Главная » Статьи » Состояние атмосферного воздуха тульской области и перспективы его улучшения

Статьи

Состояние атмосферного воздуха тульской области и перспективы его улучшения

Тульская область является одной из самых индустриальных в центральном регионе России. Экологические проблемы области обусловлены, прежде всего тем, что на сравнительно небольшой территории сконцентрировано большое число предприятий химической, металлургической промышленности, производства и распределения энергии, являющихся основными источниками загрязнения атмосферы Тульской области. [1] По данным Государственных докладов выбросы загрязняющих веществ в атмосферу за последние годы стабильно возрастает, как показано в табл. 1.

Таблица 1

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, тыс. т

 

2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г.
Выбросы вредных веществ в атмосферный воздух за 2010-2013гг

311

343

362

361,3

От стационарных источников

167

193

198

197,7

От автотранспорта

144

150

164

163,6

 

Загрязнение атмосферы дают такие вредные вещества: диоксид серы (1), оксид углерода (2), оксиды азота (3), углеводороды (без ЛОС) (4), летучие органические соединение (5), прочие газообразные и жидкие (6). Как видно из гистограммы (рис. 1) наибольший вклад выбросов в атмосферу вносит оксид углерода.

рис.1.png

Рис. 1. Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ, тыс. тонн

Выявлено, что в г. Туле взвешенные вещества, формальдегид, бенз(а)пирен превышают значение ПДК. Для анализа состояния атмосферного воздуха в Тульской области в 2011-2013 годах использованы данные мониторинга, проводимого лабораторными подразделениями ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Тульской области» (ЦГиЭ ТО) и ФГБУ «Тульский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» (ТИГиМ).

В качестве приоритетных было выделено 8 веществ, из которых два имеют 1 класс опасности (хром шестивалентный, кадмий), одно- 2 класс 9формальдегид), три- 3 класс (азота диоксид, серы диоксид, взвешенные вещества), два- 4 класс (углерода оксид, аммиак), из которых канцерогенными для человека являются: кадмий, хром, формальдегид.

Обширные эпидемиологические и клинические данные установили связь загрязнения атмосферы различными токсикантами и уровнем заболеваемости населения. [4,8]

Оценивая динамику заболеваемости за последние годы из общего числа болезней населения Тульской области выделены те, которые в значительной степени зависят от качества атмосферного воздуха. [2]

рис.2.png

Рис. 2. Динамика заболеваемости взрослого населения в Тульской области

На рис. 2 приведена заболеваемость населения на 1000 человек, где 1 — новообразования; 2 — болезни эндокринной системы; 3 — болезни крови и кроветворных органов; 4 — болезни органов дыхания; 5 — болезни системы кровообращения; 6 — болезни костно-мышечной системы. Как показывает рис. 2, динамика заболеваемости с годами изменяется незначительно.

Расчет индекса загрязнения атмосферы по комплексному показателю степени загрязнения атмосферы (ИЗА), который рассчитывается по формуле, предложенной в [3]:

Описание: http://www.infosait.ru/norma_doc/44/44486/x441.gif                                                                          (1)

Во всех контрольных точках Тульской области в 2011 году загрязнение атмосферного воздуха оценивается как низкое, ИЗА менее 5.

В 2011 году в рамках социально- гигиенического мониторинга проведена оценка неканцерогенного риска для здоровья населения Тульской области от воздействия загрязнителей атмосферного воздуха на основе расчета коэффициента опасности. Был проведен расчет индекса опасности HIi в соответствии с методикой представленной в [5]:

HI = ∑ HQ,                                                                                                 (2)

HQ = AD/RfD или HQ = AC/RfC,                                                             (3)

Риск возникновения неканцерогенных эффектов у населения существует в трех контрольных точках Новомосковского района (Вахрушевский микрорайон, центральный район, пос. Гипсового комбината), в контрольных точках г. Тулы, Белевского, Плавского, Алексинского, Щекинского, Киреевского, Богородицкого, Суворовского и Чернского районов. В остальных мониторинговых точках риск отсутствует. [2]

Характеристика риска неканцерогенных эффектов проводилась на основе расчета коэффициента опасности.

