В настоящее время проблема загрязнения атмосферного воздуха в крупных городах является очень актуальной. В крупных городах среди источников загрязнения атмосферного воздуха основное место занимает автотранспорт (50–80 %) [1]. Казань — крупный промышленный центр Российской Федерации с большим количеством производственных предприятий и высокой интенсивностью движения автомобильного транспорта. Загрязнение воздуха выбросами отработавших газов транспорта и их опасность для здоровья населения города обусловлена несколькими факторами:
– интенсивностью движения транспортных потоков;
– характером их движения;
– концентрацией вредных примесей, содержащихся в выбросах, в приземном слое атмосферы, на уровне дыхания человека;
– наибольшей плотностью транспортного потока в местах постоянного проживания городского населения;
– многокомпонентностью состава выхлопных газов, включающего не только исходные компоненты топлива, но и вторичные загрязняющие вещества, образующиеся в результате физико-химических превращений и характеризующиеся более высокой токсичностью.
Проводилось изучение качества атмосферного воздуха города Казани по данным наблюдений за 2012–2014 года и анализ соответствия данных мониторинга пику транспортной нагрузки на определенных автодорогах.
Объектом исследования являлись данные мониторинга атмосферного воздуха города Казани пунктов наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха (ПНЗ) Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Республики Татарстан (рис. 1).
Рис. 1 Пункты наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха в г. Казани
В г. Казань наблюдения за загрязнением атмосферы проводились на стационарных постах по схеме: ежедневно (кроме воскресных и праздничных дней) 4 раза в сутки (1, 7, 13, 19 часов). Измерялись концентрации следующих примесей: пыли, диоксида серы, диоксида азота, оксида углерода, оксида азота, фенола, формальдегида, аммиака, ацетона, сероводорода, бензола, ксилола, толуола, этилбензола, стирола, хлорбензола, тетрахлорметана, хлороформа.
Были проанализированы превышения максимально-разовых концентраций примесей по пунктам наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха за 2012–2014 года.
В результате анализа было выявлено, что на 7 станциях из 10 наибольшее количество превышений нормативов наблюдалось в 2012 году, а наименьшее — в 2014 году на 5 станциях из 10 и на 4 станциях из 10 в 2013 году [4].
По количеству превышений ПДК м. р. выделяются пункты наблюдения, расположенные на крупных транспортных магистралях: ул. Правобулачная, ул. Татарстан и ул. Декабристов, что позволяет предположить, что загрязнение атмосферного воздуха может быть связано с выбросами выхлопных газов автотранспорта.
Для проверки данного предположения были выделены 4 пункта наблюдения, расположенные в местах, где отсутствуют крупные промышленные предприятия и главным источником загрязнения атмосферного воздуха могут быть выбросы выхлопных газов автотранспорта. К ним относятся: ПНЗ-3 (ул. Правобулачная, 51), ПНЗ-8 (санаторий “Казанский”), ПНЗ-11 (ул. Академика Лаврентьева) и ПНЗ-15 (ул. Дубравная).
Для сравнительной оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха использовали показатель: комплексный индекс загрязнения атмосферного воздуха (КИЗА), который рассчитывается как сумма индексов загрязнения атмосферы (ИЗА) по отдельным загрязняющим веществам по формуле [2]. Значение КИЗА было определено для пяти соединений (КИЗА5) с наибольшими значениями концентрации веществ, определяющих основной вклад в суммарное загрязнение атмосферного воздуха: диоксид азота, аммиак, пыль, оксид углерода и формальдегид.
Для характеристики качества атмосферного воздуха в течение суток рассчитывали стандартный индекс загрязнения атмосферы СИ [3].
Проанализировав среднесуточные значения КИЗА5 можно сделать вывод, что уровень загрязненности атмосферного воздуха в целом за весь период наблюдений являлся пониженным. По мере уменьшения уровня загрязнения атмосферного воздуха пункты наблюдения выстраиваются в ряд: ПНЗ-3> ПНЗ-8>ПНЗ-15>ПНЗ-11.
Характеристика качества атмосферного воздуха в разное время суток по интегральному индексу СИ соответствует низкому уровню на всех станциях и в течение всех суток [4].
Таким образом, проведенный анализ данных мониторинга атмосферного воздуха г. Казани за период 2012–2014 гг. показал наличие общей тенденции к уменьшению количества случаев превышения ПДКмр с 2012 г. к 2014 г., уровень загрязнения атмосферного воздуха, оцененный по интегральным индексам КИЗА и СИ, характеризуется как низкий. На ПНЗ-3 отмечена устойчивая тенденция сохранения высоких (выше ПДКсс) уровней содержания диоксида азота в течение всего периода наблюдения. Выявлена неравномерность распределения загрязнения в разное время суток на станциях наблюдения, где основными источниками загрязнения является автомобильный транспорт.
В 2013 г. в г. Казани начала внедряться система автоматического учета и регулирования плотности транспортного потока, целью которой является автоматическое регулирование продолжительности пропускной способности через регулируемые перекрестки.
