15.06.2020
Состояние атмосферного воздуха в городах
Качество воздуха в городе формируется в результате сложного взаимодействия природных и антропогенных факторов. Естественная топография местности, характер застройки и климатические параметры являются важными условиями, определяющими «климат» качества атмосферного воздуха и предпосылки изменения уровня загрязнения.
Система наблюдений за качеством воздуха
Основная цель мониторинга атмосферного воздуха – наблюдение, оценка, прогноз и выявление тенденций изменения состояния атмосферы для предупреждения негативных ситуаций, угрожающих здоровью людей и окружающей среде.
В системе мониторинга атмосферного воздуха в Республике Беларусь проводятся наблюдения за содержанием загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, атмосферных осадках и снежном покрове.
В настоящее время мониторинг атмосферного воздуха проводится в 19 промышленных городах республики, включая областные центры, города Полоцк, Новополоцк, Орша, Бобруйск, Мозырь, Речица, Светлогорск, Пинск, Жлобин, Лида, Барановичи, Борисов и Солигорск, а также станцию фонового мониторинга Березинский заповедник.
Регулярными наблюдениями охвачены территории проживания 87% населения крупных и средних городов республики. Государственная сеть мониторинга атмосферного воздуха включает 67 пунктов наблюдений. В Минске функционирует 12 пунктов наблюдений; в Могилеве – 6, Гомеле и Витебске – по 5, Бресте, Гродно – по 4 пункта наблюдений; в остальных промышленных центрах – от 1 до 3 пунктов наблюдений. В городах Минск, Витебск, Могилев, Гродно, Брест, Гомель, Полоцк, Новополоцк, Солигорск, в районе Мозырского промузла и на станции фонового мониторинга Березинский заповедник работают в штатном режиме 16 автоматических станций, позволяющих получать информацию о содержании в воздухе приоритетных загрязняющих веществ в режиме реального времени. На 51 пункте наблюдений с дискретным режимом отбора проб воздуха, он (отбор проб) осуществляется техником-химиком с последующим проведением химического анализа в лаборатории.
В воздухе городов определяются концентрации основных загрязняющих веществ, подлежащие обязательному учету, нормированию, мониторингу и контролю на всей территории республики (твердые частицы (недифференцированная по составу пыль/аэрозоль), углерода оксид, азота диоксид), а также специфических загрязняющих веществ (формальдегида, аммиака, фенола, сероводорода, сероуглерода), свинца, кадмия, бенз(а)пирена и летучих органических соединений. На автоматических станциях измеряются концентрации твердых частиц, фракции размером до 10 микрон (далее – ТЧ-10), серы диоксида, азота оксида, азота диоксида, бензола, углерода оксида и приземного озона. Только в двух городах республики (Минске и Жлобине) установлены анализаторы твердых частиц фракции размером до 2,5 микрон (далее – ТЧ-2,5).
При определении количества пунктов наблюдений в городах и выборе приоритетного перечня загрязняющих веществ учитывались, прежде всего, численность населения, количественные и качественные характеристики выбросов каждого загрязняющего вещества, а также коэффициенты рассеивания. Следует подчеркнуть, что для получения полной картины качества воздуха в городе не обязательно проводить наблюдения на большом количестве станций. Достаточно правильно спланировать их размещение в городе и регулярно выполнять измерения концентраций загрязняющих веществ. Такие данные предоставляют возможность получить достаточно полную информацию о пространственном и временном изменениях уровня загрязнения воздуха.
В 22 пунктах наблюдений в пробах атмосферных осадков определяются кислотность, компоненты основного солевого состава и содержание в них тяжелых металлов. В период максимального накопления влагозапаса в снеге в 22 пунктах наблюдений проводится снегомерная съемка. Атмосферные осадки, как твердые, так и жидкие являются косвенным индикатором загрязнения атмосферы. Данные о содержании загрязняющих веществ в атмосферных осадках являются основным материалом для оценки регионального загрязнения атмосферы промышленных центров, городов и сельской местности.
