Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Вопросы загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами 12
1.1. Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу 12
1.2. Природная (естественно-историческая) характеристика г.Нижнекамска и прилегающей территории 17
1.3. Экономико-географическая характеристика г. Нижнекамска 20
ГЛАВА 2. Влияние метеорологических условий на содержание примесей в городском воздухе 24
2.1. Климатические особенности территории 24
2.2. Влияние метеорологических условий на рассеивание примесей 30
ГЛАВА 3. Оценка состояния воздушного бассейна города Нижнекамска 43
3.1. Общая характеристика выбросов предприятий различных отраслей промышленности г. Нижнекамска 43
3.1.1. Роль химической и нефтехимической промышленности в загрязнении атмосферного воздуха г.Нижнекамска 45
3.1.2. Влияние электроэнергетики в загрязнении атмосферного воздуха г. Нижнекамска 50
3.1.3. Машиностроение г.Нижнекамска и его воздействие на качество атмосферного воздуха 57
3.1.4. Загрязнение атмосферного воздуха предприятиями стройиндустрии г. Нижнекамска 59
3.1.5. Загрязнение атмосферного воздуха г.Нижнекамска предприятиями агропромышленного комплекса. 61
3.1.6. Влияние деревообрабатывающей промышленности на качество атмосферного воздуха 63
3.1.7. Автомобильный транспорт и его влияние на качество атмосферного воздуха г. Нижнекамска 63
3.2. Особенности распространения примесей и уровень концентраций загрязняющих веществ 68
3.3. Расчет экономического ущерба от загрязнения окружающей среды предприятиями г. Нижнекамска 80
ГЛАВА 4. Загрязнение атмосферы города Нижнекамска выбросами автотранспорта 85
4.1. Расчет пробеговых выбросов потока автотранспортных средств 85
4.2. Расчет выбросов потока автотранспортных средств на перекрестках и светофорах г. Нижнекамска 103
ГЛАВА 5. Комплексная оценка состония здоровья населения города Нижнекамска 112
5.1. Медико-демографические показатели состояния здоровья населения 112
5.2. Анализ заболеваемости детей дошкольного возраста 123
Заключение 134
Список использованной литературы 137
- Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
- Влияние метеорологических условий на рассеивание примесей
- Роль химической и нефтехимической промышленности в загрязнении атмосферного воздуха г.Нижнекамска
- Расчет выбросов потока автотранспортных средств на перекрестках и светофорах г. Нижнекамска
Введение к работе
Глобальной проблемой современности является проблема экологической стабилизации в рамках территориальной организации общества. Она особенно ярко стала выражаться за последние десять—двадцать лет, все человечество столкнулось с необходимостью решения систематически формирующихся экологических проблем. Механизм этого феномена заключается в том, что вся экономика и промышленность развиваются без учета требований охраны окружающей среды, в условиях пренебрежения интересами защиты природы во всех звеньях территориальной организации общества. Все эти явления и процессы в значительной степени оказали воздействие на формирование огромного количества загрязняющих веществ, темпы роста которых, стали особенно разительными в условиях кризисного состояния экономики и деформированного развития отдельных ее отраслей. Эти процессы одновременно сопровождаются физическим истощением природно-ресурсного потенциала, значительным ухудшением экологической ситуации в мире и в пределах его отдельных регионов (Чапек, 2001).
Многогранная хозяйственная деятельность общества, как известно, сопровождается увеличением нагрузки на окружающую среду (ОС), отражаясь практически на всех ее компонентах. Атмосферный воздух является наиболее важным компонентом, неотъемлемой частью среды обитания человека. Высокая концентрация загрязняющих веществ в атмосфере городов и промышленно развитых центров наносит огромный вред здоровью населения, большой ущерб сельскому и лесному хозяйству, промышленности, жилым зданиям и техническим сооружениям, историческим памятникам. Загрязнение воздуха существенно увеличивает количество различных заболеваний. Уменьшение доходов от потерь сельскохозяйственной продукции при загрязнении атмосферы связано с заболеванием скота, снижением урожайности, ухудшением товарного вида и качества продукции из-за содержания в атмосфере вредных веществ.
В настоящее время экологическое неблагополучие отмечается практически во всех городах и промышленно развитых центрах всей Европейской территории России, где сложная экологическая обстановка говорит о необходимости изучения и оценки негативных последствий антропогенного воздействия с целью предотвращения или уменьшения ущерба народному хозяйству и вреда здоровью населения. Изучение этой проблемы и поиск путей её разрешения в каждом городе Российской Федерации (РФ), бесспорно, актуальная задача обеспечения устойчивого развития.
Нижнекамск — один из крупнейших нефтехимических центров как Республики Татарстан (РТ), Поволжского Федерального округа, так и в целом РФ. По данным Государственного доклада «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации» [36], г. Нижнекамск входит в перечень городов России с высоким уровнем загрязнения воздуха. Последнее обусловлено интенсификацией техногенного воздействия и недостаточной эффективностью природоохранных мероприятий.
