Русское географическое общество

Воронежский государственный университет

Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области

Медико-экологический атлас города Воронежа

 

На главную

страницу

Содержание

атласа 

Загрязнение воздушного бассейна города Воронежа

(описание к картам 5-8)

 

 

Качество воздушного бассейна – важнейший критерий благополучия общей экологической ситуации любого промышленно развитого города, в том числе и Воронежа. Лабораторный контроль качества воздушного бассейна осуществляют Воронежский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области, исходные данные которых послужили основой формирования баз данных для анализа и картографирования химического загрязнения атмосферы на территории города Воронежа (5-ти –летний период: 2013-2017 гг.).

Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы в России осуществляют на постах, которые подразделяются на три категории.

1. Стационарные посты служат для систематических и длительных наблюдений. Это специальные павильоны, оснащенные необходимыми приборами и аппаратурой для отбора проб воздуха, в том числе непрерывной регистрации концентрации вредных микрокомпонентов в атмосфере и определения метеопараметров.

Число их определяется ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов» в зависимости от численности населения: 1 пост - до 50 тыс. жителей; 2 поста  - от 50 до 100 тыс.; 3  - от 100 до 200 тыс.; 4 - 5 - от  200 до 500 тыс.;  5 - 10 - более 500 тыс. жителей.

Стационарные посты располагают, как правило, в зонах влияния крупных промышленных предприятий и автомагистралей, т.е. вблизи влияния источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Программа наблюдений включает определение максимально разовых и среднесуточных концентраций приоритетных загрязняющих веществ в приземном слое воздуха в течение нескольких лет. Контроль за уровнем загрязнения атмосферы на стационарных постах осуществляется территориальным центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

2. Маршрутные посты служат для постоянных наблюдений. Отбор проб воздуха и метеорологические измерения на этих постах проводятся с помощью передвижной лаборатории на автомашине.

Программа наблюдений может включать как определение максимально разовых, так и среднесуточных концентраций. Информация о загрязнении с маршрутных постов дополняет информацию со стационарных постов. При этом места отбора проб воздуха изменяются (как правило, ежегодно) с целью получения наиболее полной площадной картины распределения загрязнений.

В зависимости от цели мониторинга определение концентраций загрязняющих веществ может осуществляться в зонах влияния предприятий, на границах жилой застройки, внутриквартально.

Контроль за уровнем загрязнения атмосферы на стационарных постах осуществляется лабораторией региональных центров по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии» в субъектах Федерации.  В качестве примера на рисунке 1 показана схема размещения постов мониторинга качества воздушного бассейна в г.Воронеже.

3. Передвижные  (подфакельные) посты служат для разовых наблюдений под газовыми факелами (выбросами, распространяющимися из труб промышленных предприятий). Их выбирают каждый раз под факелом в зависимости от режима ветра на различных расстояниях от источника загрязнения.

Ведомственные лаборатории, которые имеют крупные хозяйствующие субъекты, являющиеся источниками выбросов загрязняющих веществ в объекты загрязняющей среды, осуществляют контроль загрязняющих веществ в рамках производственного контроля на промплощадках предприятий и на границе санитарно-защитной зоны (СЗЗ). Ведомственными лабораториями могут проводиться и подфакельные исследования.

База данных «Уровень загрязнения атмосферного воздуха г.Воронежа» сформирована  по данным мониторинга, который осуществлялся аккредитованным испытательным лабораторным центром (АИЛЦ) ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области» и Воронежского ЦГМС - филиал ФГБУ «Центрально-Черноземное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» [1].

В перечень контролируемых показателей вошли концентрации 16 приоритетных загрязнителей: оксида углерода, оксида серы IV (диоксида серы), оксида азота IV (диоксида азота), формальдегида, пыли (взвешенных веществ), свинца, сажи (углерода), фенола, оксида марганца IV, оксида железа III, оксида хрома VI, меди оксида, 1,3-бутадиена, озона, акролеина, стирола.

При этом, на маршрутных постах наблюдения ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области» постоянно контролировались концентрации 16 загрязнителей (оксид углерода, оксид серы IV, оксид азота IV, формальдегид, пыль (взвешенные вещества), свинец, сажа (углерод), фенол, оксид марганца IV, оксид железа III, оксид хрома VI, меди оксид, 1-3 бутадиен, озон, акролеин, стирол (этенилбензол)); на стационарных постах Воронежского ЦГМС - филиал ФГБУ «Центрально-Черноземное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» от 5 до 7 загрязнителей (оксид углерода, диоксид азота, диоксид серы, пыль, формальдегид, фенол, сажа).

