Сравнительный анализ состояния атмосферного воздуха в городах миллионерах на примере городов Красноярск и Пермь

Одним из важнейших объектов окружающей среды является атмосферный воздух. Устойчивость биосферы зависит от его чистоты. Загрязнение воздуха отрицательно влияет на растения, животных, людей, строения, оборудование и различные материалы. В последнее время качество атмосферного воздуха в городах желает лучшего. Негативная тенденция ухудшения экологической ситуации в городах Красноярск и Пермь, вызвана многими факторами, одним из которых является загрязненность атмосферного воздуха на территории города. Соотношение масштабов антропогенных и естественных процессов продолжает изменяться в сторону антропогенного влияния на биосферу [13].

Территории рассматриваемых городов являются зонами повышенного потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА). Метеорологические процессы и условия определяют качество атмосферного воздуха в городах, частые застои воздуха приводят к накоплению примесей в атмосфере и формированию высоких уровней загрязнения [13].

В настоящее время на территории двух крупнейших агломераций Красноярск и Пермь, действуют регулярные наблюдения за качеством атмосферного воздуха, проводимые на стационарных постах. На территории Красноярска действует 8 постов наблюдения за загрязнением атмосферы.

Схематичное местоположение постов на территории города представлено на рисунке 5 [12-13].

Рис. 5. Карта-схема г. Красноярска с нанесенными точками местоположения стационарных постов наблюдения

ГУ «Красноярский ЦГМС-Р»

Условное деление стационарных постов в Красноярске следующее:

Городские фоновые (ПНЗ №1)- расположенные в жилых районах; промышленные (ПНЗ №8,9,20) - находятся вблизи промышленных предприятий; авто (ПНЗ №3) - размещены возле автомагистралей в местах с усиленным движением автотранспорта; жилые (ПНЗ №5,7,21)  - установлены вблизи влияния выбросов отопительных и производственных котельных[13,24].

Система мониторинга, существующая в городе Перми, включает в себя 5 стационарных постов наблюдения, выполняющих контроль в 6 районах города: Орджоникидзевский, Мотовилихинский, Свердловский, Ленинский, Индустриальный, Кировский. На рисунке 6 представлено схематичное местоположение ПНЗ на территории города [19].

Рис. 6. Карта-схема г. Перми с нанесенными точками местоположения стационарных постов наблюдения Пермский ЦГМС-филиал ФГБУ «Уральское УГМС»

Посты наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха в Перми подразделяются на: «городские фоновые», в жилых районах (посты № 16, № 17 и № 20); «промышленные», вблизи предприятий (посты № 12, № 14, № 18) и «авто», вблизи автомагистралей с интенсивным движением транспорта (пост № 13) [19].

Для сравнения качества атмосферного воздуха были выбраны следующие показатели: видовой состав полютантов, количественный показатель, индекс загрязнения атмосферы (ИЗА-5), стандартный индекс (СИ), наибольшая повторяемость (НП) превышения ПДК.

Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха в городах Красноярск и Пермь в 2015 году производился по 16 показателям: взвешенные вещества, взвешенные вещества (до 10 мкм), диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, оксид азота, сероводород, фенол, хлорид водорода, фторид водорода, аммиак, формальдегид, бенз(а)пирен, фториды твердые и гидрофторид представленных в таблице 3 [18,23].

Таблица 3. Видовой состав полютантов загрязняющий воздушную среду городов Красноярск и Пермь на 2015 год [14-23].

Полютанты	Красноярск	Пермь
1	2	3
Взвешенные вещества	+	+
Взвешенные вещества (до 10 мкм)	+	-
Диоксид серы	+	+
Оксид углерода	+	+
Диоксид азота	+	+
Оксид азота	+	+
Сероводород	+	+
Фенол	+	+
Хлорид водорода	-	+
Фторид водорода	-	+
Аммиак	+	+
Формальдегид	+	+
Бенз(а)пирен	+	+
Аммиак	+	+
Фториды твердые	+	-
Гидрофторид	+	-

Видовой состав полютантов в обоих городах в основном идентичен, но все же есть различия, помимо основных загрязняющих веществ в городах также проводят наблюдения по специфическим веществам в каждом городе, которые характерны для промышленных выбросов предприятий данного города. Специфическими веществами для города Красноярска служат аммиак, сероводород, бензол, ксилол, толуол, этилбензол, гидрохлорид и гидрофторид. Для города Перми характерны фторид водорода, аммиак, хлорид водорода, сероводород, фенол, ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, этилбензол), тяжелые металлы (хром, никель, свинец, марганец, медь, цинк, железо, кадмий) [14-23].

Анализ изменения уровней загрязнения атмосферного воздуха производился по материалам государственных докладов «О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае» и «О состоянии и охране окружающей среды Пермского края» [18,23] таблица 4.

Таблица 4. Количественная характеристика загрязняющих веществ города Красноярска и Перми за 2015 год [18,23].