Актуальность работы определяется тем, что г. Нижнекамск, вследствие особенностей его природной (естественно-исторической) обстановки и специфики загрязнения, является типичным для других урбоэкосистем Поволжского Федерального округа РФ, таких как гг. Стерлитамак, Сызрань, Дзержинск, Соликамск, Березники, Новокуйбышевск, Салават, Новочебоксарск, Ишимбай, Чайковский, Кетово, где в структуре промышленности доминируют предприятия химической и нефтехимической отрасли, и где циркуляционные процессы атмосферы и рельеф определяют степень загрязнения нижней тропосферы.
Объектом исследования является состояние атмосферного воздуха крупного города, выбросы и изменчивость концентраций загрязняющих веществ (ЗВ).
Предметом исследования являются метеорологические и антропогенные процессы и факторы, определяющие загрязнение атмосферного воздуха как
г. Нижнекамска, так и других урбоэкосистем востока Европейской Территории России (ЕТР), в которых градообразующими структурами являются предприятия химического и нефтехимического комплекса.
Цель и задачи исследования.
Целью работы является анализ и оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Нижнекамска стационарными и передвижными источниками загрязнения и влияния метеорологических факторов, топографических особенностей местности на рассеивание вредных выбросов, а также эколого-географическое районирование города и прилегающих к нему территорий по уровню загрязнения атмосферного воздуха. В ходе работы последовательно решались следующие задачи:
1) —сбор и систематизация информации о состоянии атмосферного воздуха г. Нижнекамска;
2) —создание геоинформационной системы, позволяющей на основе электронной базы данных автоматизировать процесс расчета загрязнения атмосферного воздуха города с последующей его пространственной визуализацией;
3)—исследование метеорологических условий и их влияние на уровень
загрязнения атмосферы;
4) —анализ и оценка выбросов ЗВ в атмосферный воздух предприятиями
г. Нижнекамска;
5)—анализ и оценка загрязнения воздушного бассейна города
автотранспортом;
6) —применение расчетных методов для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий и автотранспорта;
7) —анализ состояния здоровья детского населения, объективно отражающего негативную роль окружающей среды и, прежде всего, атмосферного загрязнения.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые исследована
многолетняя изменчивость уровня загрязнения атмосферного воздуха в одном из крупнейших нефтехимических центров РТ, где главными структурами хозяйства являются предприятия химических и нефтехимических отраслей. Выявлена доля каждой из отраслей хозяйства в загрязнении воздушного бассейна города, произведен анализ экономического ущерба с использованием метода укрупненного расчета. В данной работе дается оценка экологической обстановки и произведено ранжирование территории по уровню загрязнения воздушного бассейна. Сбор и систематизация информации о режиме метеорологических элементов и явлений, позволили определить рассеивание и накопление выбросов ЗВ в воздушной среде города Нижнекамска.
На основе исследований автора, анализа картографической и фондовой информации созданы картосхемы экологической обстановки в г. Нижнекамске и прилегающей к нему территории, а также установлена статистически значимая связь между загрязнением атмосферного воздуха и заболеваемостью детского населения.
Основные положения выносимые на защиту;
1. Специфика и особенности многолетней изменчивости загрязнения атмосферного воздуха г. Нижнекамска как отражение типологически повторяющейся экологической обстановки в городах востока ЕТР, характеризующихся адекватным развитием химического и нефтехимического производства.
2. Режим метеорологических элементов, определяющих рассеивание и накопление выбросов ЗВ в воздушной среде города.
3. Расчет выбросов от автотранспорта в г. Нижнекамске, и особенности рассеивания ЗВ на магистралях и на перекрестках города.
4. Выявленная нами зависимость уровня загрязнения атмосферного воздуха и болезней детского населения г. Нижнекамска.
5. Рекомендации по улучшению экологической обстановки в г. Нижнекамске. Методическую базу диссертации составили работы по проведению
расчетного мониторинга приземного слоя атмосферы, разработанные в ГГО им. А.И. Воейкова под руководством М.Е. Берлянда, геоинформационные (ГИС-технологии) и традиционные географические методы (картографический, эколого-географическое районирование,
сравнительно-географический, статистический), имитационная модель движения автотранспортных средств (АТС) в составе автотранспортного потока, разработанная МАДИ (Московский автодорожный институт 1994 г.), метод укрупненного расчета ущерба, корреляционный анализ.