Данные представлены по 75 точкам, условно распределенным по пяти видам функциональных зон, в том числе: 1) жилая зона с 3-мя подзонами: жилая ЦИ – центральная историческая часть города, включая общественно-деловую застройку и старую 5-ти-этажную застройку; жилая СП – кварталы с современной многоэтажной застройкой; жилая ЧС – частный сектор (преимущественно одноэтажная жилая застройка) – 20 точек, в т.ч. ЦИ – 7 точек, СП – 6 точек, ЧС – 7 точек; 2) промышленная зона – 18 точек; 3) зона рекреации – 14 точек; 4) транспортная зона – 17 точек; 5) фон – 6 точек.

Основным нормативным документом, определяющим требования к качеству атмосферного воздуха, является «Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.3492-17 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений».

Нормативы распространяются на атмосферный воздух городских и сельских поселений. В соответствии с данным документом установлены следующие основные нормативы качества атмосферного воздуха (таблица 1).

Анализ результатов определения концентраций загрязняющих веществ сравнивался с гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.3492-17 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений» и референтными концентрациями, рекомендованными Всемирной организацией здравоохранения, и закрепленными для оценки неканцерогенного риска руководством P 2.1.10.1920—04.

Основными источниками антропогенного загрязнения города являются промышленные предприятия, автотранспорт, инженерные сети, коммунальные и энергетические объекты, строительные объекты. Индустриальная база Воронежа представлена в основном объектами теплоэнергетики, а также предприятиями машиностроения, химической, пищевой и строительной индустрии. Суммарно промышленно-коммунальные зоны составляют 7,2 % от общей территории застройки города.

Основной вклад в загрязнение воздушного бассейна по общей эмиссии ЗВ вносят выбросы от автотранспорта (более 89 %). На территории города зарегистрировано более 350 тысяч единиц транспортных средств [3].

Приоритетными загрязняющими веществами города от всех источников загрязнения,  вклад которых наиболее велик и потенциально опасен для здоровья населения являются диоксид азота, пыль (взвешенные вещества), формальдегид (канцероген).

Наиболее загрязненными районами города являются Левобережный промышленный район, включающий ТЭЦ-1, ОАО «Воронежсинтезкаучук», ЗАО «Воронежский шинный завод», АООТ «ВАСО», ДАОЗТ «Воронежстальмост». К числу достаточно крупных промышленных комплексов относится Коминтерновский (ОАО «ВЭКС», АО «Электросигнал», АО «Воронежтяжмехпресс» и др.), Северо-Восточный, Юго-западный и Южный промышленные узлы. Быстро формируются новые промышленные узлы в пос. Придонской, на проспекте Патриотов, в южной части Левобережного района. Причем ранее построенные на окраине Воронежа промышленные предприятия в результате активного городского развития оказались в городской черте.

Дисперсные включения коммунально-складских и производственных участков в городскую структуру создают ситуацию, в которой практически все жилые территории находятся в зоне их влияния.

Численность населения, проживающего в санитарно-защитных зонах, сокращается ежегодно, что связано, прежде всего, с работой предприятий по установлению окончательных размеров санитарно-защитных зон.

В структуре загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух от организованных источников к 1 классу опасности относятся 17 веществ (5 %), ко 2 классу – 48 веществ (14 %), к 3 классу – 81 вещество (23,6 %), к 4 классу –  41 вещество (12 %); веществ, для которых приняты ОБУВ, – 156 (45,4 %) [2].

Основной вклад в общий объем выбросов от организованных источников вносят оксид углерода (28,01 %), диоксид азота (24,09 %), диоксид серы (10,96%), метан (7,16 %), оксид азота (4,35 %), зола углей (4,06 %), пыль неорганическая с содержанием SiO₂ 20-70% (2,44 %). По 1-2 % приходится на гексан, взвешенные вещества, уайт-спирит, бензин нефтяной, толуол, ксилол, спирт этиловый. На остальные 329 учитываемых веществ приходится 4,13 %, при этом на каждое из них приходится от 0,000001 до 1,18 %. Вещества, совокупный вклад которых в валовый выброс загрязняющих веществ в атмосферу г.Воронежа составляет 95 %, показаны в таблице 2.

