство существующих работ (например, [3, 4]) сосредоточены либо на эмиссионных характеристиках отдельных видов техники, либо на валовых выбросах

EDN HVFPQL без привязки к конкретным реципиентам ущерба.

Для крупных городов транспорт является доминирующим источником приземных загрязнений. Kaushik и Das [5] на примере Дели экспериментально показали, что снижение интенсивности движения в период карантина привело к уменьшению концентраций NO₂ и бензола в 2-3 раза. Этот феномен указывает на прямую количественную связь между транспортной работой и уровнями загрязнения. Однако, как обосновано в [6], в условиях Санкт-Петербурга эта связь модифицируется метеорологическими факторами – температурными инверсиями, скоростью ветра и турбулентными потоками, что создает необходимость в адаптации методов контроля к местным условиям.

В странах Европейского союза для компенсации экологических ущербов от транспорта применяется концепция «внешних издержек» (external costs), которая позволяет переводить натуральные показатели выбросов в денежные [7]. В работах [8, 9] показано, что подобный подход может быть адаптирован для российских городов, однако существующие реализации (например, проект «External costs of transport in St. Petersburg», 1999-2003) используют устаревшие эмиссионные коэффициенты и не учитывают все виды городского транспорта, включая электрический.

Отдельной проблемой является учет косвенных выбросов от электрического транспорта через генерацию электроэнергии. Как отмечено в [10], без такого учета сравнение экологической эффективности разных видов тяги становится некорректным. Кроме того, в литературе отсутствуют единые методики оценки ущерба для таких реципиентов, как здоровье населения, потери сельского и лесного хозяйства, коррозия инфраструктуры и климатические изменения, в комплексе.

Таким образом, актуальность настоящего исследования обусловлена необходимостью разработки единой методологической базы контроля опасного загрязнения атмосферы городским транспортом, интегрирующей расчеты выбросов, модели рассеивания и оценку некомпенсируемого ущерба для всех основных видов транспорта с учетом региональных особенностей Санкт-Петербурга.

Теория, методика и результаты исследования

Объектом исследования выбран Санкт-Петербург как город, в котором функциони- руют все основные виды наземного и подземного городского транспорта: легковые и грузовые автомобили, автобусы, трамваи, троллейбусы, электропоезда (включая метрополитен). В соответствии с данными [8], вклад перечисленных видов транспорта в суммарный выброс поллютантов составляет не менее 95 % (водный транспорт исключен ввиду его незначительного вклада в приземное загрязнение селитебных зон).

Расчет валовых выбросов загрязняющих веществ (твердые частицы — ТЧ, оксиды азота NOx, оксид углерода CO, углеводороды CН, диоксид серы SO₂, диоксид углерода CO₂) выполнялся по методике Copert [7], адаптированной к структуре парка Санкт-Петербурга. Для электрических видов транспорта объемы эмиссии определялись косвенным методом — через удельные выбросы теплоэлектроцентралей, работающих на природном газе, в эквиваленте расхода электроэнергии на единицу транспортной работы [9].

Методология оценки ущерба базируется на концепции «некомпенсируемых издержек» [8], согласно которой экологический ущерб, не включенный в рыночную стоимость транспортных услуг, должен компенсироваться административными мерами. На рис. 1 представлена схема формирования негативного эффекта.

Рисунок 1 – Схема маршрута отслеживания негативного эффекта от выбросов городского транспорта

Анализ схемы на рис. 1 позволяет выделить три ключевых звена: источник эмиссии (транспортное средство), процесс переноса и трансформации загрязнителей в атмосфере, и, наконец, реципиентов ущерба (население, инфраструктура, экосистемы, климат). Такой подход отличается от традиционных санитарно-гигиенических оценок тем, что он замыкается на конкретных экономически измеримых последствиях.

На рис. 2 показана детализированная связь между выбрасываемыми веществами и основными факторами негативного воздействия.

Из данных, представленных на рис. 2, следует, что одно и то же вещество (например, ТЧ) может одновременно влиять на здоровье населения (канцерогенный эффект), вызывать «почернение» фасадов зданий и вносить вклад в потепление климата (черный углерод). Это обстоятельство требует оценки ущерба по каждому фактору отдельно с последующим суммированием.

Рисунок 2 – Связь транспортных выбросов с факторами негативного воздействия

Последовательность стоимостной оценки ущерба приведена на рис. 3.

Как показано на рис. 3, расчет выполняется в три этапа. На первом этапе на основе транспортной работы определяются валовые выбросы. На втором этапе выбросы связываются с натуральными показателями ущерба (случаи заболеваний, потери урожая, увеличение затрат на реставрацию). На третьем этапе выполняется перевод в денежные единицы с использованием региональных коэффициентов.

Для прогнозной оценки до 2030 года сформулированы четыре сценария изменения структуры парка и видовой структуры перевозок:

• 1.    Базовый сценарий (2012 год): сохранение существующих тенденций, доля газомоторного топлива – 1,5-3 %.

• 2.    Умеренный: доля газомоторного топлива — 30 %, доля автомобилей экологических классов 4-6 – 54-56 %.

• 3.    Социально-ориентированный: доля газомоторного топлива — 11 %, увеличение доли общественного транспорта на 12 %.

• 4.    Технологический: полный перевод парка на автомобили 6-го экологического класса.