В основу работы положена информация Государственной сети наблюдения за уровнем загрязнения атмосферного воздуха в г. Нижнекамске (Наб.-Челнинское отделение комплексной лаборатории по мониторингу окружающей среды УГМС РТ), Центра Госсанэпиднадзора (ЦТ СЭН) Нижнекамского района и г.Нижнекамска, санитарно-промышленной лаборатории ОАО «Нижнекамскнефтехим», отчеты промышленных
предприятий, входящих в состав Закамского территориального управления Министерства экологии и природных ресурсов РТ, по форме 2-тп (воздух). Исходная информация о состоянии здоровья взрослого и детского населения города Нижнекамска получены в Городском Управлении Здравоохранения г. Нижнекамска, а также из медико-статистических отчетов детских дошкольных учреждений и из индивидуальных карт развития детей.
Практическая значимость работы.
Полученные результаты используются в разработке дисциплин «Экологические проблемы РТ» в филиале Московского гуманитарно-экономического института (МГЭИ), «Экология», «Экологические основы природопользования», «Экономика природопользования» в Институте экономики, управления и права (ИЭУиП) г. Нижнекамска.
Материалы диссертации могут быть использованы в практике жилищно-коммунального строительства и размещения промышленных объектов, для планирования эффективных природоохранных мероприятий в
г. Нижнекамске. Методика расчетов выбросов ЗВ автотранспортными средствами в условиях улично-дорожной сети (имитационная модель движения автотранспорта в составе транспортного потока) может быть использована при осуществлении аналогичных исследований в других городах востока ЕТР, в первую очередь тех, которые характеризуются адекватной структурой предприятий (Стерлитамак, Салават, Дзержинск, Кетово, Сызрань, Новокуйбышевск, Новочебоксарск и др.).
Основные результаты выполненных исследований докладывались и обсуждались на V научно-практической региональной конференции «Профессиональные знания как фактор развития личности и общества» (Нижнекамск, ИЭУиП, 2002 г.); VI научно-практической региональной конференции (28 марта 2003г.); Межвузовской научно-практической конференции преподавателей «Экономика, экология и общество России в XXI столетии» (Нижнекамск, 2001г.); I Всероссийской научно-практической конференции «Организационные и социально-экономические проблемы научно-технического прогресса в Российской Федерации» (Пенза, Пензенский дом знаний (ПДЗ), 2002г.); Региональной научно-практической конференции «Качество жизни в трансформирующемся обществе» (Наб. Челны, Институт непрерывного педагогического образования (ИНПО), 2001); Итоговой научной конференции Казанского госуниверситета за 2002г. «Природные и антропогенные изменения географических систем, их мониторинг и прогноз» (Казань, Казанский госуниверситет, 4 февраля 2003г.); Заседании научного семинара кафедры метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского госуниверситета (Казань, 17 апреля 2003г.); Научно-практической конференции «Актуальные проблемы гуманитарных и профессиональных знаний» (Нижнекамск, Московский гуманитарно-экономический институт (МГЭИ), 2003г.); Межрегиональной научно-практической конференции «Инновационные процессы в области образования, науки и производства» (Нижнекамск, Нижнекамский химико-технологический институт (НХТИ), 14 апреля 2004г.).
Достоверность полученных результатов подтверждается обоснованным использованием классических методов исследования и анализа, применением большого объема исходных данных, большим объемом экспериментов и их статистической обработкой, а также удовлетворительной сходимостью расчетных показателей с данными, полученными в лабораторных условиях.
Степень личного участия автора.
Автором осуществлен сбор исчерпывающей многолетней информации, связанной с выбросами ЗВ от стационарных источников и автотранспорта, создан банк данных, касающийся концентраций ЗВ в воздухе города и его промзоны, а также общей заболеваемости взрослого и детского населения. Кроме того, наряду с этим собрана информация по заболеваемости в детских дошкольных учреждениях, размещенных в различных частях города, осуществлено их сопоставление и дан анализ. Автором выполнена система расчетов рассеивания максимальных концентраций основных и специфических ЗВ от промышленной зоны, а также вдоль магистралей и на основных перекрестках города Нижнекамска. Анализ полученных результатов позволил автору выявить зоны с различной степенью загрязнения и составить карты экологического состояния атмосферного воздуха г. Нижнекамска.
Публикации.
Основные результаты по теме диссертации опубликованы в 9 печатных работах общим объемом 5,9 п.л. Статьи опубликованы в научных журналах и ряде тематических сборников, а также в итоговых материалах конференций различного уровня.
Объем и структура работы.
Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка использованной литературы, включающей 108 наименований. Объем работы составляет 147 страниц машинописного текста, включая 26 рисунков и 48 таблиц.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.г.н., профессору Ю.П. Переведенцеву, постоянно корректировавшего и направлявшего автора вплоть до завершения диссертации. Соискательница никогда не забудет своего первого руководителя, безвременно ушедшего из жизни д.г.н., профессора Г.П. Бутакова, светлую память о котором она сохранит навсегда. Свою глубокую признательность автор выражает к.г.н., доценту Ю.Г. Хабутдинову, в процессе научных консультаций с которым вырабатывались оптимальные решения, нашедшие свое отражение во всех разделах работы. Кроме того, автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам Закамского территориального управления Министерства экологии и природных ресурсов РТ, а также городскому Центру Госсанэпиднадзора за многогранную помощь в работе.