Ведущая роль в загрязнении атмосферного воздуха принадлежит предприятиям производства транспортных средств, машиностроения и оборудования (ОАО «Воронежское акционерное самолетостроительное общество», Воронежский механический завод – филиал государственного унитарного предприятия «Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева»), химической промышленности (ОАО «Воронежсинтезкаучук», ЗАО «Воронежский шинный завод»), теплоэнергетики (ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 ОАО «Квадра»); коммунального хозяйства (Правобережные очистные сооружения ООО «РВК-Воронеж», ООО «Левобережные очистные сооружения»).

В перечень приоритетных загрязняющих атмосферный воздух веществ по данным социально-гигиенического мониторинга включены:

- вещества, совокупный вклад которых в валовый выброс составляет около 70% (углерода оксид, азота диоксид, серы диоксид, взвешенные вещества);

- неорганические вещества, вероятно входящие в пылевую фракцию (пыль неорганическая, взвешенные вещества, зола углей с содержанием SiO₂ от 20 до 70%), на которые имеются аттестованные методы лабораторного контроля, включенные в область аккредитации Испытательного лабораторного центра ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области» (свинец, оксид марганца, оксид железа, оксид хрома VI, меди оксид);

- вещества, обладающие канцерогенным действием (формальдегид, свинец, сажа, хром (VI), 1,3-бутадиен, стирол) на которые имеются аттестованные методы лабораторного контроля, включенные в область аккредитации Испытательного лабораторного центра ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области».

Самым неблагоприятным районом по суммарному объёму промышленных выбросов является Левобережный район города. Только ТЭЦ-1 (ВОГРЭС) ежегодно выбрасывает в воздушную среду города более 3 тыс. тонн загрязняющих веществ. В выбросах ОАО «Воронежсинтезкаучук», достигающих более 700 тонн/год, содержатся токсичные органические вещества, в числе которых стирол, толуол, олигомеры бутадиена, обладающие канцерогенным эффектом. В целом на долю Левобережного района приходится 36% от общего объёма воздушных выбросов промышленности города.

Вторым наиболее весомым «вкладчиком» в загрязнение воздушной среды города является Коминтерновский промышленный район, доля которого составляет почти четверть объёма промышленных выбросов (24,0%), на третьем месте – Советский район (14,6 %) и Железнодорожный район (13,8 %). На долю Ленинского района приходится 8,5 % выбросов, а Центральный район является минимальным вкладчиком в загрязнение атмосферы, поставляя в воздушный бассейн около 2,9 % выбросов от стационарных источников.

Низкое качество воздушной среды характерно для наиболее напряжённых городских магистралей города и примагистральных участков, в числе которых Московский пр-т, Ленинский пр-т, ул. 9-е Января, ул. Ворошилова и др. Наивысшая степень загрязнённости наблюдается на участках улиц, имеющих значительные уклоны (Петровский спуск по ул. Степана Разина, участки ул. 20-летия Октября на спуске к ВОГРЭСовскому мосту, ул. Грамши), а также на пересечении наиболее «оживлённых» улиц города (пересечение ул. 9-е Января и Машиностроителей, ул. Кольцовской и Плехановской, участок между перекрёстками улиц 20-летия Октября, ул. Кирова и ул. Ворошилова, ул. Кольцовская и др.).

Относительно благополучными по состоянию воздушной среды могут быть признаны три микрорайона: а) Северный жилой район; б) жилая зона в микрорайоне «Березовая роща – Агроуниверситет»; 3) юго-западный сектор города в районе улиц Южно-Моравская - О. Дундича - Перхоровича. Эти преимущественно «спальные» микрорайоны лишены промышленных узлов; кроме того они характеризуются хорошими условиями самоочищения: удачно расположение микрорайонов относительно промышленных зон как по рельефу, так и ветровому режиму (вне зоны промышленного воздействия), зелёные насаждения, в которые «встроена» застройка. Запылённость воздуха снижается и над гладью Воронежского водохранилища, которое меняет биоклиматические параметры воздушной среды на локальном уровне и является естественным проводником воздушных масс со стороны северных лесных массивов. В последние годы, однако, качество воздушного бассейна и экологическая емкость в целом Северного жилого района снижается на фоне все возрастающей автомобилизации и прогрессирующей застройки вдоль Московского проспекта.

