Загрязнение атмосферного воздуха в зоне влияния выбросов Улан-Удэнской ТЭЦ-1

По общим показателям загрязнения г. Улан-Удэ входит в число самых загрязненных городов России. Особенно неблагополучная ситуация наблюдается в загрязнении приземного слоя атмосферы, что обусловлено поступлением значительного количества выбросов загрязняющих веществ от промышленных предприятий, автотранспорта, а также от застойного явления воздушной массы, неблагоприятных для рассеивания в черте города.

Объект исследований

В качестве объекта исследования, где наблюдается концентрация вредных выбросов в условиях города, была выбрана ТЭЦ-1 ОАО «ТГК-14» «Генерация Бурятии». Такой выбор был обусловлен тем, что она является одним из самых мощных источников загрязнения атмосферы с высотой трубы 100 м, на долю которой приходится основное количество газообразных выбросов промышленных предприятий города (27,8%) [1].

Цель исследования

Для обоснования зоны влияния выбросов загрязняющих веществ и размеров санитарнозащитной зоны Улан-Удэнской ТЭЦ-1 нами совместно с лабораторией Бурятского центра по гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды в течение 2012-2014 гг. были прове- дены лабораторные исследования загрязнения атмосферного воздуха по основным показателям вредных веществ. Также были использованы материалы Ангарской государственной технической академии, проводившей работу на этом объекте в течение 2007-2010 гг. [3].

Материал и методы исследования

Работа проводилась согласно нормативному документу ОНД-86, зона влияния – изолиния 0,05 ПДК по каждому веществу и группе веществ однонаправленного вредного воздействия [1]. При отсутствии расчетов зон влияния выбросов по каждому загрязняющему веществу основным критерием при определении точек отбора проб служило положение РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы» [2].

В комплексный анализ были включены результаты следующих измерений: выбросы из всех котлов ТЭЦ-1; метеоданные по скорости, температуры и направления ветра в приземном слое атмосферы; измерение подфакельных концентраций оксидов азота, диоксида серы, взвешенных веществ и оксида углерода с помощью передвижной лаборатории. Всего было проведено 38 серий (1216 проб), включающих отбор проб из 8 точек на расстояниях 0,5, 2, 4, 6, 8, 10 км по направлению ветра и контрольной точке 0,5 км для определения фоновых концентраций с наветренной стороны в соответствии с утвержденной методикой проведения подфакельных исследований.

Так, по данным специалистов Ангарской академии [3], из всех указанных точек измерений не соответствовали гигиеническим нормативам 25 проб (2,06 %) (по взвешенным веществам из 12 проб ПДК составил 3,48), углерода оксиду из 9 проб ‒ 1,22 ПДК, азоту диоксиду из 4 проб ‒1,25 ПДК. Превышения ПДК (предельно допустимой концентрации) по пыли наблюдались преимущественно на восточном направлении ветра (до 3,48), а также в юго-западном направлении ветра ‒ в точках за п. Авиазавод. Здесь на пути следования факела ТЭЦ-1 за п. Авиазавод накладываются зоны влияния выбросов трубы котельных Улан-Удэнского авиационного завода, ЖКХ п. Загорск и домов с печным отоплением частного сектора.

В зависимости от расстояния от основных источников ТЭЦ-1 средние концентрации контролируемых примесей варьировались следующим образом (рис. 1):

Средние концентрации 2006-2007

Взвешенные вещества

Серы диоксид Углерода оксид

Азота диоксид

Рисунок 1 – Изменение средних концентраций загрязняющих веществ в атмосфере на разных расстояниях от ТЭЦ-1

• ‒    максимальный уровень концентрации взвешенных веществ наблюдается на расстоянии 3 км;

• ‒    максимальный уровень оксида углерода достигается на расстоянии 2 км (0,48 ПДК);

• ‒    по диоксиду азота максимальный уровень достигается на расстоянии 4 км (0,28 ПДК);

• –    уровни среднегодовых концентраций по диоксиду серы с расстоянием практически не меняются (0,025 ПДК).

За весь период наблюдения наибольшие концентрации пыли и диоксида азота наблюдались в сентябре и в конце февраля - начале марта. Максимальные выбросы от котлоагрегатов наблюдались также в осенне-зимний период (рис. 2). В течение года выбросы от котлоагрегатов ТЭЦ-1 изменялись в широких пределах. Так, отношение максимального значения выбросов к минимальному в разных сериях измерений для NO 2 – в 1,8-2,0, для SO 2 - в 4,8-5,9 раз, для СО – в 1,7-5,8 раза.