Характеристика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
Во второй половине XX ст. и тем более на рубеже столетий, на планете обострился конфликт между деятельностью человека и природным потенциалом планеты. Создалась угроза здоровью людей, растет число генетических отклонений, в ряде регионов мира сокращается продолжительность жизни. Последнее свойственно, прежде всего, населению городов, где в 70-90-е гг. средние за год концентрации взвешенных веществ (пыли), диоксида азота, фенола, фторида водорода достигали 1 ПДК, сероуглерода составили 2 ПДК, формальдегида — З ПДК, бенз(а)пирена превышали 1 ПДК и стандарт ВОЗ в 2,6 раза [36].
По данным государственных отчетов РФ [36] максимальные разовые концентрации пыли, СО, N02, аммиака, H2S, сероуглерода, фенола, формальдегида, фторида водорода и хлорида водорода превышающие 1 ПДК отмечались в 70-95% городов, концентрации диоксида азота, аммиака, сероуглерода, фенола и хлорида водорода больше 5 ПДК в 20 35% городов. Более того, случаи превышения концентраций 10 ПДК — в 80 городах России, наконец, превышение 10 ПДК тремя и более веществами отмечалось в 12 городах. А. Шеховцов и И. Звонов [105, С. 108] считают, что характерной особенностью воздуха в ряде городов являются высокие концентрации специфических ЗВ. Почти в каждом городе наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха определяется концентрациями бенз(а)пирена, формальдегида, метилмеркаптана, сероуглерода, бензола и других сложных поллютантов. В Государственном докладе «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 2002 г.» [36, С. 45] подчеркивается, что значительное отрицательное воздействие на ОС, как и в предыдущие годы, оказывают предприятия черной и цветной металлургии, энергетической, топливной и химической промышленности. Наибольший вклад в общий выброс ЗВ в воздушную среду Российской Федерации вносят предприятия ТЭК, доля которых составляет 27,7%. Не меньшее воздействие оказывают предприятия цветной и черной металлургии. Естественно, существенное влияние они оказывают на формирование экологической обстановки в городах, где они расположены, а в некоторых случаях и полностью ее определяют. Доля этих отраслей в общепромышленном объеме выбросов соответственно составляет 29,4% и 15,1%. Хорошо известно, что влияние предприятий химической и нефтехимической промышленности на состояние воздушного бассейна урбоэкосистем определяется, с одной стороны, большими объемами выбросов, а с другой, спецификой твердых, жидких и газообразных веществ. Их доля в валовом выбросе по РФ 2,6% и 5,0% соответственно, тогда как доля предприятий других отраслей (машиностроение, стройиндустрия, деревообработка, пищевая и легкая промышленность) сравнительно невелика и варьирует от 0,4 до 4% [36, С. 67]. В последние 15-20 лет очень крупным источником загрязнения воздушного пространства является транспортно-дорожный комплекс, выбросы от которого в наши дни составляют более 60% общих объемов всех выбросов. Такова исходная информация об уровне воздействия основных отраслей народного хозяйства на состояние атмосферного воздуха в стране. В итоге в более чем 40% субъектов РФ вопросы загрязнения атмосферного воздуха городов и промышленных центров, обезвреживания и утилизации токсичных промышленных отходов предельно актуальны. Одним из субъектов России с достаточно обостренными вопросами качества среды обитания является и Республика Татарстан. Хотя экологическая обстановка здесь в целом и характеризуется стабильностью, но тем не менее некоторые её регионы отличаются и относительно высокой степенью загрязнения ОС. Многие десятилетия РТ является развитой индустриально-аграрной республикой, с многоотраслевой промышленностью, интенсивным сельским хозяйством и хорошо развитой транспортной сетью. На ее территории в середине второй половины XX столетия сформировались крупные межотраслевые комплексы: ТЭК, машиностроительный, комплекс производящий конструкционные материалы и химические продукты, агропромышленный комплекс, комплекс по производству товаров народного потребления и сферы услуг, наконец, транспортный. Как следует из „Гос доклада о состоянии природных ресурсов..." Минэкологии РТ [37, С. 64], выбросы ЗВ от стационарных источников в 2002 г. составили 283 тыс.т против 292,91 тыс.т в 2001 г. По-прежнему наибольший вклад вносят предприятия нефтяной (топливной) промышленности (36,88%). Второе место занимает химическая и нефтехимическая промышленность (25,09%), далее предприятия ТЭК (23,73%). Доля выбросов предприятий машиностроительной, строительной и пищевой отраслей РТ составила 4,69, 3,09 и 1,93% соответственно. В 2002 г. по отношению к 2001 г. произошло увеличение выбросов ЗВ на предприятиях нефтяного (на 4,94 тыс.т), химического и нефтехимического (на 0,558 тыс.т), машиностроительного (на 0,74 тыс.т) и других комплексов, что связано с увеличением объемов производства. Снижение же выбросов предприятиями ТЭК на 11,321 тыс.т произошло в результате целенаправленного уменьшения количества используемого в качестве топлива высокосернистого мазута. Валовые выбросы от автотранспорта в республике намного ниже таковых от стационарных источников, составив в 2002 г. более 204 тыс. т [37, С. 64].
