Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха Астаны



В статье описывается качество атмосферного воздуха в Астане. В ходе исследования в период 2004–2018 годов были рассмотрены среднегодовые выбросы опасных отходов в атмосферу, статистика транспортных средств, индекс загрязнения атмосферы, распространение выбросов в атмосфере и их влияние.

Цель исследования: раскрытие последствий вредных выбросов, приводящих угрозе жизни человека и изменению климата, анализ и многолетняя оценка.

Методы исследования: географическо-сравнительный, статистический и другие методы исследования.

Ключевые слова: индекс загрязнения атмосферы, предельно-допустимая концентрация, оксид углерода, диоксид азота, пыль, фтористый водород.

В связи с текущим научно-техническим прогрессом и динамичным развитием промышленного производства охрана окружающей среды является одной из наиболее актуальных проблем. Быстрый рост промышленности и заводов приводит к быстрому потреблению различного вида сырья и топлива, к росту газов и других отходов, воздействующих на атмосферу. Под воздействием таких и других природных и антропогенных факторов в атмосфере концентрируются загрязняющие вещества.

Поступающие в атмосферу атмосферные загрязнители подразделяют на первичные и вторичные.

Таким образом, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до сернистого ангидрида, который взаимодействует с водяным паром и образует сернистые кислотные капли [1].

К сожалению, несмотря на отсутствие крупных предприятий, которые загрязняют воздушный слой и наличие благоприятных орфографических условий, город Астана е находится в списке городов с высоким уровнем загрязнения атмостферного воздуха. В особенности, основным источником загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт [2].

«Казгидромет» РК выпускает периодические (ежемесячные, ежеквартальные, полугодовые и годовые) бюллетени по загрязнению окружающей среды. С помощью этих бюллетеней можно оценить состояние окружающей среды.

Оценка качества атмосферного воздуха города Астана

Сегодня чистота воздушного бассейна Астаны стала одной из актуальных проблем нашей столицы.

Атмосферное состояние Астаны определяется объемом выбросов производственных предприятий и частиц загрязняющих веществ. В городе насчитывается более 600 действующих производств. Основную долю загрязнителей атмосферного воздуха города Астаны составляют: автотранспортные средства-54,6 %, ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2–24,2 %, другие стационарные источники (автономные котельные, частные предприятия, государственные учреждения) — более 20 %.

На данный момент уровень загрязнения воздуха столицы достиг опасного уровня. В последнее время местные жители так же жалуются на смог. Увеличилось количество выбросов вредных веществ от теплоисточников и автотранспорта [3].

Город Астана характеризуется преимущественно континентальным климатом. Погода летом и зимой преимущественно сухая. Высокая скорость ветра расщепляет вредные отходы. Однако не стоит забывать, что ветер еще и является транспортировщиком вредных веществ.

Воздействие ветра на загрязнение обуславливается как дополнительный вспомогательный фактором. Его значение заключается в том, что при транспортировании с изменением направления ветра всплывающие в воздухе и атмосфере вредные вещества могут перемещаться в горизонтальном направлении с одного места в другое. В результате, район может быть очищен от загрязняющих веществ и транспортирован в другое место [4].

Причиной увеличения количества автотранспорта в Астане является доля автомобилей приехавших из других регионов страны. За последние несколько лет увеличилось количество автомобилей в городе. Если в 1998 году его число в городе составляло 30,2 тысячи, то в 2002 году было зарегистрировано более 50 тысяч транспортных средств.

Согласно статистическим данным, в 2003–2011 годах количество автомобилей в Астане увеличилось до 167689. За этот период количество автобусов и грузовиков увеличилось в два раза, а количество легковых автомобилей увеличилось в 4 раза. Рост количества автомобилей увеличился с 330 000 в 2016 году до 335 000 в 2017 году. В 2018 году в Астане было зарегистрировано 347 000 автомобилей. Это в 3 раза больше, чем 20 лет назад [5].

За последние 4 года количество зарегистрированных в городе автомобилей увеличилось на 47 тысяч, а в частном секторе 22 тысячи домов потребляют уголь. Кроме того, в городе насчитывается около 1800 предприятий-природопользователей. Их количество на 8 % больше, чем в 2017 году.

Для оценки загрязнения атмосферы несколькими веществами в отдельных регионах города ежегодно рассчитывается комплексный индекс загрязнения атмосферы от количества одинаковых примесей к составлению списков городов высокого уровня загрязнения [6].

Индекс загрязнения атмосферы характеризуется по 4 степеням [7].