Расчет индексов опасности проводился с учетом критических органов\систем, поражаемых исследуемыми веществами, т.к. при воздействии компонентов смеси на одни и те же органы и системы организма наиболее вероятным типом их комбинированного действия является суммация (аддитивность).

Если рассчитанный коэффициент опасности не превышает единицу, то вероятность развития у человека вредных эффектов при ежедневном поступлении вещества в течении жизни несущественна и такое воздействие характеризуется как допустимое.

Если коэффициент опасности превышает единицу, то вероятность возникновения вредных эффектов у человека возрастает пропорционально увеличению HQ, однако точно указать величину этой вероятности невозможно.

В условиях комбинированного воздействия суммарный индекс опасности (HI) характеризует риск развития неблагоприятных эффектов на критический орган\систему. По этому индексу могут быть выделены приоритетные органы и системы, в наибольшей степени поражений при воздействии химических факторов окружающей среды.

На основании измерений на постах наблюдения Гидрометцентра степень загрязнения атмосферы оценивается по величине полученного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА), при расчете которого учитываются классы опасности исследуемых веществ. В результате уровень загрязнения атмосферы в Ясной Поляне можно оценить как «очень высокий», в Привокзальном районе г. Тулы и г. Новомосковске — как «высокий», в Пролетарском и Зареченском районах г. Тулы как «повышенный». Такие уровни загрязнения формируются преимущественно за счет превышения в воздухе нормативных величин содержания формальдегида, диоксида азота, оксида азота, метанола, бенз(а)пирена.

Полученные уровни индивидуального канцерогенного риска в течение всей жизни от загрязнения атмосферного воздуха формальдегидом в Пролетарском районе г Тулы, на постах наблюдения в Ясной Поляне и в г. Новомосковске находятся в пределах от 10-3 до 10-4 , что является средним риском (приемлем для профессиональных групп и неприемлем для населения в целом и требует разработки и проведения плановых оздоровительных мероприятий).

Атмосферные взвеси как абиотический фактор среды изучаются сравнительно недавно, и на данный момент, приходится констатировать, что системные наблюдения за размерным и вещественным составом взвесей большинства городов России, в том числе и Тулы, отсутствуют. К настоящему времени установлена статистически достоверная зависимость от загрязнения атмосферного воздуха заболеваемости бронхитом, пневмонией, эмфиземой легких, а также другими респираторными заболеваниями. Считается, что наиболее опасными являются нано- и микрочастицы воздушных взвесей с диаметром менее 10 мкм (по международной классификации РМ10), легко проникающие в организм человека. Кроме того, взвешенные частицы адсорбируют большое количество токсичных веществ, которые также могут попадать во внутреннюю среду организма. [5]

К настоящему времени сформировалась классификация атмосферных взвесей по 5 классам: первый — от 0,1 до 1мкм; второй — от 1 до 10мкм; третий — от 10 до 50 мкм; четвертый — от 50 до 100 мкм; пятый – более 100 мкм. Дальнейшие работы показали, что пятый класс нужно ограничить размером частиц от 100 до 400 мкм и добавить еще два класса частиц: шестой – от 400 до 700 мкм и седьмой от 700 до 1000 мкм. Проведенный отбор проб показал, что преобладает количество частиц с размером второго, третьего, шестого и седьмого классов опасности. Крупных частиц 6 и 7 размерных классов преобладает в пробах, отобранных в районе ТЭЦ, а частицы 3 и 4 размерных классов обнаруживаются в районах с повышенной автотранспортной нагрузкой. [5]

По вещественному составу эти же авторы предлагают классификацию атмосферных взвесей по вещественному составу.

1. Природные: неорганические — частицы горных пород и минералов, в т.ч. продукты химических реакций в верхних слоях атмосферы, метеорная и вулканическая пыль; органические – аэропланктон, пыльца, растительный детрит, шерсть животных, насекомые и части их тел, пепел лесных пожаров, фрагменты морской органики.