Загрязняющее вещество	Концентрация (мг/м3)	Города		ПДК
		Красноярск	Пермь
1	2	3	4	5
Взвешенные вещества	q ср	0,47	0,6	0,15
	q м	0,970	2,4	3,2
Диоксид серы	q ср	0,011	0,6	0,05
	q м	0,251	0,9	0,15
Оксид углерода	q ср	0,479	0,4	1
	q м	45,685	2,2	3,2
Диоксид азота	q ср	0,037	0,09	0,03
	q м	0,234	0,21	0,2
Оксид азота	q ср	0,024	0,07	0,780
	q м	0,690	0,09	3
Гидрофторид	q ср	0,007	-	0,1
	q м	0,053	-	0,7
Формальдегид	q ср	0, 0548	0,07	0,01
	q м	0,243	0,25	0,05
Бенз(а)пирен	q ср	0,0039	0,005	-
	q м	0,054	0,014	-

Взвешенные вещества	q ср	0,093	-	0,15
(до 10 мкм)	q м	1,690	-	3,2
Сероводород	q ср	0,001	0,002	-
	qм	0,031	0,048	-
Фториды твердые	q ср	0,012	-	0,03
	q м	0,230	-	0,2
Аммиак	q ср	0,001	0,003	0,04
	q м	0,100	0,06	0,2

Рассмотрев концентрации вредных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городов-миллионеров за 2015 год, можно увидеть, что средние за год концентрации взвешенных веществ, диоксида азота, формальдегида превысили соответствующие гигиенические нормативы по городу Красноярску и взвешенные вещества, диоксид серы, диоксид азота и формальдегид по городу Пермь. По специфическим веществам в городе Перми среднегодовые концентрации загрязняющих веществ не превышали установленных гигиенических нормативов (ПДК), а по Красноярску было зафиксировано 2 случая «высокого» загрязнения гидрохлоридом на ПНЗ №8.

Динамика комплексного показателя загрязнения атмосферы ИЗА-5 представлена на рисунке 7 [14-23].

Рис. 7. Динамика изменения уровня загрязнения атмосферного воздуха в г. Красноярска и Перми по индексу загрязнения атмосферы (ИЗА-5)

Из графика можно сделать вывод, что загрязнения воздуха в обоих городах в 2011 году находилось на самом высоком уровне. В Красноярске значения гораздо больше, чем в Перми и колеблется в диапазоне от 20 до 30, идя на спад в 2014 году, а в Перми наблюдается устойчивая тенденция к росту загрязнения воздушной среды, но уровень загрязнения остается «низким». Общий уровень загрязнения за весь исследуемый период в Красноярске характеризовался, как «очень высокий» с ИЗА-5 более 14, но в 2015 году наблюдается резкое уменьшение ИЗА-5, до 7 и уровень загрязнения воздуха становится «повышенным». Основной вклад в оценку уровня загрязнения атмосферы города внесли среднегодовые концентрации формальдегида, взвешенных веществ, оксида азота, диоксида азота и бенз(а)пирена.

Изменение уровней загрязнения атмосферы по показателям СИ и НП за период 2011-2015 гг. представлено на рисунках 8-9.

Рис. 8. Тенденция изменений уровня загрязнения атмосферы г. Красноярска

За пятилетний период в городе Красноярске наблюдается тенденция снижения значений СИ и НП. Наиболее высокие значения СИ зафиксировано в 2014 году и НП в 2011.

Рис. 9. Тенденция изменений уровня загрязнения атмосферы г. Перми

В соответствии с показателем ИЗА-5 уровень загрязнения воздуха в Перми относится к категории «низкий», но так как СИ более 10, то уровень загрязнения сдвигается в сторону увеличения оценки степени загрязнения и характеризуется, как «повышенный».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Загрязнение атмосферы является глобальной проблемой, которая пагубно влияет на здоровье населения, животного мира, а также приводит к изменению климата, разрушению озонового слоя и другим негативным последствиям. Основным положением в нормировании качества атмосферного воздуха населенных мест является предельно допустимые концентрации вредных веществ (ПДК). Для оценки качества воздушной среды используют три показателя: индекс загрязнения атмосферы – ИЗА, стандартный индекс – СИ и наибольшая повторяемость превышения ПДК – НП.

Оба города располагаются в умеренном климатическом поясе, поэтому климат сухой и резко-континентальный с характерными значительными градиентами температур дня и ночи, а также зимы и лета. Климатические условия в рассматриваемых городах очень неблагоприятные для рассеивания примесей, поэтому территории являются зонами высокого потенциала загрязнения атмосферы (ПЗА).

Учитывая динамику загрязнения атмосферы, оба города относятся к категории «повышенного» загрязнения, тем самым качество воздушной среды городов Урала и Сибири остается неудовлетворительным, но так или иначе имеются различия, по городу Красноярску наблюдается снижение загрязнения воздуха по всем трем показателям, а по городу Перми динамика загрязнения атмосферы возрастает. Повышенный уровень загрязнения воздушной среды города Пермь на период 2014-2015 гг., может характеризоваться открытием новых промышленных объектов, таких как: энергокомплекс, локальная установка по нейтрализации и очистке сточных вод, железнодорожная эстакада, а также введеный в эксплуатацию комплекс по переработке нефтяных остатков ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» и низкотемпературной конденсации и ректификации переработки газа.