Оценка дальнего атмосферного переноса загрязняющих веществ проводится на специализированной трансграничной станции Высокое (западная граница республики). Дополнительно проводятся наблюдения за суточными выпадениями атмосферных осадков на станциях Мстиславль (восточная граница республики) и Браслав (северная граница республики). На станции фонового мониторинга (СФМ) Березинский заповедник анализируется состояние воздуха и атмосферных осадков по программе Глобальной Службы Атмосферы.
Оценка состояния атмосферного воздуха проводится путем сравнения со значениями предельно допустимых концентраций (далее – ПДК) загрязняющих веществ, расчета значений индекса качества атмосферного воздуха (далее – ИКАВ), превышений нормативных значений ИКАВ за период, количества (доли) дней в году с превышениями среднесуточных ПДК.
Результаты анализа данных наблюдений и основных тенденций изменения уровня загрязнения воздуха являются важным элементом информационной поддержки для принятия решений о необходимости разработки мероприятий, направленных на снижение антропогенной нагрузки.
Общая оценка состояния атмосферного воздуха в 2019 году в городах Республики Беларусь
Результаты наблюдений на сети мониторинга атмосферного воздуха в 2019 году позволяют сделать вывод, что общая картина состояния атмосферного воздуха большинства промышленных центров республики по-прежнему достаточно благополучна. Согласно рассчитанным значениям индекса качества атмосферного воздуха, состояние воздуха в населенных пунктах, где установлены автоматические станции непрерывного измерения содержания приоритетных загрязняющих веществ, оценивалось в основном как очень хорошее, хорошее и умеренное, доля периодов с удовлетворительным, плохим и очень плохим качеством атмосферного воздуха была незначительна. Количество дней со среднесуточными концентрациями ТЧ-10 выше ПДК в атмосферном воздухе Бреста, Мозырского промузла, Гродно, Новополоцка, Витебска, Минска и Солигорска ниже целевого показателя, принятого в странах Европейского союза (далее – страны ЕС). Уровень загрязнения воздуха бенз(а)пиреном, летучими органическими соединениями, свинцом и кадмием на протяжении многих лет сохраняется стабильно низким.
По данным непрерывных измерений в 2019 году больше всего превышений норматива качества по ТЧ-10 зафиксировано в отдельных районах Гомеля и Могилева, по приземному озону – Бреста, Гродно, Минска, Могилева и Солигорска. Данные наблюдений свидетельствуют о повышенном содержании формальдегида в летний период в воздухе Гродно, Бобруйска, Бреста, Пинска, Орши, Могилева и Светлогорска. В других городах уровень загрязнения атмосферного воздуха формальдегидом был ниже. В воздухе Жлобина существует проблема загрязнения воздуха ТЧ-2,5: в течение года зарегистрировано 134 дня с их среднесуточными концентрациями выше норматива качества и почти половина из них – 63 дня – в весенний период.
Результаты мониторинга атмосферного воздуха позволили определить «проблемные» районы в городах республики. По данным стационарных наблюдений в 2019 году список «проблемных» районов, как и в 2018 году, остался без изменений:
в г.Гомель – район ул.Барыкина. Доля дней со среднесуточными концентрациями ТЧ-10 более ПДК выше целевого показателя, принятого в странах ЕС. В воздухе района эпизодически отмечался существенный рост концентраций углерода оксида;
в г.Могилев – район пер.Крупской. Доля дней со среднесуточными концентрациями ТЧ-10 более ПДК превысила целевой показатель, принятый в странах ЕС;
в г.Жлобин – район ул.Пригородная. Среднегодовая концентрация ТЧ-2,5 составляла 1,7 ПДК;
в г.Новополоцк – район ул.Молодежная,49. Среднегодовая концентрация серы диоксида незначительно превышала норматив качества.