Уже отмечалось, что определенное экологическое неблагополучие отмечается практически в большинстве крупных городов РФ. Не является исключением и крупные города РТ. К числу таких урбоэкосистем относится г. Нижнекамск, воздушный бассейн промзоны которого и собственно города, типичны и для других урбоэкосистем Поволжского Федерального округа РФ, о которых мы уже упоминали (гг. Стерлитамак, Дзержинск, Кетово, Салават, Ишимбай, Новокуйбышевск, Глазов и др.), в структуре промышленности которых, доминируют предприятия химических и нефтехимических отраслей, а совокупность природных предпосылок (орографические и метеорологические условия) определяют близкий по значимости уровень загрязнения атмосферы. Естественно, что подобная экологическая обстановка свидетельствует о необходимости изучения и поиска соответствующих путей подхода к оценке и снижению в конечном счете негативных последствий загрязнения в этих типологически близких урбоэкосистемах, с целью в первую очередь снижения заболеваемости населения и, во-вторых, минимизации ущерба народному хозяйству. Здесь уместно ещё раз подчеркнуть, что предприятия химической и нефтехимической промышленности расположены во многих субъектах РФ, в Поволжском Федеральном округе. Крупные комплексы сформировались в РТ, Башкортостане, Нижегородской, Самарской, Пермской и др. областях. В ряде городов России воздействие на ОС предприятий данной отрасли является доминирующим.
Влияние метеорологических условий на рассеивание примесей
Загрязнение воздушного бассейна г. Нижнекамска углеводородами также велико, хотя и в меньшей степени, чем аммиаком. Значения концентраций изменяются в течении года от 0,76 до 5,59 мг/м3, когда достаточно четко выраженный максимум приходится на июль, а превышение ПДКс.с. достигает 1,12 раза (рис. 2.3 б). В годовом ходе углеводородов отмечается повышение концентраций в теплые месяцы (апрель - август), а также ноябре (2,53 мг/м3).
Загрязнение воздуха г. Нижнекамска диоксидом азота (NCh) также значительно, хотя в среднем за год его концентрация ниже ПДКс.с. (0,029 мг/м3) (табл.2.6). Основные пики повышенных концентраций диоксида азота в январе (0,028 мг/м3), апреле (0,026 мг/м3), июле (0,038 мг/м3) и ноябре (0,036 мг/м3) (рис. 2.3 в).
Загрязнение воздуха оксидом углерода (СО) невысокое. Среднегодовая его концентрация 1,28 мг/м3, что значительно ниже ПДКс.с. (З мг/м3). В годовом ходе оксида углерода, повышенная его концентрация свойственна апрелю (1,63 мг/м3—0,54 ПДКс.с), июню - июлю (1,46-1,56 мг/м3—0,5 ПДКс.с), наконец ноябрю (1,58 мг/м3—0,53 ПДКс.с), тогда как в остальные месяцы его концентрации значительно ниже допустимых значений (табл.2.6 и рис.2.3 г).
Значения таблицы 2.6 показывают, что воздушный бассейн города значительно загрязнен формальдегидом на протяжении всех 12 месяцев, равно как и за год величины концентраций превышают ПДКс.с. в 3,3 раза. Второе место по загрязнению занимает аммиак. В течение 5 месяцев и за год его концентрации превышают ПДКс.с. в 1,5 - 2,25 раза. На третьем месте - углеводороды. В летние месяцы (июль) их концентрации достигают 1,12 ПДК. Следующее место - за диоксидом азота. Концентрации которого изменяются в течении года с 0,6 до 1 ПДК. Концентрации диоксида серы (0,8 ПДКс.с.) и оксида углерода (0,5 ПДКс.с.) в течении всего года ниже ПДК (табл. 2.6).
В феврале фиксируется максимальное загрязнение атмосферного воздуха аммиаком. Именно в феврале, как показывают многолетние метеорологические данные, высока повторяемость юго-восточных (12%) ветров (в декабре 21%), дней со слабым ветром (19%) и большое количество дней с туманами (11%). Средняя скорость ветра для января и февраля-3,4 м/с.
