Оценка вклада различных отраслей промышленности в загрязнение атмосферного воздуха городов Архангельской области и предложения по совершенствованию мониторинга загрязнения атмосферы

Архангельская область входит в состав Северо-Западного федерального округа. Ее территория насчитывает 587,4 тыс. км² , на которой по состоянию на 1 января 2004 г. проживало 1,318 млн. человек.

Основу экономики отрасли составляет промышленное производство - на его долю приходится около 40% валового регионального продукта. В структуре промышленного производства 82,3% составляют обрабатывающие производства, 16,9% - производство и распределение электроэнергии, газа и воды; 0,8% - добыча полезных ископаемых. Основными отраслями промышленности в области являются: лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность, машиностроение, топливная промышленность (в том числе добыча и переработка нефти, газа, угля). Также в области представлены промышленность строительных материалов, добыча полезных ископаемых, пищевая промышленность.

На рисунке 1 сравнивается вклад отраслей промышленности в загрязнение атмосферного воздуха Архангельской области по количеству выбросов (данные за 2005 г.).

Как видно из рисунка 1, основной объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу приходится на долю предприятий электроэнергетики и предприятий лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности.

Рисунок 1 - Вклад отраслей промышленности в загрязнение атмосферного воздуха, %

В таблице 1 представлено количество выбросов загрязняющих веществ, характеризующие воздействие промышленности области на атмосферный воздух за 2000-2005 гг.

Таблица 1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленностью области за 2000-2005 гг.

Из данных таблицы следует, что в целом выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух уменьшаются. В частности, уменьшаются выбросы твердых веществ, оксида углерода, но при этом продолжают увеличиваться выбросы оксидов азота и углеводородов.

Также к одним из основных источников загрязнения окружающей среды населенных пунктов относится автомобильный транспорт. Около 90 % воздействия на атмосферу связано с работой автотранспортных средств на линии, остальной вклад вносят стационарные источники (цехи, участки, стоянки, станции техобслуживания). На 01.01.2006 года на территории Архангельской области по данным Государственной инспекции безопасности дорожного движения УВД Архангельской области зарегистрировано 264112 ед. транспортных средств, из них в Архангельске - 67540 ед., в Северодвинске 38828 ед., в Коряжме - 13609 ед., в Новодвинске - 7144 ед.

В 2005 г. оценочный суммарный выброс от всего автотранспорта по области составил 44,9 тыс.т. Основную массу в суммарные выбросы от автотранспорта вносят легковые автомобили - 28,6 тыс.т. Суммарный выброс загрязняющих веществ от автотранспорта составляет 18% от общего выброса загрязняющих веществ от стационарных источников по области.

Автомобильный транспорт вносит весомый вклад в загрязнение атмосферного воздуха крупных городов области. Так, например, оценочный выброс в атмосферу загрязняющих веществ от автотранспорта в г. Архангельске составил 10346,5 т., из них 6673 т. составляет оксид углерода, 1300 т. - углеводороды, 1751 т. - оксиды азота, 460,9 т. - сажа и 161,6 т. - оксиды серы. Исходя из этих данных, следует, что выбросы оксида углерода автотранспортом превышают суммарный выброс оксида углерода Архангельской ТЭЦ, Соломбальским и Архангельским ЦБК (4880,5 т.).

Расчеты оценочных выбросов от автотранспорта в 2005 г. были проведены комитетом по экологии администрации Архангельской области на основе данных, предоставленных УГИБДД УВД по Архангельской области и Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Архангельской области. Расчет проведен по методике «Определение массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух», утвержденной Министерством транспорта РФ от 20.06.1993.

1.2 Характеристика выбросов крупнейших предприятий топливно-энергетического комплекса Архангельской области

Предприятия топливно-энергетического комплекса области представлены предприятиями топливной промышленности и предприятиями электроэнергетики. Предприятия электроэнергетики являются более крупными загрязнителями атмосферного воздуха в регионе, чем предприятия топливной промышленности, так как на их долю приходится около 80 % выбросов по отрасли. На рисунке 2 приведена структура выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от предприятий электроэнергетики. Как показывает диаграмма, наибольшая доля в выбросах принадлежит сернистому ангидриду. Основной причиной образования выбросов на предприятиях электроэнергетики является сжигание топлива: угля, мазута, природного газа.

Рисунок 2 - Структура выбросов загрязняющих веществ от предприятий электроэнергетики

В таблице 2 показаны предприятия электроэнергетики, являющиеся основными загрязнителями атмосферного воздуха в регионе.

Таблица 2 Соотношение крупнейших предприятий электроэнергетики по количеству выбросов в атмосферу за 2000-2005гг.

В соответствии с данными таблицы 2 более 90% выбросов приходится на ТЭЦ, расположенные в Архангельске и Северодвинске.

Динамика выбросов Северодвинской ТЭЦ -1, являющейся наиболее крупным в отрасли загрязнителем атмосферного воздуха, приведена в таблице 3.