Ниже представлена динамика индекса загрязнения атмосферы за 15 лет по городу Астане в период за 2004–2017 годы (Таблица 1).

Таблица 1

Общие положения Показатель ИЗА_{5 г.} Астаны

Год	ИЗА5	Год	ИЗА5
2004	2,9	2012	3,8
2005	3,7	2013	3,2
2006	4,7	2014	3,7
2007	4,5	2015	4,2
2008	8,1	2016	7
2009	4,7	2017	6
2010	5,5	2018	7
2011	3,1

Согласно таблице 1, мы можем увидеть индекс загрязнения атмосферы города Астаны за 15 лет.

Рис.1. Показатель ИЗА города Астаны за 2004–2018 годы

По рис.1 можно наблюдать за изменением динамики загрязнения атмосферы в городе Астане за 15 лет. По результатам проведенного контроля за загрязнением воздушного бассейна города Астаны наибольший уровень загрязнения наблюдался в 2008 году (8,1). Минимальные показатели загрязнения атмосферного воздуха наблюдались в 2011 и 2013 годах, а самые высокие значения зафиксированы в 2008, 2016 и 2018 годах.

Рис. 2. Концентрация пыли за период с 2004 по 2015 годы в городе Астана

Как показано на рисунке 2, концентрация пыли во всех месяцах превысило уровень ПДК. Максимальная концентрация пыли была зафиксирована в марте, а минимальное в январе. Кроме того, можно увидеть, что высокие значения пыли характерны для весеннего и летнего месяцев.

Насколько вредна пыль зависит от ее состава. Чем мельче частицы пыли, тем дольше они хранятся в атмосфере и в самых глубоких частях легких при проникновении в легкие человека [8].

Пыль не только затрудняет дыхание для здоровья, но и оказывает большое влияние на изменение климата, поскольку отражает солнечный свет и затрудняет нагревание земной поверхности [9].

На рисунке ниже показана периодическая ситуация распространения диоксида азота по городу Астане за 15 лет (рис. 3).

Рис.3. Распределение диоксида азота за период 2004–2015 годы в городе Астана

Как показано на рисунке 3, максимальное значение диоксида азота совпало с мартом. В этом месяце количество диоксида азота составило значение 0,84 мг/м3. Во многих месяцах значение диоксида азота равно величине ПДК. Предельно допустимая концентрация диоксида азота равна 0,04. Только в отопительный сезон можно увидеть превышение размеров ПДК. По данным СИ и многим повторяющимся данным, в 2016 году большая часть атмосферного воздуха была загрязнена именно диоксидом азота.

Оксиды азота образуют фотохимический дымовый туман, который образует пероксиацетилнитраты, его содержание 0,1–0,5 мг/м3 раздражают глаза и приводят к высыханию растений [10].

Основное происхождение диоксида азота происходит из-за высокой температуры горения топлива и недостатка кислорода. Зачастую, как следствие, возникает из-за выхлопных газов автомобилей. Диоксид азота раздражает дыхательные пути и органы зрения.

На следующем рисунке показано среднегодовое распределение окиси углерода по городу Астана по периодам (рис. 4).

Как показано на рисунке 4, значения оксида углерода не превышали допустимые значения ПДК в течение всего года. Однако высокие значения соответствуют зимним, весенним, осенним срокам. Это напрямую зависит от отопительного сезона.

Рис. 4. Распределение окиси углерода за период с 2004 по 2015 годы в городе Астана

Оксид углерода считается бесцветным, без запаха. Ежегодно тысячи людей подвергаются отравлению оксидом углерода. Оксид углерода понижает гемоглабин и приводит к головокружению [9].

На рисунке ниже показано распределение фтористого водорода по месяцам в городе Астане за период с 2004 по 2015 годы (рис. 5).

Рис. 5. Распределение фтористого водорода за период с 2004 по 2015 годы в городе Астана

Как видно на рисунке 5, значение фтористого водорода выше в январе, феврале, и марте. Максимальное значение составляет 0,006 мг/м³ на январь. Минимальные показатели характерны на июль, август, сентябрь.

Фтористый водород — газ без цвета, с острым запахом. Хорошо растворяется в воде, но слабо растворяется в спирте, бензоле и гексане. Он в основном относится к числу слабых кислот. Однако считается сильным растворителем после воды [11].

На 2004–2012 годы не был разработан план работы совместной экологической программы за счет средств местного бюджета по снижению загрязнения автомобильными транспортами города Астаны.