Рисунок 2 – Годовая динамика выбросов загрязняющих веществ от котлоагрегатов ТЭЦ-1

Также был проведен расчет рассеивания выбросов ТЭЦ-1 по методике ОНД-86 для определения максимальных приземных концентраций и зон влияния выбросов при нормативных выбросах и фактических среднегодовых (табл. 1, 2).

Таблица 1

Расчетные максимальные концентрации и зоны влияния примесей

Наименование загрязняющего вещества	Максимальная концентрация без фона, доли ПДК (нормативная/ фактическая)	Расстояние максимальной концентрации от трубы (нормативная/ фактическая), м	Расстояние 0,05 ПДК от трубы
			нормативная, м	фактическая, м
Зола углей ТЭС (отстойник)	1,5	2500	23000	23000
Азота диоксид	0,273/0,273	800/1400	20000	15000
Серы диоксид	0,2/0,039	1000/2500	6154	нет, <0,03 ПДК
Углерода оксид	0,01/0,007	350м/600м	нет, <0,02 ПДК	нет, <0,01 ПДК

Таблица 2

Концентрации примесей в атмосфере на разных расстояниях от ТЭЦ

Наименование загрязняющего вещества	Максимально разовая концентрация, доли ПДК	0,5 км – контр. точка	0,5 км	2 км	3 км	4км	6 км	8 км	10 км
Зола  углей ТЭС (отстойник)	расчетная нормативная	0,9	0,9	1,5	1,2	0,92	0,63	0,52	0,36
	фактическая	0,19	0,11	0,17	0,28	0,06	0,10	0,09	0,11
Азота диоксид	расчетная нормативная	0,8	0,8	1,05	1,03	0,97	0,88	0,8	0,76
	фактическая	0,23	0,24	0,28	0,28	0,30	0,28	0,25	0,20
Серы  диок сид	расчетная нормативная	0,2	0,2	0,35	0,32	0,28	0,24	0,2	0,18
	фактическая	0,022	0,022	0,026	0,030	0,030	0,025	0,027	0,023
Углерода оксид	расчетная нормативная	1,007	1,007	1,003	1,002	1,002	1,001	1,001	1,001
	фактическая	0,44	0,45	0,57	0,53	0,46	0,53	0,52	0,52

Проведен также сравнительный анализ значений расчетных и фактических (натурных) приземных концентраций загрязняющих веществ в зоне влияния выбросов на разных расстояниях от трубы. Результат сравнительного анализа представлен в форме диаграмм по загрязняющим веществам (рис. 3-6).

Зола угольная

Расчетная макс.

Фактическая

– контр. точка

Рисунок 3 – Уровни расчетных и фактических концентраций золы угольной (пыли) в атмосферном воздухе на разных расстояниях от источника

Азота диоксид

Расчетная макс.

Фактическая точка

Рисунок 4 – Уровни расчетных и фактических концентраций диоксида азота в атмосферном воздухе на разных расстояниях от источника

Серы диоксид

Расчетная макс.

Фактическая контр. точка

Рисунок 5 – Уровни расчетных и фактических концентраций сернистого ангидрида в атмосферном воздухе на разных расстояниях от источника

Углерода оксид

Расчетная макс.

Фактическая

0,5 км 0,5 км 2км 3 км    4км 6 км 8 км 10 км

– контр.

точка

Рисунок 6 – Уровни расчетных и фактических концентраций оксида углерода в атмосферном воздухе на разных расстояниях от источника

Заключение

Анализ полученных показателей отражает объективную ситуацию: возникновение, распространение вредных примесей в атмосферный воздух г. Улан-Удэ в пределах зоны влияния Улан-Удэнской ТЭЦ-1. Предполагается, что:

• –    наибольшая доля риска для здоровья населения города может увеличиться до 53,2%, а вклад автотранспорта составит 12,4%, от котельных установок - в пределах до 4,2% [4];

• –    наибольшие концентрации примесей следует ожидать на расстояниях 10-40 высот трубы.

Для подтверждения достоверности полученных результатов, исключения воздействия выбросов загрязняющих веществ от иных источников выброса требуется проведение анализа результатов инструментальных исследований загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния выбросов предприятия, расположенного обособленно от жилой застройки и других предприятий.

Одновременно требуется проведение дополнительных подфакельных исследований, которые могут улучшить производственный контроль загрязнения атмосферного воздуха в зоне влияния выбросов.

Выводы

Сравнительный анализ расчетных и фактических концентраций выявил ряд различий:

• –    концентрации экспериментальных исследований ниже расчетных концентраций на 1050%;

• –    расстояние от источника выбросов, на котором наблюдается максимум концентраций, больше, чем по расчету, в среднем на 10 высот дымовых труб (увеличение на 50%);

• –    убывание концентраций вдоль оси приземного поля концентраций по направлению движения дымового факела на расстояниях происходит менее интенсивно.