Исходя из данных таблицы 3, можно сделать вывод, что выбросы Северодвинской ТЭЦ-1 за последние 3 года возросли, за счет увеличения выбросов сернистого ангидрида, оксида углерода и золы. Это связано с повышением расхода топлива для увеличения выработки электроэнергии, а также с повышением зольности и серности топлива.

Таблица 3 Характеристика выбросов Северодвинской ТЭЦ-1 за 2001-2006 гг.

Динамика выбросов Архангельской ТЭЦ, являющейся второй по количеству выбросов в отрасли, приведена в таблице 4.

Как следует из данных таблицы 4, следует, что выбросы Архангельской ТЭЦ за последние 5 года возросли за счет увеличения выбросов всех загрязняющих веществ. Это связано с повышением расхода топлива для увеличения выработки электроэнергии, а в отдельные годы также с повышением зольности и серности топлива.

Таблица 4 Характеристика выбросов Архангельской ТЭЦ за 2001-2006 гг.

Динамика выбросов Северодвинской ТЭЦ -2 приведена в таблице 5.

Таблица 5 Характеристика выбросов Северодвинской ТЭЦ-2 за 2001-2006 гг.

Исходя из данных таблицы 5 , следует, что выбросы Архангельской ТЭЦ за 2001-2005 г.г. увеличивались за счет возрастания выбросов сернистого ангидрида, оксидов азота и мазутной золы. Это было связано с повышением расхода топлива для увеличения выработки электроэнергии, а в отдельные годы также с повышением зольности и серности топлива. В 2006 г. выбросы уменьшились за счет понижения зольности и серности топлива.

1.3 Характеристика выбросов крупнейших предприятий лесопромышленного комплекса Архангельской области

Из 60 предприятий лесной, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности основными загрязнителями атмосферного воздуха являются 3 целлюлозно-бумажных комбината: Архангельский ЦБК, Котласский ЦБК и Соломбальский ЦБК. В таблице 6 показано, что на их долю приходится около 90% выбросов в атмосферу.

Таблица 6 Соотношение крупнейших предприятий лесопромышленного комплекса по количеству выбросов в атмосферу за 2000-2005гг.

На рисунке 3 приведена структура выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от предприятий лесопромышленного комплекса. Наибольшая доля выбросов приходится на взвешенные вещества и сернистый ангидрид.

Рисунок 3 - Структура выбросов загрязняющих веществ от предприятий лесопромышленного комплекса

Динамика выбросов Архангельского ЦБК, являющегося наиболее крупным в отрасли загрязнителем атмосферного воздуха, приведена в таблице 7.

Как видно из данных таблицы 7, выбросы Архангельского ЦБК за последние 6 лет сократились на 40%. Выбросы сернистого ангидрида уменьшились на 50%, оксида углерода на 70%, взвешенных веществ на 40%, снижение выбросов пыли в 2006 г., по сравнению с 2005 г., составило 98%. Произошло увеличение выбросов оксида кальция и карбоната натрия. Постепенно снижаются выбросы оксидов азота, сероводорода, метилмеркаптана, угольной золы, скипидара, диметилсульфида, диметилдисульфида. Снижение выбросов обусловлено проведением на Архангельском ЦБК природоохранных мероприятий.

Таблица 7 Характеристика выбросов Архангельского ЦБК за 2001-2006 гг.

Динамика выбросов Котласского ЦБК, являющимся вторым по выбросам в отрасли, приведена в таблице 8.

Как следует из данных таблицы 8, выбросы Котласского ЦБК за последние 6 лет имеют нестабильный характер и за период с 2002 по 2006 гг. изменились незначительно. По сравнению с 2001г. выбросы сернистого ангидрида в 2006 г. уменьшились на 70%, оксида углерода на 44%, взвешенных веществ на 60%, сероводорода на 95% и метилмеркаптана на 80%. Произошло увеличение на 14% выбросов оксидов азота и на 8% диметилдисульфида.

Таблица 8 Характеристика выбросов Котласского ЦБК за 2001-2006 гг.

Динамика выбросов Соломбальского ЦБК приведена в таблице 9.

Исходя из данных таблицы 9, выбросы Соломбальского ЦБК за последние 6 лет сократились на 60%. Выбросы сернистого ангидрида уменьшились на 90%, взвешенных веществ на 92%, сероводорода на 70%, метилмеркаптана на 96%. Выбросы оксида углерода являются нестабильными, но по сравнению с 2001г. произошло снижение на 57%. Выбросы оксидов азота изменились незначительно. Постепенно снижаются выбросы скипидара, углеводородов, сульфата натрия и карбоната натрия. Увеличиваются выбросы оксида кальция, пыли и угольной золы.

Таблица 9 Характеристика выбросов Соломбальского ЦБК за 2001-2006 гг.