По данным санитарно-эпидемиологической службы, ориентировочная численность населения города, подверженного воздействию загрязняющих атмосферный воздух веществ в концентрациях, периодически превышающих ПДК, составляет 330 тыс. человек (32,8 % населения) [1].

Ранжирование загрязняющих веществ по количеству экспонированного населения показало, что самый высокий ранг занимает азота диоксид, на втором месте находятся взвешенные вещества, на третьем – углерода оксид. Особую потенциальную опасность представляет формальдегид, поскольку это вещество с установленным канцерогенным эффектом, но концентрации которого имеют тенденцию к снижению, что снижает риск аэротехногенного загрязнения для населения города.

В целом г.Воронеж отличается относительно низким потенциалом загрязнения воздушного бассейна и достаточной естественной аэрацией. Однако, имеются многочисленные рассредоточенные источники загрязнения атмосферы, что является следствием исторически сложившихся нескольких промышленно-производственных комплексов: левобережного, включающего ТЭЦ, заводы по производству синтетического каучука, шин для автомобилей, авиационной техники; правобережного, где расположены заводы преимущественно машиностроительного, радиотехнического и строительного профилей. Причина высокого загрязнения атмосферы города помимо загруженности автотранспортом кроется в низком качестве дорожного покрытия, недостаточном озеленении, близости жилой застройки к проезжей части, т.е. в недостаточном учете экологического фактора в целом.

Комплексная оценка качества атмосферного воздуха проведена с использованием  интегрального индекса загрязнения атмосферы (К_атм), рассчитанного по формуле :

где С_i – среднегодовая концентрация i-вещества; ПДК_i – среднесуточная предельно допустимая концентрация Сi-вещества; N1,2,n –- коэффициент (константа), величина которого зависит от класса опасно­сти вещества: для I класса – 1;, для II класса - 1,5; для III класса – 2; для IV класса – 4; n – число веществ.

 

Расчет К_атм.  для г.Воронежа проведен по 6 приоритетным загрязняющим веществам, контролируемым санитарно-эпидемиологической службой: оксид углерода, диоксид серы, диоксид азота, формальдегид, фенол, пыль.

Анализ полученных данных позволил сделать следующие обобщения [3, 4]:

в зимний сезон главный очаг аэрогенного загрязнения формируется на низменном левобережье вблизи ТЭЦ-1 и заводов ОАО «Воронежсинтезкаучук», ОАО «Амтел-Черноземье» с отходящим языком повышенного загрязнения в правобережную центральную зону города  по Чернавскому мосту и ул. Степана Разина – ул. Манежная – ж/д вокзал – ул. Урицкого  – Московский пр.; причем значительный вклад в загрязнение воздушного бассейна привносит диоксид серы не только в промышленных районах, но и за счет рассредоточенного загрязнения от многочисленных котельных в жилых микрорайонах;

- с наступлением весны зона загрязнения «размывается», а очаг загрязнения переходит на высокое правобережье города и аккумулируется вдоль ул. 9-е Января (определенную роль играет сезонная смена ветров юго-восточного направления);

- в летний сезон отчетливо формируются два «острова тепла» и повышенного загрязнения на левом и правом берегу Воронежского водохранилища, приуроченные к двум промышленно-транспортным зонам: правобережного Коминтерновского района (вблизи ТЭЦ-2 и др.) и юго-восточного промышленного левобережья города, причем весь левобережный сектор города летом становится более загрязненным; а диоксид азота становится вполне надежным индикатором мест пролегания автотрасс города, т.к. конфигурация зон загрязнения этим поллютантом совпадает в общих чертах с главной осью автотранспортного развития города (по маршруту расположения ул. А.Овсеенко – 9-е Января – Кольцовская – 20 лет Октября – Вогрэсовский мост – Героев Стратосферы – Циолковского);

- аналогичная ситуация сохраняется и осенью, однако, очаги загрязнения как по правобережью, так и по левобережью «размываются» к северу, в том числе более загрязненной становится практически вся левобережная застройка города вдоль Ленинского проспекта.