2. Техногенные: неорганические – сажа ТЭЦ и котельные, кусочки резины и асфальта, частицы выхлопов автомобилей, выбросы промышленных предприятий, отходы и выбросы строительной индустрии, синтетические волокна; органические – выбросы пищевых производств, результаты горения мусора, в том числе и сельскохозяйственного.

3. Неустановленные. [6]

По химическому составу аэрозоли атмосферы разбивают на 3 класса. Первый включает аэрозоли, в которых элементы (такие как Ca, Ti, Fe, Pb, Sr, Y, Zr и др.) в основном находятся в грубодисперсной фракции (d больше 1мкм). Эти частицы образуются в результате ветровой эрозии почв. Ко второму классу относятся частицы, в которых элементы (Sc,V,Cu,Br) главным образом концентрируются в субмикронной фракции (d меньше 1мкм).Это частицы техногенной природы. К третьему классу относятся частицы, в которых элементы (Mn, Zn, As, Pb и др.) достаточно равномерно распределены по всему спектру размеров. Это частицы смешанного типа. [7]

В настоящее время мониторинг атмосферных аэрозолей в рамках контроля окружающей среды, а также изучения процессов концентрирования и трансформации тонкодисперсного вещества в атмосфере, включая его пространственно-временное распределение в приземное слое воздуха, приобретает широкое распространение. В ряде работ установлено.что частицы диаметром 0,001-10,0 мкм составляют более 70 % объема всех взвешенных в атмосфере частиц и примерно половину суммарной поверхности аэрозолей. Их доля в общем объеме выпадающих осадков для умеренных широт равно 10 – 20 %. Осаждение аэрозольных частиц с размерностью 0,01-10,0 мкм осуществляется в результате турбулентной диффузии. Скорость их осаждения не зависит от силы тяжести и определяется только градиентом температур и концентраций в пограничном слое. [10-12]

Почти половина выбросов вредных веществ в Тульской области составляют выбросы обрабатывающих производств 46,3 %. Из них металлургического производства 29,5 %, химического — 7,2 %. В 2013 году из 4865 проб атмосферного воздуха превышения ПДК зафиксированы в 86 пробах. С 2010 года по 2013 год процент твердых веществ, выброшенных в атмосферу, увеличился на 5,3 %. Ранжирование территорий области по уровню заболеваемости органов дыхания определило следующие территории «риска»: Киреевский, Узловский, г. Тула, Новомосковский, Дубенский и Каменский имеют показатель заболеваемости выше статистической нормы.

Мелкодисперсные частица аэродинамическим диаметром менее 10 мкм (РМ10) и 2,5 мкм (РМ2,5) по праву считаются одним из опасных видов загрязнения атмосферного воздуха, требующих систематического контроля. Они длительное время находятся в воздухе, переносятся на большие расстояния и легко преодолевают защитные барьеры человеческого организма, проникая глубоко в легкие. На таких частицах собираются многочисленные токсические вещества, биологическое действие которых во многом определяется их растворимостью. [13,14] Большое внимание гигиеническому значению мелкодисперсных частиц уделяет Всемирная организация здравоохранения: ПДКсут РМ10 = 0,050(мг/м3), ПДКсут РМ25 = 0,025(мг/м3). В России гигиеническое нормирование атмосферных взвесей РМ10 и РМ2,5 принято только в 2010году и соответствует: ПДКсут РМ10 = 0,06 (мг/м3), ПДКсут РМ2,5 = 0,035(мг/м3). В настоящее время в России делаются только первые шаги по систематическому контролю концентраций РМ10 и РМ2,5 в атмосферном воздухе, разработаны соответствующие методики [15,16], по которым организован их мониторинг. Накопление значительного количества экспериментальных данных по контролю атмосферных взвесей позволит создать расчетные методы для прогнозных оценок загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными частицами около автомобильных дорог и в городах.

Так например, используя приведенные в ряде исследований [17] соотношения между ТSP, РМ10 и РМ2,5 можно показать, что концентрация РМ10 при допустимых значениях (ПДК, мг/м3
) в атмосфере Тулы превысит в 1,3 раза, а РМ2,5 превышает среднесуточные значения соответствующих ПДК в 3 раза. По данным статистики в 2013 году зафиксировали превышение в отобранных пробах ПДК по взвешенным частицам составило 1,8 %.