Весной превышение ПДК наблюдается только по аммиаку. Концентрации углеводородов, NCh, СО ниже допустимых пределов. В среднем за сезон фиксируется 60 дней с превышением ПДК по какому-либо из ингредиентов (в 2002 г. 41 дн. -по аммиаку, 13 дн. -по диоксиду азота). Особенно повышенная загрязненность атмосферы свойственна апрелю, когда высока повторяемость юго-восточных (21,4%) и восточных (7,6%) ветров, количество дней со слабым ветром достигает 26%, а также наблюдается значительное количество дней с туманами (до 15%)(табл. 2.1). Летом наибольшее загрязнение воздуха всеми ингредиентами свойственно июлю, когда превышение ПДК наблюдается по углеводородам (1,1 ПДКс.с.) и аммиаку (1,5 ПДКс.с). Интересен тот факт, что «опасные» направления ветров в этом месяце очень редки (ЮВ -10,4%, В - 3,9%)(рис.2.1). Повышенная концентрация всех веществ в этот период связана со значительным количеством дней со слабым ветром (25%) и штилем (32%), а также частыми туманами (28%). Осенью вновь наблюдается некоторое повышение загрязнения воздуха почти всеми ингредиентами, особенно аммиаком. В ноябре его концентрация превышает ПДК в 2,25 раза. Именно в этом месяце повторяемость опасных направлений ветров 16,8% и 7,4%, что при значительном количестве дней со слабым ветром (26%) и туманами (9%), создают благоприятные условия для повышения концентраций всех ЗВ. Следует подчеркнуть, что максимальное загрязнение атмосферного воздуха в некоторые периоды года обуславливается различным сочетаниями метеорологических условий и, следовательно, разной степенью рассеивания этих примесей. Для сравнительной оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха города, выявления динамики загрязненности и определения ЗВ, вносящих наибольший вклад в загрязнение воздушной среды, используется индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Использована методика расчетов Э.Ю. Безуглой (Временная методика расчета..., 1988): где: gi - средняя концентрация вещества і; ПДКі - среднесуточная предельно-допустимая концентрация вещества і; сі - безразмерная константа приведения степени вредности вещества і к вредности S02. Среднегодовые концентрации, контролируемых ЗВ в г. Нижнекамске, приведены в таблице 2.7, которая составлена по данным отделения комплексной лаборатории по мониторингу окружающей среды г. Наб. Челны (НОКЛМС УГМС РТ) за период 1998 - 2002 гг. В г.Нижнекамске наблюдается снижение загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота, формальдегидом, фенолом, сероводородом, пылью. В то же время идет рост его загрязнения бенз(а)пиреном. В Госдокладе «О состоянии окружающей природной среды в РТ» за 2001г. [37, С. 190] концентрация бенз(а)пирена в воздухе г. Нижнекамска составляла 1,2 ПДК, а в 2002г. уже 2,5 ПДК(!). Повышение бенз(а)пирена обусловлено увеличением выбросов в атмосферу вредных веществ объектами энергетики в холодный период года, когда подключались пиковые котлы, а из-за нехватки газа в качестве топлива использовался мазут и каменный уголь [37, С. 191]. Существенный вклад в рост концентраций бенз(а)пирена вносит автотранспорт, двигатели которого при парковке в холодный период года длительное время не выключаются.
Роль химической и нефтехимической промышленности в загрязнении атмосферного воздуха г.Нижнекамска
В штилевую погоду данные выбросы ЗВ достигают города и уходят далеко за его пределы. Именно при нисходящих токах воздуха городу и району «достается» большая доля (75%) загрязняющих примесей, а меньшая (25%) рассеивается в воздушной среде других административных районов (Менделеевский, Елабужский, Мамадышский, Тукаевский).
Карты-схемы 3.2-3.4 показывают, что внутренние радиусы загрязнений от всех источников выбросов, независимо от высоты труб, очень небольшие от 0,26 до 1,64 км. Другими словами, рассеивание примесей происходит на территории санитарно-защитной зоны (СЗЗ). Однако данные ареалы перекрываются внешними радиусами низких труб, высотой 30 - 50 м. При плотном расположении дымовых труб эффект рассеивания не достигается в следствии перекрывания площадей рассеивания вредных выбросов из различных труб.
Имеется множество количественных и качественных параметров описывающих степень загрязнения атмосферы. Возможное опасное загрязнение приземного слоя атмосферы можно оценить по наибольшей рассчитанной величине концентрации вредных веществ Cm, которая может установиться при неблагоприятных метеорологических условиях.