В годовой картине загрязнения наиболее типична ситуация, характерная для летне-осеннего периода с двумя довольно четко выделяющимися зонами загрязнения воздушного бассейна вблизи промышленно-транспортных микрорайонов.

В ходе экспериментальных микроклиматических исследований на территории г.Воронежа нами выявлены следующие закономерности формирования микроклимата в условиях комбинированной городской застройки [5]:

- на территории города наблюдается повышение температур воздуха в сравнении с фоновыми характеристиками, особенно в теплый период года, что создает «острова тепла» и способствует росту загрязнения воздуха, снижающего комфорт жизнеобеспечения; так, температура воздуха в условиях городской застройки отличается от фоновых характеристик на 4,5 - 4,9°С; причем, наименьшие вариации температуры наблюдаются в «частном секторе» и на территории застройки средней плотности  (застроенная площадь составляет 15 – 25 % территории) с достаточным озеленением, а наиболее высокие – на открытых и не озелененных пространствах, вблизи проезжей части крупных автомагистралей, либо на участках плотной застройки (>25 % территории), где минимально внутриквартальное озеленение;

- снижение скоростей ветра (при преобладающих ветрах западных румбов  и средней скорости ветра около 3 м/с) прослеживается на подветренной стороне зданий; причем, наименьшие скорости ветра наблюдаются в плотной 5-ти этажной застройке, особенно во дворах, закрытых от господствующих ветров, а наибольшие – в так называемых «аэродинамических коридорах» (например, вдоль ул. Полины Осипенко, ул. Циолковского, ул. Героев Стратосферы), у «домов–свечек» (по Ленинскому пр.), вблизи домов широтной ориентации и во дворах, открытых на западную сторону;

- по параметрам биоклиматической комфортности наиболее благоприятными являются внутридворовые участки 5-ти этажной застройки (скорость ветра снижается более чем на 50%, влажность и температура воздуха оптимальны и более стабильны в течение дня), а наименее благоприятными – дворы многоэтажных домов, открытых на западную сторону, причем, во дворах домов широтной ориентации и вблизи «домов-свечек», где наблюдается значительное повышение температуры воздуха, а ветер часто имеет порывистый характер. Внутригородское Воронежское водохранилище оказывает смягчающее действие на микроклимат, играя роль «аэродинамического коридора», снижающего контрасты температур и повышающего относительную влажность воздуха в период летней жары.

В целом, следует отметить, что аэротехногенное загрязнение города формируется за счет природно-экологического фактора, в частности, сезонности и стратификации атмосферы, а также особенностей функционально-планировочной инфраструктуры и промышленно-транспортного комплекса. При этом, максимальные показатели индекса загрязнения атмосферы отмечаются в пределах левобережного промышленно-производственного комплекса, что связано с промышленными объектами и особенностями ландшафтно-экологических условий (пониженная выровненная поверхность, не способствующая усилению конвективных потоков воздуха). Во всех микрорайонах города ситуация значительно усугубляется в теплое время года, когда наблюдаются максимальные концентрации загрязняющих веществ вследствие устойчивой стратификации атмосферы (инверсия), а минимальные концентрации – в холодное время года и при «неустойчивом» состоянии атмосферы (конвекция).

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Доклад о состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия в городском округе город Воронеж в 2017 году. – Воронеж: Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Воронежской области, 2018. – 126 с.

2. Интегральная экологическая оценка состояния городской среды / С.А. Куролап, О.В. Клепиков, П.М. Виноградов и др.  –  Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2015. –  232 с.

3. Куролап С.А. Оценка техногенного загрязнения воздушного бассейна и микроклиматической комфортности городской среды / С.А. Куролап, И.В. Попова, Д.В. Сарычев, О.В. Клепиков, П.М. Виноградов // Экологическая ситуация и риски для здоровья населения города Воронежа. – Воронеж, 2018. – С. 34-56.

4. Куролап С.А. Экологическая оценка микроклимата и техногенного загрязнения воздушного бассейна города Воронежа / С.А. Куролап, О.В. Клепиков, И.В. Добрынина // Проблемы региональной экологии. – 2012. – № 1. – С. 24-29.

5. Попова И.В. Экологическая оценка комфортности микроклимата урбанизированной среды в условиях ветроохлаждения (на примере города Воронежа) / И.В. Попова, С.А. Куролап // Проблемы региональной экологии. – 2017. – № 5. – С. 128-133.