На первом этапе выполнена оценка удельного ущерба (в денежном выражении), приходящегося на 1 км пробега для различных видов городского транспорта. Результаты представлены на рис. 4.

Рисунок 3 – Порядок выполнения стоимостной оценки ущерба от выбросов ГТ

Рисунок 4 – Стоимостное выражение ущерба от загрязнения атмосферного воздуха, приходящегося на 1 км пробега ГТ

Из рис. 4 видно, что максимальный удельный ущерб (более 0,05 евро/км) создают дизельные грузовые автомобили и автобусы старых экологических классов. Легковые автомобили с бензиновыми двигателями имеют ущерб на порядок ниже. Электрические виды транспорта (трамвай, троллейбус) характеризуются минимальным прямым ущербом — менее 0,005 евро/км, однако при косвенном учете выбросов электростанций их ущерб возрастает примерно в 1,5-2 раза. Этот вывод согласуется с данными [9].

На следующем этапе выполнено прогнозное снижение выбросов по четырем сценариям. В табл. 1 представлены расчетные значения снижения массы выбросов (тыс. т) для каждого сценария относительно базового уровня 2012 года.

Таблица 1 – Уменьшение выбросов ГТ вредных веществ в атмосферу Санкт-Петербурга к 2030 году при четырех сценариях, тыс. т

Вещество	Сценарий 1	Сценарий 2	Сценарий 3	Сценарий 4
ТЧ	34	74	120	237
NO x	1 146	115	9 925	12 808
CO	318	2770	2800	2 805
CН	14 176	27 087	125 730	131 607
CO₂	1 908	3 610	20 569	20 959
SO₂	123 531	194 618	1 141 988	1 309 469

Анализ данных табл. 1 позволяет сделать следующие выводы. Во-первых, даже базовый сценарий 1 (консервативная эволюция) дает снижение выбросов твердых частиц на 34 тыс. т и оксидов азота на 1 146 тыс. т. Во-вторых, сценарий 4 (полный переход на 6-й экологический класс) обеспечивает максимальное снижение по всем веществам, особенно по ТЧ (237 тыс. т) и NOx (12 808 тыс. т). В-третьих, снижение выбросов CO₂ варьирует от 1908 тыс. т (сценарий 1) до 20 959 тыс. т (сценарий 4), что составляет 9-98 % от базового уровня соответственно.

На рис. 5 показано распределение снижения выбросов по видам транспорта.

Рисунок 5 – Уменьшение выбросов ГТ загрязняющих веществ к 2030 году по видам транспорта

Из рис. 5 следует, что основной вклад в снижение выбросов (более 60 % для всех сценариев) вносят легковые автомобили и автобусы. Трамваи и троллейбусы дают вклад менее 5 % ввиду их малой доли в общем парке. Существенный вклад (до 20-25 % по сценарию 4) вносят грузовые автомобили, что объясняется их высокой удельной эмиссией на 1 км пробега.

Заключительным этапом выполнена оценка снижения денежного выражения ущерба (внешних издержек). Результаты представлены на рис. 6.

Как видно из рис. 6, даже при консервативном сценарии 1 к 2030 году ожидается снижение годового ущерба примерно на 1,1 млрд руб. (в ценах 2024 года). Сценарии 2 и 3 дают сокращение ущерба на 2,5-3,4 млрд руб. в год. Максимальный эффект достигается при реализации сценария 4: снижение ущерба составляет 86,2 % от базового уровня 2012 года, что эквивалентно примерно 245 млн евро в год (или 22,5 млрд руб. по курсу 2024 года). Полученные результаты свидетельствуют о том, что инвестиции в обновление парка до экологического класса 6 окупаются не только экологическим, но и прямым экономическим эффектом.

Сценарий

Рисунок 6 – Сокращение ущерба для четырех сценариев улучшения транспортной ситуации в

Санкт-Петербурге на расчетный 2030 год

Заключение

Разработана методология контроля опасного загрязнения атмосферы городским транспортом, интегрирующая расчеты выбросов по методике Copert, модели переноса загрязнителей и оценку некомпенсируемого ущерба для четырех групп реципиентов: здоровье населения, агро- и лесохозяйственные экосистемы, объекты инфраструктуры, климатическая система. В отличие от существующих подходов, методология позволяет проводить оценку как в натуральных, так и в стоимостных показателях с привязкой к региональным условиям Санкт-Петербурга.

Установлено, что удельный ущерб на 1 км пробега максимален для дизельных грузовых автомобилей и автобусов низких экологических классов (до 0,05 евро/км). Минимальный удельный ущерб характерен для электрического транспорта (трамвай, троллейбус) — менее 0,005 евро/км при прямом учете, однако косвенные выбросы электростанций увеличивают эту оценку в 1,5–2 раза.

На основе четырех сценариев развития транспортной системы Санкт-Петербурга до 2030 года показано, что даже консервативный сценарий (сохранение тенденций 2012 года) обеспечивает снижение выбросов ТЧ на 34 тыс. т и NOx на 1146 тыс. т. Технологический сценарий (полный переход на 6-й экологический класс) позволяет снизить выбросы CO₂ на 20 959 тыс. т и суммарный ущерб на 86,2 % (≈245 млн евро в год).

Рекомендуется использовать разработанную методологию при планировании природоохранных мероприятий Комитетом по транспорту Санкт-Петербурга, а также при экономическом обосновании целевых программ обновления парка общественного и муниципального транспорта.