Проведенный обзор данных по контролю загрязнения атмосферы Тульской области различными испытательными лабораториями Тульской области за последние годы показал рост объектов наблюдения, но и насущную необходимость увеличения контролируемых параметров. Первоочередным показателем, на наш взгляд, является контроль мелкодисперсных взвешенных частиц, анализ которых уже начал проводиться в наиболее развитых промышленных территориях России. Организация такого контроля в Тульской области и соответствующие мероприятия по улавливанию мелкодисперсных аэрозолей, позволит добиться снижения показателей респираторных, сердечнососудистых и онкологических заболеваний, и увеличить продолжительность жизни населения области.

Библиографический список

1.                  Доклад об экологической ситуации в Тульской области за 2013 год – Тула, 2014.

2.                  Государственный доклад «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Тульской области в 2011 году» – Тула, 2012.

3.                  «Руководство по контролю загрязнения атмосферы» РД 52.04 186-89 Москва,1991.

4.                 «Руководстве по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» Р 2.1.10.1920-04 Москва, 2004.

5.                 Голохваст К.С., Никифоров П.А., Кику П.Ф. Атмосферные взвеси Владивостока: гранулометрический и вещественный анализ. // Экология человека.-2013.-№1

6.                 Голохваст К.С., Чекрыжов И.Ю., Ревуцкая И.Л. Некоторые аспекты моделирования атмосферных взвесей исходя из вещественного состава. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук.- 2012.-том 14.-№1(9).

7.                 Куценогий П.К., Куценогий К.П. Аэрозоли Сибири. Итоги семилетних исследований. // Сибирский экологический журнал. – 2000.

8.                 Коптюк В.А. Конференция ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, июнь 1992 года). Информационный обзор СО РАН.- Новосибирск,1992.

9.                 Пастушенко В.Г., Криничная Н.А. Взвешенные вещества в атмосфере как фактор повышенного риска заболеваемости // Вестник Тульского Государственного университета. Серия «Экология и безопасность жизнедеятельности», 2012, с. 158.

10.            Тентюков М.П., Такскаев А.И., Шуктомова И.И. Изучение динамики концентраций радионуклидов в приземной атмосфере.

11.            Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды / Сост.. М,: Недра,1990,335 с.

12.            Вермей Н.Е., Довгалюк Ю.А., Егоров А. Д. и др. Исследование влажного вымывания аэрозольных частиц облаками и осадками // Метеорология и гидрология, 1999. № 8 с. 5-14

13.            Пастушенко В.Г., Криничная Н.А. Воздействие взвешенных веществ в атмосферном воздухе на здоровье городского населения // Тульский экологический бюллетень 2012. – Тула: Гриф и К, 2012. – Выпуск 1.– с. 193 – 199.

14.            Пастушенко В.Г., Криничная Н.А. Контроль взвешенных веществ в атмосферном воздухе // Тульский экологический бюллетень 2012. – Тула: Гриф и К, 2012. – Выпуск 2. – с. 108 – 115.

15.            Методические указания 2.1.6-09 «Организация мониторинга загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными частицами» Методические указания. – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора,2009г

16.            Методические рекомендации по представлению данных мониторинга мелкодисперсных взвешенных веществ (РМ2,5 и РМ10) в атмосферном воздухе Санкт-Петербурга (утв. Распоряжением Комитета по природопользованию и охране окружающей среды от 20 мая 2010г. № 75-р), СПб, 2010.-8с.

17.            С.М. Новиков, А.В. Иваненко, И.Ф. Волкова, А.П. Корниенко, Н.С. Скворцова. Оценка ущерба здоровья населения Москвы от воздействия взвешенных веществ в атмосферном воздухе. // Гигиена и санитария, 2009. № 6.

УДК [502.51:614.777](470.312)

В.Г.Пастушенко, доц., канд. хим. наук, (Россия, Тула, ТулГУ),

А.В. Кулешова, магистрант, (Россия, Тула, ТулГУ)

25.11.2017