По результатам стационарных наблюдений, в последние годы прослеживается тенденция снижения среднегодовых концентраций специфических загрязняющих веществ в некоторых городах. По сравнению с 2015 года содержание сероводорода в воздухе Полоцка понизилось на 17%, Новополоцка – на 25%, Мозыря – на 33%. Наблюдается снижение среднегодовых концентраций фенола в воздухе Гомеля – на 78%, Минска – на 60%, Могилева – на 59%, Новополоцка – на 39%, Полоцка – на 33%. Уровень загрязнения воздуха сероуглеродом в Могилеве понизился на 50%. Однако во многих городах отмечено увеличение уровня загрязнения воздуха аммиаком.
Вместе с тем, анализ данных по содержанию в воздухе углерода оксида и азота диоксида показал, что за пятилетний период отмечен рост концентраций углерода оксида и азота диоксида в воздухе Бобруйска, Бреста, Лиды, азота диоксида – в воздухе Светлогорска.
В 2019 году минерализация атмосферных осадков в Полоцке, Пинске, Нарочи, Гомеле, Борисове, Березино, Жлобине, Лиде, Орше и Мозыре повысилась. Некоторое снижение минерализации осадков отмечено только в Минске. В ионном составе по-прежнему преобладали гидрокарбонаты, сульфаты и нитраты. Осадки со слабокислой средой выпадали в 7 городах и СФМ Березинский заповедник, выпадения слабощелочных осадков зафиксированы в 6 городах. Наибольшая повторяемость (30%) выпадений слабокислых осадков характерна для Мозыря, слабощелочных осадков – для Жлобина (58%).
Факторы и особенности изменения уровня загрязнения воздуха в городах
Существенную роль в формировании уровня загрязнения атмосферного воздуха играют метеорологические параметры, среди которых наибольшее влияние на рассеивание загрязняющих веществ оказывают режим ветра и температуры, а также атмосферные осадки.
Одним из главных факторов, влияющих на распространение загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, является ветровой режим. Характер рассеивания и переноса загрязняющих веществ существенно зависит от скорости и направления ветра. Например, в воздухе г.Новополоцк большая часть превышений норматива качества по серы диоксиду регистрировалась при западном, юго-западном ветре, обуславливающем перенос загрязняющих веществ от основного источника воздействия – Новополоцкого промузла.
«Роза загрязнения» воздуха серы диоксидом в г.Новополоцк, 2016 – 2018 годы
Большое прямое и косвенное влияние на содержание загрязняющих веществ в атмосфере оказывает температура воздуха. В теплый период года скорость фотохимических реакций существенно возрастает при повышении температуры воздуха, что приводит к образованию вторичных загрязняющих веществ. В холодный период года в зависимости от температуры окружающей среды варьируется расход топлива для обогрева помещений, который также способен спровоцировать увеличение содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
Атмосферные осадки приводят к значительному очищению воздуха. Большую роль в этом процессе играет их интенсивность, количество и вид (дождь или снег). Сопоставление результатов мониторинга атмосферного воздуха и информации о количестве и виде атмосферных осадков позволили сделать следующие выводы: жидкие атмосферные осадки (дождь) более эффективно очищают атмосферный воздух, нежели снег. В условиях сохранения снежного покрова количество осадков в виде снега и продолжительность их выпадения не оказывают существенного влияния на снижение концентраций ТЧ-10 и ТЧ-2,5. В этой ситуации снег осаждает более крупную фракцию твердых частиц, что и подтверждается данными стационарных наблюдений за содержанием в воздухе твердых частиц (недифференцированная по составу пыль/аэрозоль). В то же время, отсутствие осадков в виде снега в течение нескольких дней может привести к увеличению концентраций ТЧ-10.
Зависимость концентраций ТЧ-2,5 от количества осадков в воздухе г.Жлобин
По результатам многолетних наблюдений за качеством атмосферного воздуха можно выделить сезонность изменения уровня загрязнения воздуха определенными веществами.
Так, «классический» период, когда увеличивается доля дней с концентрациями твердых частиц (независимо от размера фракций) выше нормативов качества – это март и апрель. Причиной роста содержания в воздухе твердых частиц в этот период являются дефицит осадков, пыль, поднятая с не задерненных участков, а также антропогенные источники выбросов – сжигание топлива мобильными и стационарными источниками, индустриальные процессы, истирание дорожного полотна и износ шин. Немалую роль играет и трансграничный перенос загрязняющих веществ на дальние расстояния.