На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований ГТО при участии Института прикладной геофизики и Института гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана была разработана «Временная методика расчета рассеивания в атмосфере выбросов из дымовых труб электростанций» [26], а затем составлены «Указания по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий (СН—369—67)» [100]. В последней приводятся формулы, способы расчета максимальных концентраций ЗВ и определения расстояний на которых данные максимальные концентрации встречаются. Формула 3.4 получена в 1963 г. для газовых выбросов и используется в работах М.Е. Берлянда [10, С. 11; 12, С.81], Э.Ю. Безуглой [5], Р.И. Оникула [66, С. 70] и др. Максимальное значение приземной концентрации ЗВ в газовоздушной смеси, выброшенной из одиночного точечного источника с круглым устьем, определяется по формуле:
коэффициент, учитывающий температурную стратификацию атмосферы (для Нижнекамского района принимается А = 160); М - масса ЗВ, выбрасываемых в атмосферу в единицу времени (г/с); F - коэффициент, учитывающий скорость оседания ЗВ; Н — высота источника выброса над уровнем земли (м); т - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности (в случае слабопересеченной местности с перепадом высот менее 50 м на 1 км, т = 1); AT - разность температур между выбрасываемой газовой смесью и окружающим атмосферным воздухом (С); V-объем газовоздушной смеси, м3/с.
И, конечно, можно определить расстояние Хт, где достигается высокая максимальная концентрация вещества при неблагоприятных метеорологических условиях:
Рассчитанные показатели максимальных концентраций ряда ЗВ нашли свое отражение в таблице 3.15. Последняя показывает, что ОАО «Нижнекамскнефтехим» создает максимальные концентрации оксида углерода в пределах 0,01-0,15 ПДК м.р., диоксида азота 0,29-1,69 ПДК м.р., оксида азота 0,04 - 1,86 ПДК м.р., диоксида серы 0,04 - 0,21 ПДКм.р., углеводорода 0,001 - 0,01 ПДК м.р. Такое различие в создаваемых концентрациях зависит от высоты трубы (Н) и расхода газовоздушной смеси (V), выходящей из устья трубы, а также от массы ЗВ (М).
Более высокие источники выбросов (трубы ТЭЦ высотой 180 - 250 м) создают концентрации СО 0,02-0,12 ПДКм.р., NO2 1,4-2,33 ПДКм.р., SO2 0,25 - 0,5 ПДКм.р. (табл. 3.15).
Согласно таблицы 3.15 низкие источники (30-50 м), создают максимальные концентрации газообразных веществ на расстоянии 300-650 м, а аэрозолей—200-400м. Средние источники (80-120 м) создают ареал загрязнения от 1100 до 1700м, а твердых соединений на расстоянии 600-1100 м. Более высотные трубы (180-250 м) рассеивают газообразные вещества на расстоянии 1300—3100 м, а аэрозоли—1300-2000 м.
В настоящее время очень широко используется «Методика расчета концентраций вредных веществ в атмосферном воздухе, содержащихся в выбросах предприятий» [56], именуемая ОНД-86. Использование данной методики позволило произвести расчет рассеивания диоксида серы от одного из основных источников загрязнений в г. Нижнекамске (ТЭЦ-1) и создать рисунок распределения концентраций S02. На рисунке 3.5 отчетливо видно, что приземная максимальная концентрация SO2 0,34 мг/м3 при опасной скорости ветра (0,9 м/с), наблюдается в пределах СЗЗ, на расстоянии 1343 м от источника. Повышенные концентрации (0,25 мг/м3) чаще встречаются в воздухе восточной и северо-восточной окраины города, а к западу и северо-западу концентрации диоксида серы значительно снижаются до 0,01 мг/м3.
Таким образом, уровень загрязнения атмосферного воздуха в пределах промзоны города почти всегда весьма значительный, вследствие высокой плотности размещения предприятий и постоянного наложения зон рассеивания ЗВ. Выбросы из высоких источников при небольших скоростях ветра не достигают поверхности земли и уносятся воздушными потоками за пределы района, а при выбросах из низких труб за счет турбулентного рассеивания по вертикали достигают земной поверхности и формируют заметные приземные концентрации. При наличии источников разной высоты уровень загрязнения приземного слоя воздуха будет зависеть от того, с каких высот выбросы вносят больший вклад в формирование приземных концентраций. Наиболее сильно на степень загрязнения воздуха в Нижнекамском районе оказывают трубы высотой от 30-150 м, то есть трубы таких ОАО как «Нижнекамскнефтехим», «Нижнекамскшина», «Нижнекамсктехуглерод».
Наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха под факелами (импактное загрязнение) проводит ГУ «Центра Госсанэпиднадзора в Нижнекамском районе и г. Нижнекамске», который осуществляет отбор проб воздуха непосредственно в промышленной зоне на протяжении более 21 года (табл. 3.16).