Анализ интенсивности транспортного потока осуществляли по перекресткам, расположенным вблизи с ПНЗ-3, 8, 11 и 15. Рассчитывали общее количество транспортных средств, проходящих через перекресток в разных направлениях, в течение 30 минут с интервалом в 5 минут в часы, когда осуществляется забор проб воздуха на химический анализ на соответствующем ПНЗ. Расчет проводили отдельно для буднего дня (среда) и выходного (суббота).
Наибольшая интенсивность движения в будние и выходные дни характерна для перекрестка, расположенного вблизи ПНЗ-11 (ул. Лаврентьева), затем по мере снижения автотранспортной нагрузки располагаются автодороги вблизи ПНЗ-15 (ул. Дубравная), ПНЗ-8 (сан. Казанский) и наименьшей интенсивностью отличается перекресток у ПНЗ-3 (ул. Правобулачная).
Расчет интенсивности движения автотранспорта проводился во время забора проб воздуха на соответствующих ПНЗ: 1, 7, 13 и 19 часов.
На ПНЗ-3 (ул. Правобулачная) периоды с максимальным трафиком транспорта отмечаются утром в 8:20–8:40 (на этот период приходится 8 % всех максимумов за год) для всех направлений; вечером — в 18:00–18:20 (10 % всех максимумов за год) и в 17:00–17:20 (14 % всех максимумов за год). Время забора проб воздуха на определение загрязняющих веществ с 7:00 до 7:20 и с 19:00 до 19:20 не совпадает ни с одним максимумом транспортного потока.
На ПНЗ-8 (санаторий Казанский) в утренние часы интенсивность движения транспорта увеличивается по нарастающей позднее 7:00, разница даже между количеством автомобилей в 7:00–7:20 и 7:20–7:40 составляет 23 %, а между 7:00–7:20 и 8:40–9:00 — уже 37 %; вечером четко выделяется максимум в 18.00–18.20, на этот период приходится 18 % всех суточных максимумов транспортных потоков за год. На время забора проб воздуха на содержание загрязняющих веществ с 7:00 до 7:20 не приходится ни одного максимального значения интенсивности движения, на время с 19:00 до 19:20–1 значение из 131. В районе ПНЗ-8 в утренние часы несоответствие пику движения времени отбора проб характерно для 23 % случаев, а вечером — до 32 %.
По станциям ПНЗ-11 (ул. Лаврентьева) и ПНЗ-15 (ул. Дубравная) периоды с максимальным трафиком транспортных потоков одинаковые и приходятся на 7.20–7.40 и 17.20–17.40. В утреннее время несоответствие времени забора проб воздуха на определение загрязняющих веществ с 7:00 до 7:20 времени максимального транспортного потока составляет 20 % для ПНЗ-11 (ул. Лаврентьева) и 12 % для ПНЗ-15 (ул. Дубравная); вечером — 15 % для ПНЗ-11 (ул. Лаврентьева) и 17 % — для ПНЗ-15 (ул. Дубравная), причем на интервал с 19.00 до 19.20 приходится только 1 % максимального транспортного потока в год для ПНЗ-11 (ул. Лаврентьева) и ни одного для ПНЗ-15 (ул. Дубравная).
Таким образом, можно сделать вывод, что существующая на сегодняшний день система мониторинга загрязнения атмосферного воздуха в районе автотранспортных магистралей не позволяет с достаточной степенью надежности и точности оценить уровень загрязнения и влияние автотранспорта на качество атмосферного воздуха в г. Казани.
Для получения более реальной информации о состоянии атмосферного воздуха в городе Казани было бы целесообразно использовать правило, прописанное в п. 3.8 ГОСТ 17.2.3.01–86 «Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов», которое допускает смещение всех сроков наблюдений на один час.
Смещение времени мониторинга атмосферного воздуха на час позже (2, 8, 14 и 20 часов) позволили бы привести в соответствие время забора проб воздуха максимумам транспортной нагрузки и более объективно оценить вклад автотранспорта в уровень загрязнения атмосферного воздуха города Казани.
Литература:
- Егорова О. С., Буркеева Д. Р., Гоголь Э. В., Тунакова Ю. А. Оценка вклада автотранспортных потоков в загрязнение атмосферного воздуха г. Казани // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 16. С. 141–142.
- Переведенцев Ю. П., Верещагин М. А., Наумов Э. П., Шанталинский К. М., Шафикова Р. Б. Климат Казани и его изменения в современный период. — Казань: Казанский государственный университет им. В. И. Ульянова Ленина, 2006. — 216 с.
- Переведенцев Ю. П., Хабутдинов Ю. Г., Исмагилов Н. В., Николаев А. А. Качество атмосферного воздуха в центре г. Казани // Вестник Удмуртского университета. Биология. Науки о Земле. 2014. Вып. 1. С. 122–130.
- Степанова Н. Ю., Зубкова А. Д., Сибгатуллина Г. Ф. Характеристика загрязнения атмосферного воздуха города Казани за 2012–2014 года // Наука в движении: от отражения к созданию реальности: материалы Всероссийской научно-практической конференции. — М.: Перо, 2016. — С. 381–385.