Выбросы предприятий целлюлозно-бумажной промышленности обусловлены следующими процессами: варкой целлюлозы, каустизацией и регенерацией щелоков, сжиганием газа, каменного угля, коры в целях обеспечения производств электроэнергией. К основным источникам газопылевых выбросов сульфат-целлюлозного производства относятся: содорегенерационный котлоагрегат, выбросы варочного и выпарного цехов, окислительные установки, дымовые газы и парогазовые выбросы растворителя плава содорегенерационного котлоагрегата и известерегенерационные печи. Основными цехами сульфитно-целлюлозного производства, которые являются источниками газопылевых выбросов, следует считать варочный, кислотный и регенерационный.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СОСТОЯНИЕМ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

2.1 Общие требования

Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы осуществляют на постах. Постом наблюдения является выбранное место (точка местности), на котором размещают павильон или автомобиль, оборудованные соответствующими приборами. Устанавливаются посты наблюдений трех категорий: стационарные, маршрутные, передвижные (подфакельные). Стационарный пост предназначен для обеспечения непрерывной регистрации содержания загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего анализа.

Репрезентативность наблюдений за состоянием загрязнения атмосферы в городе зависит от правильности расположения поста на обследуемой территории. При выборе места для размещения поста, прежде всего, следует установить, какую информацию ожидают получить: уровень загрязнения воздуха, характерный для данного района города, или концентрацию примесей в конкретной точке, находящейся под влиянием выбросов отдельного промышленного предприятия, крупной автомагистрали.

В первом случае пост должен быть расположен на таком участке местности, который не подвергается воздействию отдельно стоящих источников выбросов. Благодаря значительному перемешиванию городского воздуха уровень загрязнения в районе поста будет определяться всеми источниками выбросов, расположенными на исследуемой территории. Во втором случае пост размещается в зоне максимальных концентраций примеси, связанных с выбросами рассматриваемого источника.

Каждый пост независимо от категории размещается на открытой, проветриваемой со всех сторон площадке с непылящим покрытием: на асфальте, твердом грунте, газоне. Если пост разместить на закрытом участке (вблизи высоких зданий, на узкой улице, под кронами деревьев или вблизи низкого источника выбросов), то он будет характеризовать уровень загрязнения, создаваемый в конкретном месте, и будет или занижать реальный уровень загрязнения из - за поглощения газов густой зеленью, или завышать из-за застоя воздуха и скопления вредных веществ вблизи строений.

Стационарный и маршрутный посты размещаются в местах, выбранных на основе обязательного предварительного исследования загрязнения воздушной среды города промышленными выбросами, выбросами автотранспорта, бытовыми и другими источниками и изучения метеорологических условий рассеивания примесей путем эпизодических наблюдений, расчетов полей максимальных концентраций примесей. При этом следует учитывать повторяемость направления ветра над территорией города. При определенных направлениях выбросы от многочисленных предприятий могут создавать общий факел, соизмеримый с факелом крупного источника. Если повторяемость таких направлений ветра велика, то зона наибольшего среднего уровня загрязнения будет формироваться в 2 - 4 км от основной группы предприятий, причем иногда она может располагаться и на окраине города.

Число стационарных постов определяется в зависимости от численности населения в городе, площади населенного пункта, рельефа местности и степени индустриализации, рассредоточенности мест отдыха. В зависимости от численности населения устанавливаются: 1 пост - до 50 тыс. жителей; 2 поста - 50 - 100 тыс. жителей; 2-3 поста - 100-200 тыс. жителей; 3-5 постов - 200-500 тыс. жителей и т.д. Количество постов может быть увеличено в условиях сложного рельефа местности, при наличии большого количества источников загрязнения, а также при наличии на данной территории объектов, для которых чистота воздуха имеет первостепенное значение (например, уникальных парков, исторических сооружений и т. д.).

Регулярные наблюдения на стационарных постах проводятся по одной из четырех программ наблюдения: полной, неполной, сокращенной, суточной.

Полная программа наблюдений предназначена для получения информации о разовых и среднесуточных концентрациях. По неполной программе наблюдения проводятся с целью информации о разовых концентрациях ежедневно в 7, 13, 19 ч.

По сокращенной программе наблюдения проводятся с целью получения информации только о разовых концентрациях ежедневно в 7 и 13 ч.

Программа суточного отбора предназначена для получения информации о среднесуточной концентрации. В отличие от наблюдений по полной программе, наблюдения по этой программе проводятся путем непрерывного суточного отбора проб и не позволяют получать разовых значений концентрации. Все программы наблюдений позволяют получать концентрации среднемесячные, среднегодовые и средние за более длительный период.

Одновременно с отбором проб воздуха определяют следующие метеорологические параметры: направление и скорость ветра, температуру воздуха, состояние погоды и подстилающей поверхности.

2.2 Организация наблюдений за состоянием атмосферного воздуха в Архангельской области

Наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы в Архангельской области осуществляет Архангельский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Северного УГМС.

Наблюдения за качеством атмосферного воздуха проводятся в 4 городах: Архангельске, Северодвинске, Коряжме и Новодвинске. Все эти города являются промышленными центрами и характеризуются наличием крупных предприятий, выбросы которых оказывают существенное влияние на загрязнение атмосферы.

В Архангельске наблюдения проводятся на 3 стационарных постах ГСН за состоянием окружающей среды. Схема их размещения приведена на рисунке 4.