Расчет выбросов потока автотранспортных средств на перекрестках и светофорах г. Нижнекамска
Во-вторых, в зоне 5-6 м от полотна дороги, где высокая концентрация ЗВ (свинец, углеводороды, бенз(а)пирен и др.), создать санитарно защитные зоны (посадка деревьев и кустарников). В настоящее время наименьшее озеленение характерно для просп. Химиков до пересечения с ул. Корабельная; на просп. Мира разделительная полоса не имеет насаждений; на кольцевой просп. Вахитова и Химиков, также крайне мало зеленых насаждений. Кроме того, строительство детских учреждений (школа №33, кафе «Баскин Роббинс» и «Макдональдс») произведено близко к дорожному полотну без выдерживания санитарных зон. В-третьих, необходимо целенаправленно осуществлять перевод автотранспорта на газовое топливо и на неэтилированный бензин, что происходит крайне медленно (в 2002 г.—54 автомобиля), вследствии недостаточного количества станций заправки сжиженным нефтяным газом (их всего 2 на весь город). В-четвертых, обязателен постоянный контроль ГАИ за техническим состоянием автомобилей (при нарушении регулировки карбюратора выбросы оксида углерода увеличиваются в 4-5 раз). В-пятых, необходимо оснащение выхлопных труб нейтрализаторами, которые снижают выбросы автомобиля в 6 раз. Выбросы ЗВ промышленными предприятиями города значительны, но, как показывают результаты главы 4, именно автомобильный транспорт создает высокие концентрации ЗВ, влияя на здоровье населения. Предлагаемые нами меры позволят сократить выбросы ЗВ от автотранспорта, улучшив тем самым состояние ОС города.Одним из важнейших показателей здоровья населения является заболеваемость. Исследования влияния ЗВ атмосферного воздуха на состояние здоровья населения проводили многие исследователи, в т.ч. Г.И. Сидоренко, Р.В. Меркурьева (1981); М.Г. Шандала, Л.И. Звиняцковскии (1981); М.А. Пинигин и др. (1981); О.Ю. Малыгина и др. (1986); СМ. Соколов (1988); Ф.Ф. Даутов (1990) и др. Их работами и многих других доказана зависимость между состоянием здоровья людей и концентрациями ЗВ. Актуальность таких исследований возрастает, будучи связана с контрастностью и колебаниями концентраций ЗВ по территории любой урбоэкосистемы, включая г. Нижнекамск. Большинство из реально находящихся в атмосферном воздухе ЗВ приводит к снижению сопротивляемости организма, в т.ч. к инфекциям. Они оказывают неблагоприятное влияние на умственное развитие детей, способствуют развитию хронических заболеваний дыхательных путей, сердечно-сосудистой системы, приводят к патологиям системы кроветворения, нервной системы, аллергии [7, 24, 39, 40, 41, 47, 51]. Для наиболее полного анализа заболеваемости населения города и Нижнекамского района нами использованы количественные показатели, что позволило с исчерпывающей полнотой сопоставлять медико-демографические показатели г. Нижнекамска с аналогичными показателями по РТ. Основная особенность заключается в том, что г. Нижнекамск молодой, где средний возраст жителей около сорока лет. Ежегодный естественный его прирост достигает 0,8-0,9 тыс.чел. Численность населения города в 2002 г. составляла 225, 93 тыс. чел. против 225, 09 в 2001г. [57, 65]. Показатели рождаемости (по медико-демографическим данным ЦТ СЭН г. Нижнекамска) за последние 12 лет (1991 - 2002 гг.) мало изменились, свидетельствуя о некотором её росте (рис. 5.1). Рождаемость как в городе, так и в Нижнекамском районе существенно выше данного показателя по РТ (в 2001г. по РТ—9,5 рожденных на 1000 жителей, в г. Нижнекамске —11,9). Правда, за тот же период в городе наблюдается увеличение общей смертности населения (в 1991г.—5,6 умерших, а в 2002г.—8,7 на 1000 жителей) (рис. 5.2). Для сравнения общая смертность в РТ составляла 13,3 на 1000 жителей. Естественная же убыль населения в республике стабилизировалась на отметке —3,8, тогда как в Нижнекамском районе наблюдается устойчивый прирост населения (в 2002г. 3,2 чел./ЮОО жителей) (табл.5.1). На протяжении последних лет в РТ и в г. Нижнекамске отмечается достоверное снижение младенческой смертности. Если в 1991г. в районе последняя составила 16,0 умерших на 1000 рожденных детей, то в 2002г. только 9,0 (рис. 5.3). В РТ же этот показатель изменился незначительно — с 17,8 до 16,4 [65]. Основными причинами смертности взрослого населения города и района, по данным ЦТ СЭН г. Нижнекамска [65, 68], являются: болезни системы кровообразования—47,8%; травмы, отравления, ожоги—16,7%; злокачественные новообразования—12,7%. Тревожным фактором является смертность трудоспособного населения (18-60 лет), достигающая 11,3%. В итоге динамика демографических показателей для г.Нижнекамска свидетельствует о некотором повышении уровня рождаемости, снижении младенческой смертности, возросшем показателе общей смертности, устойчивом приросте населения.