На втором этапе, с 2009 по 2015 годы — для стабилизации показателей качества окружающей среды, в частности, предусмотрено реализация схем разграничения потоков дорожного движения, перевод пассажирских автомобилей на альтернативные источники энергии, расширение использования экологических видов пассажирского транспорта (трамвай, троллейбус). Окончательный срок их реализации запланирован на 2015–2020 годы [12].

На сегодняшний день Астане необходимо создать программу постепенного прекращения применения этилового бензина. Также необходимо запланировать различные мероприятия по замене автомобилей на экологически чистые виды топлива, обеспечению их катализатором и нейтрализатором [13].

Автомобили, работавшие на природном газе, снизили бы окись углерода на 50–70 %, окись азота на 25–35 %, другие грязные вещества на 70–90 %, а серную кислоту полностью. Это также стоит дешево, продлевает работу двигателя и не будет выбрасывать масло в цилиндр, чем бензин, тем самым продлевая жизнь автомобиля. Чтобы вести машину на газовом топливе автомобиль должен быть оснащен газовоспламеняющимся оборудованием. Поэтому, если бы в Астане увеличили такие газовые станции, было бы экологически выгодно и дешевле.

Заключение. Подводя итоги исследования, стоит отметить, что минимальный показатель загрязнения атмосферного воздуха города Астаны за 15 лет наблюдался в 2011 и 2013 годах, а самые высокие значения зафиксированы в 2008, 2016 и 2018 годах. В 2016 году Алматы и Астана стали самыми загрязненными городами. Астана заняла 2 место по показателю загрязнения после Алматы.

За период с 2004 по 2018 годы концентрация пыли во всех месяцах превысило уровень ПДК. Максимальная концентрация пыли был зафиксирована в марте, а минимальное в январе.

Максимальное значение диоксида азота соответствовало марту. В этом месяце количество диоксида азота составило 0,84 мг/м3. В течение многих месяцев значение диоксида азота равно величине ПДК. Только в отопительный сезон можно увидеть превышение размеров ПДК. Значение фтористого водорода выше в январе, феврале и марте. Максимальное значение составило 0,006 мг/м³ за январь. Минимальные показатели характерны на июль, август и сентябрь.

За последние 4 года количество зарегистрированных в городе автомобилей увеличилось на 47 тысяч, а в частном секторе 22 тысячи домов потребляют уголь.

На сегодняшний день необходимо создать программу постепенного прекращения применения этилового бензина в Астане. Также необходимо запланировать различные мероприятия по замене автомобилей на экологически чистые виды топлива, обеспечению их катализатором и нейтрализатором. Чтобы вести машину на газовом топливе автомобиль должен быть оснащен газовоспламеняющимся оборудованием. Поэтому, если бы в Астане увеличили такие газовые станции, было бы экологически выгодно и дешевле.

Литература:

1. Петренчук О. П. Экспериментальные исследования атмосферного аэрозоля. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979. — 23 с.
2. Касимова Б. Р., Баксултанов Д. Е. Экологические проблемы Казахстана. — 2016. — 25 с.
3. Закон Республики Казахстан от 11.03.2002 N 302–2 «Об охране атмосферного воздуха»
4. Мониторинг качества атмосферного воздуха для оценки воздействия на здоровье человека. Всемирная организация здравоохранения, Европейская серия, № 85. 2001. — 316 с.
5. Саданов А. К., Абжалелов А. Б., Аскарова У. Б. Экология.— Алматы, 2001. — 55 с.
6. Владимиров А. М., и др. Охрана окружающей среды. — Л.: Гидрометеоиздат. 1991. — 423 с.
7. Безуглая Э. Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. Результаты экспериментальных исследований, 1986. — 127 б.
8. У. Т. Ауезова. Экология устойчивое развитие 2008, № 1–2, январь-февраль. — 25 с.
9. Т. Шарманов Человек победит все болзни, если решит проблему питания и начнем заниматься спортом. Экология устойчивое развитие 2010, № 7–8,
10. Беккер А. А., Агаев Т. Б. Охрана и контроль загрязнения природной среды. — Ленинград: Гидрометеоиздат, 1989. — 286 с.
11. Израэль Ю. А. Экология и контроль состояние природной среды. — Л.: Гидрометеоиздат, 1984. — 556 с.
12. Даулбаева А. Н. «Динамика изменения концентрации основных загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы города Алматы» — Алматы: 2012. — 58 с.
13. К. Бородинов Экологически чистый бензин. Экология устойчивое развитие 2008, № 6. — 25 с.