В весенние и летние месяцы наблюдается увеличение уровня загрязнения воздуха приземным озоном. Весной это связано с притоком приземного озона из стратосферы. Летом приземный озон образуется в результате фотохимических реакций в воздухе, в которых участвуют азота оксиды, летучие органические соединения и другие вещества (прекурсоры). Приземный озон является вторичным загрязняющим веществом, не входящим в состав выбросов стационарных и мобильных источников, и его концентрации обычно достигают своих пиковых значений на некотором расстоянии от источников выбросов прекурсоров. Поэтому наблюдается картина, когда содержание в воздухе приземного озона в жилых районах города выше, чем в промышленных. Суточная динамика приземного озона в воздухе всех городов одинакова, различаются лишь сами уровни концентраций. Увеличение концентрации приземного озона начинается с 8 утра и достигает максимума в 15-16 часов, а затем начинает снижаться.
Суточный ход концентраций приземного озона
В летний период обостряется проблема загрязнения воздуха формальдегидом: повышенный температурный режим воздуха провоцирует активизацию фотохимических процессов, приводящих к его образованию в атмосфере. Большая часть формальдегида, также как и приземного озона, образуется в результате фотохимических реакций при взаимодействии в атмосфере оксидов азота, углеводородов и других веществ.
Осенью «классическим» периодом с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха газообразными веществами и твердыми частицами является так называемое «бабье лето». Отсутствие осадков, слабый ветер, штиль и повышенный температурный режим, нехарактерный для этого времени года, могут способствовать накоплению загрязняющих веществ в приземном слое воздуха.
В зимний период наблюдается увеличение уровня загрязнения воздуха азота оксидами и другими веществами, образующимися в результате сгорания различных видов топлива. В качестве примера, в г.Минск в отопительный сезон содержание в воздухе азота оксидов значительно выше, чем в теплый период года. Также следует отметить временную особенность: увеличение уровня загрязнения атмосферного воздуха азота оксидами наблюдалось в основном в утренние и вечерние часы, что связано с увеличением интенсивности движения автотранспорта.
Суточный ход концентраций азота диоксида в воздухе г.Минск в районе ул.Героев 120 Дивизии
Таким образом, результаты мониторинга атмосферного воздуха свидетельствуют о том, что «проблемными» загрязняющими веществами в воздухе отдельных районов городов являются твердые частицы, формальдегид и приземный озон.
Хотелось бы подчеркнуть, что превышения нормативов качества по твердым частицам фиксируются, как правило, в периоды с дефицитом осадков, по газообразным загрязняющим веществам – при метеоусловиях, способствующих накоплению загрязняющих веществ в приземном слое воздуха, но благодаря частой смене синоптической обстановки такие периоды непродолжительны.
В периоды с неблагоприятными метеорологическими условиями крупным промышленным и автотранспортным предприятиям направляются предупреждения, что позволяет принять своевременные меры по предотвращению повышенных уровней загрязнения воздуха.
Мельник Е.А. – ведущий инженер-химик отдела анализа экологической информации
службы экологической информации
государственного учреждения «Республиканский центр по гидрометеорологии,
контролю радиоактивного загрязнения и мониторингу окружающей среды».
Специализированные сайты и сайты филиалов
Информационные интернет-порталы
Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь
Интернет-портал Президента Республики Беларусь
Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь
Межгосударственный совет по гидрометеорологии СНГ (МСГ СНГ)
Комитет Союзного государства по гидрометеорологии и мониторингу загрязнения природной среды
Национальный центр интеллектуальной собственности
Портал рейтинговой оценки качества оказания услуг организациями Республики Беларусь
Биометрические документы Республики Беларусь
Белорусский профсоюз работников леса и природопользования
Минская областная организация Белорусского профсоюза работников леса и природопользовани
Официальные геральдические символы Республики Беларусь